自行车是如何保持平衡的？

自行车为什么能保持平衡？这个看似简单的问题，其实在过去一个多世纪的时间里困扰了无数的科学家，甚至直到现在也没能完全被解决。其实自行车早在18世纪就被发明了出来，而最初的自行车就是两个轮子再加上一个板凳，在经过几十年的升级与改造后，他才逐渐的变成了我们熟知的模样。可以说啊，自行车的诞生与其他发明产物不同，这次是经验走在了理论的前面。直到有一天，科学家们发现自己骑了这么久的自行车，但是似乎完全不知道自行车为什么能保持平衡。于是在1869年到1970年这100年间，科学家们发表了众多论文，对自行车行驶的稳定性提出了各种模型，也列出了不同类型的微分方程组。其中影响比较大的一种说法就是自行车车轮的陀螺效应。陀螺效应指的是旋转的物体有保持其旋转方向的惯性，而自行车在跑的时候，此时轮子就类似于陀螺，角动量守恒，使自行车保持不倒。无论从力学原理上。

来说，还是从骑车人的实际经验来看，锅罗效应的解释都是行得通的。所以近百年来这种观点流行比较普遍，以至于在许多科普书籍中也是介绍的这种观点的。但是人们发现，如果自行车只是因为陀螺效应，那么只要速度足够快，自行车就一定能保持平衡。但是事实是，我们把自行车车轮的方向固定，从坡上推下，自行车并不能保持平衡。一个近百年来公认的理论就这么被推翻了。1970年一位叫大卫俊斯的英国人在今日物理杂志上发表了一篇文章，文章指出，当行驶的自行车有一个倾斜角时，自行车的前轮由于有前轮尾迹效应的缘故，会自动向倾斜的一侧产生一个偏转角。由于有这个偏转角，自行车靠转弯的离心力便会扶正。因此，即使没有人驾驶，在一定的速度下，直行的自行车运动也是稳定的。有了这个结果，人们似乎终于能够解释自行车为什么能保持平衡了。但是到了2011年五位学者在科学杂志上发表了一篇。

他们通过在自行车上增加了一个与前轮反转的辅助轮子，以消除前轮的陀螺效应，而这辆车的前轮尾迹是一个很小的负值。这辆没有陀螺效应也不符合乾轮尾纪的自行车在无人操纵的条件下照样行驶的很稳定。他们的研究说明，自行车虽然构造很简单，但在一定的质量分布情形下，实际上是一种能够自动控制其行驶稳定的交通工具，其原因既不是陀螺效应，也不是前轮尾迹。他们对这个模型进行了理论探讨，列出了方程组，并且讨论了它的稳定行驶范围。事实上，自行车的平衡原理是一个复杂而庞大的体系，就算是无人骑行的自行车，目前科学家也还不知道什么样的变量与什么样的变量结合才能使自行车保持平衡。他们只知道一些变量的组合可以，而另一些组合不行。