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回望历史我们能够发现一个非常有趣的事实：5万年前和10万年前相比，人类的生活方式几乎没有变化；1000年前和3000年前相比也是没有什么变化；400年前和700年前相比还是没有多大的变化。  可如果将现在和200年前进行对比就会发现，这两百年之间的变化已经完全不能用“大”来形容，甚至用“天翻地覆”这个略带夸张的形容词，都很难去描述两个时间段之间的差距。 关键问题来了：是什么让人类的生活方式在数百年的时间里发生了天翻地覆的变化呢？聪明的人应该瞬间就想到了问题的答案——科技。  正如一位伟人所说：“科技是第一生产力”。事实证明人类每一次的进步，其实都是科技在背后推动。而从本质上看，科技和科学是相辅相成的，若没有科学的理论指导，科技也不可能发展得如此迅速。 如果将“发展”比喻成一辆高速行驶的汽车，那么科技就是这辆汽车的燃料，而科学则是这辆车的方向盘和发动机。  虽然说科学带领人类认识了自身、了解的世界，对人类的发展起到了至关重要的作用，但科学其实也不是全知和万能的，日常生活中有许多事情科学根本无法解释，比如一个非常常见物理现象——自行车骑起来为何不倒。 可能乍看到这个问题会让许多人错愕，因为自行车明明已经发明出来200多年了，并且它还是我们最常用的交通工具之一，怎么可能至今还不知道它的原理呢？  然而，错愕和惊讶并不能掩盖人类对其中原理的束手无策，这个问题确实已经困扰了科学界200多年。《科学》杂志上有许多关于这个问题的分析论文，但它们无一例外地无法给出最终的定论。有科学家曾戏言，这个问题可能永远是个未解之谜。 当然了， 虽然科学家们无法给出这个问题的准确答案，但经过近百年的研究，还是将骑起来不倒的原因缩小到了几个方面。  第一种是“离心力效应”。1948年，力学专家D.H.杨和S.P.铁木辛柯对自行车平衡问题进行了研究，并将研究过程编撰到了《高等动力学》这本书中。 在结合了大量的计算和实践之后他们认为，当正在前进的自行车倾斜时，骑车人会将前轮朝着倾斜的方向微微偏转。  这时，虽然前轮的方向发生了改变，但还存在让它向前的动能，所以自行车依旧会向前运动，并且还会沿着倾斜的圆周进行运动，而此时轮子产生的离心力会将自身扶正，从而使得自行车能够在骑起来时保持着平衡。 第二种是“陀螺效应”。由于陀螺效应非常好理解，所以在大多数的科普中，都喜欢把它作为自行车不倒的解释，但其实它也只是可能的解释之一。  简单来说，当自行车运动的时候，两个轮子会在转动下分别产生保持自身稳定的离心力，这种力使得自行车骑行时保持稳定。其原理和陀螺转动不会倒的原理基本一致。 第三种是“脚轮效应”。1970年，一位名为大卫·骏斯（ David E.H. Jones）的英国人称，自己发明了一辆能够正常骑行的“非常规”自行车，这辆自行车并没有用陀螺效应来保持自身平衡。  大卫·骏斯的方法脑洞非常大，他在自行车前车轮上焊接了一个相同尺寸的车轮。在运动的过程中，后加上的车轮和原本车轮旋转速度相同但方向相反，从而实现抵消“陀螺效应”带来的平衡性， 他的这个设计几乎推翻了科学界之前的研究，因为这个模样奇怪的自行车证明了，陀螺效应并不是自行车保持平衡的主要原因。  基于这个设计，有科学家提出了一个新的想法：当自行车运动过程中前轮产生斜角时，由于前轮控制着后轮的方向，所以后轮也会产生和前轮类似的斜角，这时离心力就会将车子扶正，或者说继续当前运动方向一段时间。 而这也就导致了，就算没有人骑车，只要给自行车一个推力，自行车仍然能够保持平衡一段时间。  所以综合三种可能性之后，最后一种可能性出现了：自行车之所以运动不倒，可能是三种可能相结合的原因，单个力应该根本没有办法维持它的平衡。 简单来说，当某个物体具有速度之后，会出现保持运动状态和速度不变的趋势。当自行车拥有足够快的运动速度时，自身产生的动能会大于向两侧倾斜的动能，所以只要稍微给自行车一点外力，它就能够一直前进不会倒。  当停止施加外力时，自行车倾倒的力就会大于自身动能，所以当它完全停下来的时候我们需要用腿支撑，让自行车保持平衡状态，这样它才不会直接倒在地上。 总的来说，上面四种解释只是这个问题最有可能答案，而不是所谓的标准答案。毕竟如果这个问题真的那么好解答，也就不会困扰科学界200多年了。 |
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