共享單車(chē)都騎得很爽啊,有沒(méi)有想過(guò),為什么自行車(chē)騎起來(lái)不會(huì )倒呢?
這可是個(gè)懸賞百年,仍無(wú)人能解的問(wèn)題。
兩個(gè)輪子加上一些簡(jiǎn)單的支架,組成了日常生活中最常見(jiàn)的交通工具——自行車(chē)。
騎自行車(chē)不是什么難事,不過(guò)要講清楚行進(jìn)中的自行車(chē)為什么不容易倒,即“自行車(chē)穩定性”的問(wèn)題,可沒(méi)那么簡(jiǎn)單。
自行車(chē)只靠?jì)蓚(gè)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(huì )傾覆,有些技術(shù)高超的人甚至可以雙手離開(kāi)車(chē)把而不擔心摔倒。
關(guān)于自行車(chē)穩定性的研究吸引了許多物理學(xué)家、力學(xué)家乃至數學(xué)家參加討論。1897年,法蘭西科學(xué)院還為此特別設立了一個(gè)獎項。
然而,這個(gè)看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題歷經(jīng)百余年的研究,至今依然沒(méi)有圓滿(mǎn)解決,許多人還在繼續努力。
2011年,一個(gè)國際研究小組在著(zhù)名的《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文,介紹了他們的成果,結論聽(tīng)起來(lái)可能有點(diǎn)令人泄氣——“為什么自行車(chē)能夠保持自我穩定,目前還沒(méi)有簡(jiǎn)單的物理學(xué)解釋!
呵呵,這是在逗我嗎?沒(méi)有解釋也可以發(fā)《Science》?
不過(guò),他們發(fā)現了一些有用的線(xiàn)索。簡(jiǎn)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(chē)行駛的穩定性部分歸因于車(chē)輪的陀螺效應,也就是物體轉動(dòng)時(shí)的離心力會(huì )使其自身保持平衡。
還有一些科學(xué)家認為,自行車(chē)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,這篇神論文的作者們對此抱懷疑態(tài)度。他們設計了一輛排除了陀螺效應和前叉后傾的自行車(chē)。實(shí)驗結果令人大感意外。
研究人員把這輛車(chē)推行到一定速度后撒手,它自己穩定地行駛了相當長(cháng)的距離,如同任何一輛傳統的自行車(chē)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(shí)驗說(shuō)明,陀螺效應和前叉后傾并不是自行車(chē)保持穩定的關(guān)鍵原因。實(shí)驗還顯示,質(zhì)量分布可能對自行車(chē)的平衡起到很大作用。
此后,他們又繼續展開(kāi)研究。2014年,他們又發(fā)明了一種無(wú)論怎么傾斜也不會(huì )倒下的車(chē)子。這種車(chē)是自行車(chē)和三輪車(chē)的混合體,后輪兩側各加裝了一個(gè)輔助輪,看起來(lái)有些像兒童自行車(chē)。
兩個(gè)輔助輪由彈簧控制。彈簧松開(kāi)時(shí),這輛車(chē)和普通自行車(chē)沒(méi)什么區別,轉彎時(shí)騎車(chē)人通過(guò)傾斜身體來(lái)保持平衡;彈簧緊繃時(shí),它就成了一輛三輪車(chē),車(chē)輛和騎車(chē)人都不需要傾斜,而靠后輪的作用來(lái)拐彎;當彈簧處在某個(gè)臨界點(diǎn)時(shí),這輛車(chē)不管怎么傾斜都倒不了,此時(shí)如果騎車(chē)人試圖扭轉車(chē)把來(lái)拐彎就會(huì )翻車(chē)。
研究人員希望借此研究騎車(chē)人究竟如何操控自行車(chē)并保持穩定,進(jìn)而研制出更易操控的自行車(chē)。
自行車(chē)穩定性問(wèn)題確實(shí)非常復雜,要徹底解釋清楚,還必須從腦科學(xué)角度進(jìn)行思考。
人類(lèi)能通過(guò)極其復雜的直覺(jué)來(lái)保持騎行的穩定。比如,在速度非常低的情況下,我們很容易意識到,扭轉車(chē)把已無(wú)法控制方向,于是很自然地通過(guò)搖晃膝蓋來(lái)操控自行車(chē)。
我們?yōu)槭裁磿?huì )這么做?到目前為止還沒(méi)人能回答。
看來(lái),自行車(chē)的謎團將會(huì )繼續困擾我們。