騎起來的自行車為什麼不會倒?科學家想了200多年,終於有頭緒了

2020-12-09 黑洞先驅

騎自行車時為什麼不會倒?花了200多年都沒弄明白,現在還是個謎

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

筆者:扶蘇在日常生活中,我們對很多現象背後的原理並沒有過多關注,即便如今人類已經積累了大量理論依據,也很難確切描述出相關觀點。

科學家通過觀察和研究發現,人類在10萬-5萬年前的生活,其實並沒有出現明顯的變化,對比5000-3000年前的狀態,同樣存在很多相似之處。直到近兩個世紀,人類社會才出現了翻天覆地的變化,這與科學技術的發展是息息相關的。

自行車不倒之謎

如果說科學技術的飛速發展是推動人類文明進步的重要動力,那麼過快的發展速度也給我們留下了很多遺憾。

比如,人類目前仍存在大量沒有破解的謎團,有些現象看似簡單,背後卻蘊含著深刻的理論,而人類並沒有完全掌握相關線索。

這其中最典型的問題,就是自行車不倒之謎。作為最常見的交通工具之一,自行車曾經風靡全球,它價格合理,一定程度上還能為人們提供更多鍛鍊的機會,在節能減排方面也是數一數二的。

人們對自行車的駕駛原理都十分熟悉,卻都不知道為什麼自行車在行駛過程中從來不會倒。

有觀點認為,自行車不會倒可能與操作者的熟練程度有關,剛學會騎自行車的人在平衡能力等方面都沒有積累足夠的經驗,所以不能很好地保持平衡。

離心力和陀螺效應

不過,科學家給出的答案卻完全顛覆了人們的認知,他們甚至投入數十年的時間對此進行研究,得出了三種不同的解釋。

第一種,根據離心力效應,自行車在行駛過程中註定會向一側偏轉,但是操作者往往會出於安全考慮而將其朝著另一方向扭轉。在向前運動的過程中,輪子的離心力就會發揮作用,從而將車子扶正,保持一種正常的狀態。

這一理論剛開始得到了大部分人的認可,不過也存在一部分無法解釋的現象,所以並沒有成為確定的理論。

第二種,有觀點認為,陀螺效應或許能夠解釋自行車行駛不倒之謎。與雜耍的獨輪車只需要保持平衡的原理不同,自行車兩個輪子需要相互配合,在離心力和陀螺效應的共同作用下,輪子才能夠保持平衡狀態,這與陀螺不倒的原理一致。

由於相關理論隨後被一種新型自行車打破,有關陀螺效應的相關說法也被否定,人們不得不尋找新的理論依據。

各種力的綜合作用

最後,科學家綜合各方面因素表示,單個的作用力無法讓自行車保持平衡,在操作者與各種力的作用下,才能夠呈現出這種獨特的狀態,看似簡單的動作以及自行車各個部件之間的配合,其實需要眾多理論的支持。

這一說法最有力的支持就是,一旦失去外來作用力,自行車就必倒無疑,諸多因素缺一不可。雖然這並不是標準答案,但是在不斷研究的過程中,人們還是獲得了一定的線索。

自行車出現在人類社會已經有200多年了,而我們如今還沒有對它有全面深入的認識。

其實這未必是人類沒有細緻的觀察,有很大一部分原因在於,我們發展的速度過快,以至於很難事無巨細地進行分析和理解。或許隨著時間的推移,科學家能夠徹底解開這一謎團。

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