有什麼問題是科學至今沒有解決,但是大衆默認科學家已經解決了?
答案可能是一個日常生活中常見的現象:“騎自行車”!
不知道你有沒有想過,為什麼人類在騎自行車的時候可以保持平衡?這個看似簡單的物理現象其實已經困擾科學家200年了!
自行車是人類最成功的發明之一,它高效率,萬能,實用性廣泛,在全球大多數地區都備受歡迎,雖然在後代有更多更方便更快速省力的交通工具被發明了出來,自行車強大的适用性讓我們無法割舍。特别是在最近幾年共享單車火爆之後讓我們發現,在某些情況下用自行車應急還是很方便省力的。
早期的自行車
“自行車是怎麼保持平衡的”這個問題,居然是一個“未解之謎”?
你可能會覺得有些可笑,但這真的是一個沒有被科學家解決的物理問題,很多物理學家都想通過自己的方式解決這個看似簡單的問題,可惜沒有一個人可以完美地解決這個問題,在1897年,法國科學院甚至為了自行車的運動問題設立了一個獎項,至今都沒有人可以拿下這個獎項。
2011年,《科學》雜志上有一篇論文得出來這樣一個結論:目前還沒有簡單的物理學解釋可以輕松的解決自行車保持自我穩定的這個問題。
說了這麼多就是想讓讀者朋友們明白,自行車保持穩定這個問題,确實還沒有完全解決,這個看似很簡單的問題,其實揉合了大量的力學難題,并不是用幾個簡單的理論就可以解釋清楚的。
人類的第一台自行車在1780年被發明出來,法國人西夫拉克制造出了人類第一台自行車,早期的自行車結構簡單,不能轉向,依靠雙腳用力蹬地向前移動。随後,各種各樣的自行車被研究了出來,但是這些自行車都和現代自行車的外貌有很大的差别,現代自行車的雛形是1874年一位英國人制造的,他在車上裝了鍊條和鍊輪,依靠這套裝置讓自行車移動,隻不過這個自行車後輪大前輪小,很不合理。
1888年第一輛現代自行車誕生,這個時候的自行車基本已經很完善了,在自行車的發展史中出現了各種奇形怪狀的自行車,因為當時的人們認為輪子越大速度就越快,并且早期自行車的輪子不是前後放置,而是像輪椅一樣左右放置的。
所以,自行車的誕生是人類依靠生活經驗制造出來的,在自行車誕生的過程中并沒有嚴謹的科學定律來輔助,雖然現代自行車依靠科技做出了很多的改進,但是在科學家去研究自行車是如何保持平衡的時候驚訝地發現,自行車的平衡居然不能用現有的物理理論去解釋。
傳統的觀點認為是“陀螺效應”産生的角動量守恒讓自行車保持穩定的,因為自行車的輪胎在移動是産生的離心力可以保持平衡,我們可以發現一輛自行車在高速移動的狀态下,就算沒有人駕駛,也可以保持一段時間的平衡。
可是在1970年,一位叫作大衛的英國人在《今日物理》上發表了一篇文章,文章指出一個人制造了一輛前輪沒有陀螺效應的自行車,這輛自行車仍然可以保持穩定,這代表自行車在運動時确實受到了陀螺效應的影響,但陀螺效應并不是決定性的因素,而是另有其他原理在支撐自行車的運動。
這篇文章指出了一種“腳輪效應”,自行車出現傾斜角度是,前輪會向傾斜的一側産生偏轉角,然後産生的離心力會把自行車給扶正,但是在後來的實驗說明,腳輪效應也不是讓自行車可以保持穩定的關鍵因素。
為什麼自行車保持平衡這個問題會成為未解之謎?
其實,很大一部分原因不是這個問題太難了,而是這個問題太簡單了!科學家不想費心思罷了!
首先,這個問題的難度并不低,自行車雖然結構簡單,可是整體也是一個比較複雜的機械結構,想要完美解釋并不是一件輕松的事情,前面提到的陀螺效應和腳輪效應都屬于比較複雜的物理難題了,而這兩個理論都不能完美解釋自行車的運動就可以說明一些問題了,并且解決自行車平衡問題給我們不能帶來任何的幫助,所以才這個問題才成為了“未解之謎”。
對于自行車的平衡問題,最終的答案可能是“綜合影響”,也就是前面提到的理論都說正确的,但是這些理論都不是單獨拿出來就可以解決問題,而是這些理論加在一起共同維持了自行車的平衡。
你認為自行車為什麼可以保持平衡?歡迎在下方留言讨論!
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