本版統籌/梁力
□陸成寬
如今，大街小巷隨處可見的恐怕要數各種顏色的共享單車了，自行車騎得雖爽，但是研究自行車的科學家們卻有些「不爽」。因為這麼一個結構簡單的交通工具，時至今日卻仍弄不明白它的穩定性問題，即為什麼它在騎行過程中不會倒？
為解開這個謎團，法國科學院甚至在1897年還專門設立了一個獎項。200年來，許多物理學家、數學家孜孜不倦地研究著自行車不倒的問題，以期尋求一個合理的解釋，他們發表了近百篇文獻，提出了各種可能。
可能性之一：陀螺效應
在對自行車穩定性的解釋中影響比較大的一種說法是自行車前輪的陀螺效應，以至於在許多通俗讀物中都以這種觀點來解釋自行車的穩定性。
1911年，德國數學家克萊因和物理學家索莫菲爾德在陀螺力學著作中用陀螺效應解釋自行車的穩定性。陀螺效應就是旋轉著的物體具有和陀螺一樣的性質。「通俗地講就是轉動物體具備維持原有轉動狀態的慣性，就如牛頓第一定律（慣性定律）描述直線運動的慣性一樣。」中國科學院大學工程科學學院餘永亮教授解釋。
物體轉動時，它的離心力會幫助保持自身平衡，就像抽動旋轉的陀螺時，陀螺會圍繞著它的軸保持旋轉方向的慣性一樣。
可能性之二：離心力效應
1948年，美國力學家鐵木辛科和楊在他們所著的《高等動力學》一書中，對自行車穩定性問題作出了離心力效應的解釋。他們認為，當自行車往一側傾斜時，騎車人就會將前輪轉向同一側，由於前輪轉了一個角度，自行車就會沿著傾斜側的圓周行進，這時離心力向圓周外，就會將自行車扶正。
對此，北京大學力學系教授武際可指出：「由這個解釋，可以得出結論，自行車的速度越快，所產生的離心力便越大。所以自行車行進的速度越快自行車便越容易控制。」
餘永亮也表示，普通自行車具有自穩定的特性，通常講，穩定性與速度快慢是有關係的。通常速度越大，慣性也越大，穩定性也越好，所以在速度較高的時候，騎車熟練的人可以不用雙手控制車把。
可能性之三：腳輪效應
1970年4月，英國化學家、科普作家大衛·瓊斯在《今日物理》上發文質疑陀螺效應，他給自行車增加了一個與前輪並列反向旋轉的副車輪，以消除陀螺力矩。實驗結果證實，改裝車的行駛穩定性與一般自行車無異，從而否定了陀螺效應觀點。
瓊斯的實驗還證明，前叉轉軸與地面的交點位於前輪觸地點的前方，是影響自行車穩定性的重要因素，稱為「腳輪效應」。
可能性之四：多重效應綜合作用
2011年，荷蘭達爾福特大學的研究者們否定了維持自行車穩定的陀螺效應和腳輪效應。
他們設計了一輛沒有陀螺或腳輪效應的自行車。這輛車包含了車身、前叉和前後輪等自行車必備的元素，但其結構極其簡單。研究者們以每小時8千米的速度把這輛小車向外推了出去，它自己行駛了相當長的距離，如同任何一輛傳統自行車一樣，它能夠平衡自己。
雖然科學家依然沒有得出自行車穩定性的確切解釋，但是至少他們得到了一些啟發——陀螺效應、腳輪效應和自行車前部重心位置這3點，雖然不會各自對平衡力起決定性作用，但可能三者有一股微妙的交互關聯，影響自行車的平衡力。
（據8月4日《科技日報》）