问你个简单的问题：行进中的自行车为啥不倒呢？ _小知识

要问今年最火的是什么，相信不少人都会回答是共享单车。尽管“小黄”、“小蓝”们挤占了公共空间、影响了交通秩序，却也着实方便了人们最后一公里的出行，以至于有人将共享单车与网购、高铁、支付宝一起称为“新四大发明” 。

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图1 - 共享单车倡导绿色出行，给人们的生活带来了便利（图片来源：中国日报网）
自行车，是我们十分熟悉的代步工具。不过，一个“简单”的问题是，行进中的自行车为啥能保持平衡而不倾倒呢？
技术上的革新往往需要理论上的突破作为支撑，可自行车却是个例外，人们先发明了它，然后才研究它的运动原理。链条传动的自行车诞生至今已有一百多年，科学家们对其行进中的稳定性问题也研究了一百多年。然而，看似简单的问题却包含极为复杂的力学原理，如今仍无人能清晰完整地解答自行车凭啥可以成为“不倒翁” 。

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图2 - 20世纪初的自行车（图片来源：Wikipedia）
虽然谁也说不清，但还是有一些颇有影响力的解释，其中最流行的观点是陀螺效应。
啥是陀螺效应呢？顾名思义，它和陀螺有关。玩过陀螺的小伙伴都知道，当陀螺高速旋转后，其自转轴的空间指向将一直保持不变，如果你试图用手去改变自转轴的指向，会发现非常困难，这就是陀螺的定轴性。此外，我们还会看到，在离心力与重力的作用下，陀螺并不会倾倒，而是自转轴绕着某一旋转轴转动，这就是陀螺的进动性。由此看来，如果联想到地球的自转与公转，我们会发现一个有趣的现象：我们本身就生活在一个巨大的“陀螺”上！（推荐视频→：陀螺效应）
利用陀螺效应，人们发明了陀螺地平仪、陀螺半罗盘等仪表设备，可以方便地测出轮船的航向与飞机的姿态角。早期的科学家在对自行车进行一番力学分析后认为，正是自行车前轮的陀螺效应使它维持了稳定，当自行车前轮有向左或向右倾倒的趋势时，我们通过操纵把手给前轮施加一个力矩，前轮便因此由倾斜向直立方向运动。

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图3 - 自行车前轮的陀螺效应（图片来源：Wikipedia ，经作者汉化）
陀螺效应的解释很符合我们的直观感受，小伙伴们也可以在国内外诸多科普书籍中找到它的身影。可是，我们在路上常看到有些“牛人”骑车不握把手，这说明在不操纵前轮的情况下，自行车也能稳定行进，这又怎么解释呢？

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图4 - 大撒把虽酷，却很危险（图片来源见水印）
1970年，一位名叫大卫·琼斯（David E.H. Jones）的英国科学家对陀螺效应的解释产生了质疑。为此，他在自行车前轮边上平行安装了一个不和地面接触、旋转速度与前轮相同的车轮。当附加的车轮与前轮旋转方向相同时，会使陀螺效应加倍，而当旋转方向相反时，整体的陀螺效应则会抵消为零。有意思的是，试验结果表明，无论陀螺效应加倍还是消失，都不影响自行车的稳定性。