綜述

想必大家都有騎腳踏車的經歷，腳踏車構造非常簡單，車架、輪胎、腳踏、鏈條、剎車，這些東西合理組裝就足以讓我們在騎行過程中保持平衡。 可是大家想過沒有，為什麼腳踏車在騎行的過程中能保持平衡而不是東倒西歪？

這或許是一個再常見不過的物理現象，但卻始終沒有人能解釋其真正原因。別說普通人了， 早在200年前科學家就曾嘗試解釋過腳踏車平衡原因，但可惜直到現在都還是未解之謎。

腳踏車的起源與發展

作為近現代社會最常用的交通工具，腳踏車大概是人類發明的最成功的人力機械之一。它的各項零件都屬于簡單機械， 可就是這些簡單機械經過技術組裝，就能誕生成一部復雜機械，對此我們不得不佩服前人的智慧。

根據相關記載，腳踏車最早的雛形是由法國西夫拉克伯爵在1790年組建的「木馬輪」。

木馬輪實際上沒有太大的技術含量，據說是西夫拉克伯爵在看到達芬奇的手稿后突發靈感，將兩個輪子裝在木馬上，然后由人騎在上面用腳蹬前行； 速度快，且輪子易磨損。

1816年，德國貴族馮德賴斯男爵在西夫拉克發明的基礎上增加了可控車把， 嚴格意義上來說此時腳踏車已經不能被叫作「木馬輪」，而是叫「木輪車」，這其中的區別在于馮德賴斯男爵放棄了傳統木馬的造型，使得車身更輕便。

隨后馮德賴斯男爵向相關機構申請專利，成功獲批。

約23年后，蘇格蘭鐵匠打麥克米蘭看中了馮德賴斯男爵發明的「木輪車」，只是鐵匠這份職業讓他對木材并不感冒，在麥克米蘭的心中， 腳踏車的材質如果是鐵來制作，那在使用壽命和穩定性上一定遠超木材。

基于這份靈感，他制成了由曲柄連桿結構驅動后輪的鐵腳踏車。

其實到那時為止， 腳踏車的基本結構就已經被確定下來了，后人無非是在發明前輩的基礎上縫縫補補。

如1861年法國肖米父子在腳踏車上加入能轉動的踏板，前后裝有曲柄；1874年英國人勞森在腳踏車上增加了鏈條傳動結構； 1886年斯塔利首次使用了車閘和滾珠軸承；1888年鄧洛普成功應用充氣橡膠輪胎。

自此，腳踏車基本上已經趨向于完善。從19世紀末期到21世紀初，腳踏車對人類生活的改變無疑是巨大的，往年大家出行窮人靠兩條腿，富人有馬車和轎車。

但腳踏車普及后，幾乎家家戶戶都能買起這輕便且快速的交通工具， 直到現在仍然有不少人使用腳踏車，這是一個非常偉大的發明。

腳踏車為什麼能保持平衡

與此同時，人們對腳踏車的喜愛也讓科學家對其研究頗為重視。 當然，科學家研究的并非是腳踏車的組裝與拆卸原理，這些東西經過百年發展早就沒什麼秘密了；

他們更在乎的是：腳踏車到底是如何保持平衡的呢？ 咱們都知道，腳踏車本身沒辦法保持平衡，它需要有支架撐起來才能立起來。

可是當腳踏車被騎行起來后，它就能非常平穩的在道路上行走， 這看似生活中最常見的物理現象，但是經過幾代科學家都沒能解釋清楚。

對此法國科學院還在1897年為腳踏車穩定運動問題設立了專門獎項，獎金還不菲； 往后的時間里，不斷有科學家挑戰這個獎項，但很可惜大家都失敗了。

不過在學術界仍然誕生了不少理論，盡管這些理論經不起嚴謹的實驗，仍然停留在猜想階段。

例如部分科學家認為，能使腳踏車在移動中保持平衡的，大概是「陀螺效應」，即：重力對高速旋轉中的物體產生的對支撐點的力矩不會使其發生傾倒，而是小角度的進動。

當腳踏車開始移動后，所產生的角動量守恒可以讓其產生長時間的穩定，即便沒有人駕駛，只要那種動能還在，腳踏車仍然能保持一段時間。

不過後來這種觀點被否定了， 因為在1970年有人制造出來一輛輪胎沒有陀螺效應的腳踏車，但該車在行駛中仍然能保持平衡。

所以說或許陀螺效應對腳踏車的平衡起到一定的影響，但并非是最核心因素 。後來還有人提出一種「腳輪效應」，就是說當腳踏車出現傾斜時，其前輪會傾斜一側產生偏轉角，后腳踏車就會因偏轉角造成的離心力給扶正。但後來這種說法也被推翻了。

大家想過沒有，明明是非常簡單的運行原理， 為什麼科學家至今為止都沒找到使其平衡的真正原因呢？

其本質是方便出行，讓腳踏車使用能更長久，而不是根據理論設計讓其科學運行，能跑不就行了嗎！

結語

現在腳踏車仍然是我們生活中不可被分割的一部分， 大家在閑暇之余也可以嘗試著去研究一下，為何腳踏車能在騎行過程中保持平衡呢？

這困惑了物理界200多年的謎題，或許就掌握在你手中。研究出來了別忘了給法國相關機構報喜，到時候鐵定名利雙收！