作為差評(píng)者，第一個(gè)想到的就是——自行車！
“你已經(jīng)是一輛成熟的自行車了，當(dāng)然可以自己騎了！”
只要速度足夠快，即使在巖石崎嶇的山路上（是的，周圍沒有人），自行車也可以自由地前進(jìn)。
自行車可以說是人類有史以來發(fā)明的最高效、用途最廣泛的人力交通工具，也是我們生活中最常見的交通工具之一。
在荷蘭，人均自行車保有量一度飆升至驚人的每100人109輛。 一種用于提購物籃，一種用于山區(qū)戶外使用，一種用于母親攜帶孩子。 如果一個(gè)人擁有幾輛，那么合適的車就會(huì)比人還多。
然而，你可能想不到的是“自行車如何保持平衡？”的問題。 至今仍是困擾科學(xué)界一個(gè)多世紀(jì)的“未解之謎”！
要知道，自行車是法國人在18世紀(jì)末發(fā)明的。
而這個(gè)堪稱世界上第一輛自行車的東西，其實(shí)和“自行車”沒有任何關(guān)系。
它沒有驅(qū)動(dòng)裝置，也沒有踏板。 它看起來像一個(gè)有兩個(gè)輪子的長凳。 它必須用腳在地面上“行走”才能帶動(dòng)它前進(jìn)。 還想轉(zhuǎn)？ 好的什么叫角動(dòng)量守恒，請(qǐng)先下來，扶住車體，然后改變方向。 。 。
這樣的設(shè)計(jì)看起來安全系數(shù)很低
幸運(yùn)的是，這種賦予整個(gè)屏幕原始感覺的設(shè)計(jì)在幾年內(nèi)得到了改進(jìn)。
1817年，德國護(hù)林員德萊斯發(fā)明了一種可以控制汽車方向的車把。
雖然還是要人用腳來驅(qū)動(dòng)，但至少不需要搬運(yùn)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
1817 年自行車的復(fù)制品
至于騎行是什么感覺——
由于它完全是通過在地面上踩踏板來驅(qū)動(dòng)的，所以人在上面移動(dòng)的方式應(yīng)該是這樣的↓
在隨后的幾十年里，自行車的設(shè)計(jì)被歐洲許多國家的人們不斷改進(jìn)，并一代又一代地演變。 在此期間，它一度變成了非常反人類的形狀。 例如，以下版本的自行車讓你想坐在上面。 ，簡直比上馬還難。 。 。
騎自行車的難度曾經(jīng)堪比雜耍
最后，在1874年，它被英國人勞森改造成每個(gè)人都可以使用的標(biāo)準(zhǔn)形式。
勞森發(fā)明了一種復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，我們現(xiàn)在稱之為鉸鏈。 利用鉸鏈，前輪可以在后輪的傳動(dòng)下移動(dòng)。 比馬背還高的座椅終于有機(jī)會(huì)從一米多的直徑展開。 儀表的前輪向上移動(dòng)到更低更遠(yuǎn)的位置。
看到這里，我想車友們或多或少已經(jīng)意識(shí)到，自行車從一開始就不是根據(jù)嚴(yán)格的物理和數(shù)學(xué)理論公式設(shè)計(jì)的。
它的誕生完全取決于人類的生活經(jīng)歷！
然而，它的存在卻是合理的。 自行車不僅已經(jīng)存在了近兩個(gè)世紀(jì)，而且還在不斷“進(jìn)化”。 現(xiàn)在他們不需要人力的幫助就可以維持自己的平衡。 如此神奇的現(xiàn)象必定有科學(xué)依據(jù)來解釋。 酒吧？
于是乎，科學(xué)家們開始回溯推導(dǎo)它的設(shè)計(jì)原理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，嗯？ 這東西太玄學(xué)了，根本無法用現(xiàn)有的科學(xué)理論來解釋！
自19世紀(jì)末以來，科學(xué)界發(fā)表了各種解釋自行車穩(wěn)定性的論文。 最主流的觀點(diǎn)之一是什么叫角動(dòng)量守恒，自行車的平衡原理是“陀螺效應(yīng)”。
大家小時(shí)候肯定玩過上衣吧？
高速旋轉(zhuǎn)的陀螺無論遇到什么樣的外界干擾，其平衡都很難被破壞。
這是因?yàn)楫?dāng)物體快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種叫做“角動(dòng)量”的物理概念。
我們以頂部為例。 當(dāng)陀螺不旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)因重力而翻倒，但一旦開始高速旋轉(zhuǎn)，它就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向上唯一的角動(dòng)量。
下圖中，紅色箭頭所指的方向就是旋轉(zhuǎn)陀螺儀角動(dòng)量的方向。
使用右手定則確定角動(dòng)量的方向
角動(dòng)量的方向一旦形成，就很難改變。 也就是說，如果它的方向是向上的，那么很難改成右上或者左上。
角動(dòng)量不是力，但它可以表達(dá)物體旋轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)。
而這種角動(dòng)量的效應(yīng)有多強(qiáng)大，看看下面的GIF你就知道了。 。 。
上圖左下角的陀螺儀不旋轉(zhuǎn)時(shí)，一松手它就掉下來了； 而當(dāng)它高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的角動(dòng)量甚至可以讓它克服重力的影響，在繩子上繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
即使質(zhì)量更大的輪胎也是一樣的。
此時(shí)，如果對(duì)這個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的物體施加外力，那么只有兩種情況。 首先，物體會(huì)平移以保持角動(dòng)量的方向； 其次，物體將被迫終止其正在進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)并直接“飛”出去。 。 。 。
傳教士們明白，這實(shí)際上就是這樣。
生活中有很多現(xiàn)象遵循“陀螺效應(yīng)”，比如水上漂浮。 很多人之所以浮不起來，大多是因?yàn)槭^的旋轉(zhuǎn)速度不足以形成讓它保持方向的角動(dòng)量。
當(dāng)玩飛盤時(shí)，飛盤遵循這樣的定律：從拋出飛盤的那一刻到落回到你手中的那一刻，角動(dòng)量的方向保持不變。
當(dāng)然，自行車也是如此。 只要輪胎的轉(zhuǎn)速足夠高，無論車上是否有人，它們都會(huì)保持幾乎恒定的方向前進(jìn)。 （這就是為什么自行車突然轉(zhuǎn)得越快越容易翻車的原因）
這個(gè)理論是否足夠完整，足以讓你相信自行車的平衡原理是由于“陀螺效應(yīng)”？
說實(shí)話，差評(píng)人幾乎完全信服了。 這一理論也長期主導(dǎo)了自行車研究界。 但到了1970年，一個(gè)叫瓊斯的人突然跳出來說：這根本不是因?yàn)椤巴勇輧x”。 影響”！
瓊斯不僅這么說，他還設(shè)計(jì)了一輛沒有陀螺效應(yīng)的自行車，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并發(fā)表在名為《今日物理學(xué)》的雜志上！
這輛定制自行車的特別之處在于它有一大一小兩個(gè)前輪！ 大前輪在小前輪的傳動(dòng)下會(huì)向不同的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 也就是說，兩個(gè)輪子的角動(dòng)量完全相反，相互抵消。 所以，這款車?yán)碚撋弦呀?jīng)成功取消了“陀螺儀”。 影響”！
奇跡般的是，汽車設(shè)法保持了平衡。 。 。 差評(píng)者感覺自己的人生觀受到了影響。 。 。
如果不是因?yàn)椤巴勇菪?yīng)”，那么自行車為什么能保持平衡呢？
瓊斯提出了一個(gè)新理論——“前輪尾流”理論。
聽起來相當(dāng)先進(jìn)。 簡單來說，就是因?yàn)檐囕嗇S線比汽車的方向盤更靠前。 當(dāng)汽車翻倒時(shí)，汽車前部也會(huì)向同一方向傾斜。
這意味著自行車行駛時(shí)，傾斜的自行車靠在自行車傾斜的前部，將重心變回到自行車重心的底部，以保持平衡。
親愛的朋友們，請(qǐng)仔細(xì)考慮一下。 騎自行車時(shí)，如果自行車即將向左倒下，你會(huì)本能地將車頭向左轉(zhuǎn)動(dòng)以保持平衡嗎？
這個(gè)理論看起來很有道理，看了差評(píng)你就差點(diǎn)信了。
但2011年，又有人跳出來，做出了一輛挑戰(zhàn)極限的終極自行車——它不僅挑戰(zhàn)了“陀螺效應(yīng)”，還推翻了“前輪尾流”理論。
這輛自行車有兩點(diǎn)特別之處：它有四個(gè)輪子； 同時(shí)，前輪的軸比車把更靠后！
前輪和后輪分別由兩個(gè)輪子組成，這兩個(gè)輪子的旋轉(zhuǎn)方向相反，也就是說前后輪的角動(dòng)量是抵消的。
紅色箭頭表示角動(dòng)量的方向
車把比前輪更靠后，這意味著依靠“前輪拖跡”來改變自行車重心并保持自行車平衡的理論不再成立。
問題是，這輛車真的能在不依靠人體控制的情況下保持平衡嗎？
答案是：當(dāng)然。 。 。
據(jù)說，看過的科學(xué)家都哭了。 。 。 此后，直到今天，還沒有人找到自行車平衡原理的完美解釋。
或許看到這里你可能想問，為什么科學(xué)家要和自行車費(fèi)勁呢？
因?yàn)檫@正是他們畢生努力的意義：探索世界的真相，發(fā)現(xiàn)世界運(yùn)轉(zhuǎn)的真相。
至此，我們幾百年來已經(jīng)非常成功了。 從宇宙的運(yùn)行到微觀粒子，科學(xué)家都能找到合理的解釋。
但當(dāng)他們低下頭，盯著自己從家到實(shí)驗(yàn)室通勤所用的自行車時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)自己連這么簡單的事情都不懂。 對(duì)他們來說，這就像一張平坦的白紙上的強(qiáng)迫癥。 就像發(fā)現(xiàn)一條不均勻的折痕一樣，令人不舒服。 。 。
而也正是因?yàn)榭茖W(xué)家們這種永遠(yuǎn)比較每一塊錢、自上而下尋找的精神，我們的科技才能不斷突破，新的想法永遠(yuǎn)都是新的，不是嗎？
也許自行車之所以能保持平衡的真正原因在于競爭精神！
