百年未解之谜:为什么自行车骑起来不会倒?

未来世界网www.51wxjz.com共享单车都骑得很爽啊,有没有想过,为什么自行车骑起来不会倒呢?

这可是个悬赏百年,仍无人能解的问题。

百年未解之谜:为什么自行车骑起来不会倒?

两个轮子加上一些简单的支架,组成了日常生活中最常见的交通工具——自行车。

骑自行车不是什么难事,不过要讲清楚行进中的自行车为什么不容易倒,即“自行车稳定性”的问题,可没那么简单。

自行车只靠两个轮子和地面接触,但只要达到并不太高的速度,它就能够保持平衡而不会倾覆,有些技术高超的人甚至可以双手离开车把而不担心摔倒。

关于自行车稳定性的研究吸引了许多物理学家、力学家乃至数学家参加讨论。1897年,法兰西科学院还为此特别设立了一个奖项。

然而,这个看似简单的问题历经百余年的研究,至今依然没有圆满解决,许多人还在继续努力。

2011年,一个国际研究小组在著名的《科学》杂志上发表论文,介绍了他们的成果,结论听起来可能有点令人泄气——“为什么自行车能够保持自我稳定,目前还没有简单的物理学解释。”

呵呵,这是在逗我吗?没有解释也可以发《Science》?

不过,他们发现了一些有用的线索。简而言之,就是——“我不知道什么是对的,但我好像知道了什么是不对的。”

百年未解之谜:为什么自行车骑起来不会倒?

以前的研究将自行车行驶的稳定性部分归因于车轮的陀螺效应,也就是物体转动时的离心力会使其自身保持平衡。

还有一些科学家认为,自行车能够保持平衡,主要是由于前叉后倾,即前叉不是垂直于地面,而是向后倾斜。

但,这篇神论文的作者们对此抱怀疑态度。他们设计了一辆排除了陀螺效应和前叉后倾的自行车。实验结果令人大感意外。

研究人员把这辆车推行到一定速度后撒手,它自己稳定地行驶了相当长的距离,如同任何一辆传统的自行车一样。

研究人员甚至在中途微微推了它一下,它也能很快恢复稳定。

实验说明,陀螺效应和前叉后倾并不是自行车保持稳定的关键原因。实验还显示,质量分布可能对自行车的平衡起到很大作用。

此后,他们又继续展开研究。2014年,他们又发明了一种无论怎么倾斜也不会倒下的车子。这种车是自行车和三轮车的混合体,后轮两侧各加装了一个辅助轮,看起来有些像儿童自行车。

两个辅助轮由弹簧控制。弹簧松开时,这辆车和普通自行车没什么区别,转弯时骑车人通过倾斜身体来保持平衡;弹簧紧绷时,它就成了一辆三轮车,车辆和骑车人都不需要倾斜,而靠后轮的作用来拐弯;当弹簧处在某个临界点时,这辆车不管怎么倾斜都倒不了,此时如果骑车人试图扭转车把来拐弯就会翻车。

研究人员希望借此研究骑车人究竟如何操控自行车并保持稳定,进而研制出更易操控的自行车。

自行车稳定性问题确实非常复杂,要彻底解释清楚,还必须从脑科学角度进行思考。

人类能通过极其复杂的直觉来保持骑行的稳定。比如,在速度非常低的情况下,我们很容易意识到,扭转车把已无法控制方向,于是很自然地通过摇晃膝盖来操控自行车。

我们为什么会这么做?到目前为止还没人能回答。

看来,自行车的谜团将会继续困扰我们。

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