这可是个悬赏百年,仍无人能解的问题。
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与讨论。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,至今仍然没有圆满解决,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。”
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。
但是,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。