這可是個懸賞百年,仍無人能解的問題。
兩個輪子加上一些簡單的支架,組成了日常生活中最常見的交通工具——自行車。
騎自行車不是什么難事,不過要講清楚行進中的自行車為什么不容易倒,即“自行車穩定性”的問題,可沒那么簡單。
自行車只靠兩個輪子和地面接觸,但只要達到并不太高的速度,它就能夠保持平衡而不會傾覆,有些技術高超的人甚至可以雙手離開車把而不擔心摔倒。
關于自行車穩定性的研究吸引了許多物理學家、力學家乃至數學家參與討論。1897年,法蘭西科學院還為此特別設立了一個獎項。
然而,這個看似簡單的問題歷經百余年的研究,至今仍然沒有圓滿解決,許多人還在繼續努力。
2011年,一個國際研究小組在著名的《科學》雜志上發表論文,介紹了他們的成果,結論聽起來可能有點令人泄氣——“為什么自行車能夠保持自我穩定,目前還沒有簡單的物理學解釋。”
呵呵,這是在逗我嗎?沒有解釋也可以發《Science》?
不過,他們發現了一些有用的線索。簡而言之,就是——“我不知道什么是對的,但我好像知道了什么是不對的。”
以前的研究將自行車行駛的穩定性部分歸因于車輪的陀螺效應,也就是物體轉動時的離心力會使其自身保持平衡。
還有一些科學家認為,自行車能夠保持平衡,主要是由于前叉后傾,即前叉不是垂直于地面,而是向后傾斜。
但是,這篇神論文的作者們對此抱懷疑態度。他們設計了一輛排除了陀螺效應和前叉后傾的自行車。實驗結果令人大感意外。
研究人員把這輛車推行到一定速度后撒手,它自己穩定地行駛了相當長的距離,如同任何一輛傳統的自行車一樣。
研究人員甚至在中途微微推了它一下,它也能很快恢復穩定。
實驗說明,陀螺效應和前叉后傾并不是自行車保持穩定的關鍵原因。實驗還顯示,質量分布可能對自行車的平衡起到很大作用。