界面新闻《世纪未解之谜：自行车是怎么保持平衡的？它的诞生，完全依靠人类的生活经验！》（差评2019/08/16）报道：
如果要问，迄今为止人类有过哪些“成熟”的发明。
差评君，第一个想到的就是——自行车！
“你已经是辆成熟的自行车了，当然可以自己骑自己了！”
只要速度够快，哪怕是在布满了石头崎岖不平的山间小路上，自行车也可以自如前行（对，在无人的情况下）。
自行车可以说是人类发明过的最高效、万能的人力驱动交通工具了，也是我们生活中最常见的一种交通工具之一。
在荷兰，自行车的人均保有量曾一度飙到每100人就有109辆自行车的惊人数量。带菜篮子购物用的，户外对付山地用的，可以载孩子给妈妈专用的，一个人备上好几辆，妥妥的车比人多。
不过差友们可能想不到的是，“自行车到底是怎么保持平衡的”这个问题，至今仍然是个困扰科学界一个多世纪的“未解之谜”！
要知道，自行车在18世纪末就已经被法国人发明出来了。
而这个可以称得上是世界上第一辆自行车的玩意儿，其实跟“自行”没有半毛钱关系。
它没有驱动装置，没有脚踏板，看上去就是个长了两个轮子的长条板凳，得靠脚在地上“行走”才能带动它前进，而想转向？好，人先给我下来，抱着车体再换方向吧。
这设计瞅着安全系数有点低
还好这个让整个屏幕都透露出原始气息的设计，没过几年就得到了改良。
在1817年，来自德国的森林管理员德莱斯发明出了可以控制车子方向的车把子。
虽然还是得靠人脚蹬地来驱动，但好歹，不用搬运转向了。
至于它骑起来是什么样子——
既然是靠全靠双脚蹬地驱动，人在上面动起来的样子，应该差不多是这样的吧↓
接下来的几十年的时间里，自行车的设计经过了欧洲多个国家的人不断改进，代代演变，期间一度变成了非常反人类的造型，比如，下面这个版本的自行车，想坐上去，简直比翻上马背还难。
自行车的驾驭难度，曾一度和杂耍齐飞
终于在1874年的时候被一个英国人劳森改造出了人人都可以使用的正常模样。
劳森发明了一种精密的机械结构，也就是我们现在所说的铰链，利用铰链，前轮可以在后轮的传动下运动，比马背还高的座椅也终于有机会从直径超过一米的前轮上移向更低更靠后的位置。
看到这里，估计差友们也多多少少体会到了，自行车，从一开始就不是依托缜密的物理学、数学理论公式设计出来的。
它的诞生，完全依靠人类的生活经验！
不过存在即合理，自行车不仅存在了快两个世纪，而且还不断“进化”，到现在已经可以不借助人力自己保持平衡了，如此神奇的现象，肯定应该有个能用来解释它的科学依据吧？
于是乎，科学家们开始倒回去反推它的设计原理，结果发现，诶？这玩意儿玄学了，居然没法儿用现有的科学理论去解释！
从19世纪末开始，科学界就已经发布了各种论文来解释自行车的稳定性。其中最主流的一种观点认为，自行车的平衡原理是“陀螺效应”。
差友们小时候应该都玩过陀螺吧？
高速旋转状态下的陀螺，不管遇到怎样的外力干涉，它的平衡都很难被破坏掉。
这是因为物体在快速旋转状态下，会产生一种叫做“角动量”的物理概念。
还是拿陀螺来举例子。当陀螺不转动时，它会因为重力倒下，但一旦它开始高速旋转，就会产生一个方向唯一的角动量。
在下面这张图中，红色箭头所指的方向就是旋转中陀螺角动量的方向。
用右手定则判定角动量方向
角动量方向一旦形成，就非常难以改变，也就是说如果它的方向是向上的，那就很难把它改变成朝向右上，或者左上。
角动量不是一种力，但它可以表达物体旋转时的状态。
差友们理解到这里其实就差不多了。
生活中有很多现象都遵循“陀螺效应”，比如打水漂，很多人打水漂失败的原因，多半是因为石头的旋转速度还不足以形成让它保持方向的角动量。
以及玩儿飞盘，飞盘从被扔出去到落回到你的手里，过程中一直遵循角动量方向不变的规律。
自行车当然也一样了，只要轮胎的旋转速度足够高，不管车上是否有人操控，它们都会保持一个几乎恒定的方向平移前进，（这也是为什么，速度越快的自行车突然转向，越容易翻车）
这套理论是不是足够完整，足以说服你——自行车的平衡原理就是因为“陀螺效应”了呢？
实不相瞒，差评君也差不多完全被说服了，这套理论也主导了自行车研究界好长一段时间，但在1970年，突然有个叫琼斯的人突然跳出来说：根本不是因为“陀螺效应”！
琼斯不仅说了，还设计出了一个不带陀螺效应的自行车，做了实验发布在了一本叫《今日物理》杂志上！
这辆特制自行车特别之处在于它有一大一小两个前轮！大前轮在小前轮的传动下，会以不同的旋转方向转动，也就是说这两个轮子的角动量是完全相反的，并且相互抵消，所以这辆车成功在理论上消除了“陀螺效应”！
可神奇的是，这辆车也能成功保持平衡。。。差评君感觉三观受到了冲击。。。
如果不是因为“陀螺效应”，那自行车又是因为什么才能保持平衡的呢？
琼斯提出了一个新理论——“前轮尾迹”理论。
听上去倒是挺高级的，简单来说就是因为车轮轴心比车的方向把更靠前，当车倾倒时，车头也会朝同一个方向歪掉。
这就意味着在自行车行进的时候，倾倒的自行车靠着歪掉的车头，把重心改回到了自行车重心的下方，得以保持平衡。
差友们仔细回想一下，骑车的时候，如果车就要朝着左边倒了，是不是本能地会把车头把向左边，来维持平衡？
这套理论看上去也很有道理，看得差评君又几乎信了。
可在2011年，又有人跳出来，做出了一个挑战极限的终极版自行车——它不仅挑战了“陀螺效应”，同时也推翻了“前轮尾迹”理论。
这辆自行车的特别之处有两点：它有四个轮子；同时前轮的轴心比车把靠后！
前轮、后轮分别由两个轮子组成，而这两个轮子的旋转方向是相反的，也就是说前后轮的角动量都被抵消了。
红色箭头表示角动量的方向
而车把比前轮靠后，意味着靠“前轮尾迹”改变车体重心，保持自行车平衡的理论也站不住脚跟了。
问题来了，这辆车真的还可以不靠人体掌控，自己保持平衡吗？
答案是：当然可以。。。
据说，看了的科学家都哭了。。。而在此之后，直到今天，依然没有人找出能完美解释自行车保持平衡的原理。
可能看到这里，差友们想问了，科学家为啥非得和自行车过不去呢？
因为这正是他们毕生努力的意义所在啊：探索这个世界的真相，找到这个世界运转的真相。
在这一点上，几百年来我们都做得很成功，从宇宙运行到微观粒子，科学家都能找到合理的解释。
但低下头，盯着自己从家里骑到实验室通勤用的自行车，发现自己竟然连这么个简单玩意儿都没弄懂，这对他们来说简直就像强迫症在一张平整的白纸上发现了一条抹不平的折痕一样，难受啊。。。
而也正是因为科学家们这样锱铢必较、上下求索的精神，我们的科技才得以不断被突破，常议常新，不是吗？
也许自行车保持平衡的真正原因，就藏在竞技精神里吧！
谢选骏指出：自行车的历史告诉人们，理论无法指导实践；相反，理论不过是实践的总结。但是思想就和理论不一样了——思想创造了实践，而不是实践创造了思想。
《自行车如何保持平衡？诀窍都在大脑中》（休亨特 Hugh Hunt 剑桥大学2016年6月6日BBC）报道：
英语里有一句谚语叫“像骑自行车一样容易”。但是人们究竟是如何在自行车上保持平衡的？很多试图尝试回答这个问题的人会谈到“陀螺效应”，但实际上并不准确。
简而言之，陀螺效应的产生是由于轮子在旋转中能保持轴的方向的能力，就像一个旋转的陀螺，或者围绕轴心旋转的地球。摩托车手由于驾驶飞速旋转的重型机车会更容易意识到陀螺效应的作用，但是普通的骑车人由于使用的轮胎轻得多，速度不够快而不会注意到陀螺效应的存在。
如果脚踏车可以因为陀螺效应而保持直立，那么任何新手都可以坐在上面不用蹬车，被人推着前进了–因为陀螺效应本身就可以发挥作用促使车辆前进。简单来说，你必须学会如何骑车，就像你必须学会如何走路一样。驾驭一辆自行车的关键全在大脑中。
想象一下，你沿着一条完全平坦的笔直的道路骑行。非常容易是不是？嗯，并不是，基本上人很难沿着一条狭窄的直线骑行，就像不可能走出一条完美的直线一样，即便是在你完全清醒的情况下，不信你可以试试。
自行车的设计允许骑行者不扶把，通过身体微倾保持平衡。
现在尝试这个小实验：一只脚站在球上，用你的手臂来保持平衡。非常难。现在试着从一只脚跳到另一只脚。这样保持平衡容易的多。这个过程叫做跑动。你的大脑所做的是每次你起跳的时候根据位置进行调整，这样如果你朝右边倒了，下一步大脑就会指导你往左跳一些。
这和蹬着自行车一样。在整个骑行过程中你总是在不断的做调整。如果你朝右边倒了，潜意识里你就会朝左边倾斜一些以使车轮在你脚下移动。然后，不用想你又回到了路径上。
这个“摇摆”是很正常的。在初学者中更为明显（大部分是儿童）会一直不停的摇摆，但是从专业骑手上基本上看不到任何摇摆。然而，这些小的摇摆都是学会骑车的过程的一部分，这也就解释了为什么行走，或者骑行，出一条笔直笔直的直线是不可能的，因为你很难一直不停的做出精确的矫正。
有一些非常聪明的设计可以使自行车骑起来更容易。最重要的事实是，转向柱（“头管”）是倾斜的，因为前轮和地面的着力点，是在转向轴线与地面接触点之后的。这两点之间的距离称为“骑行痕迹”。
这个轨迹有助于你在骑行时保持平稳，当你骑车不扶把的时候，当你身体右倾斜时，在人行道上的接触点的力量会促使前轮转向右边。这有助于你将毫不费力的通过身体微倾来控制方向。
但人们也设计了一些垂直头管的自行车，而且也完全可以骑。事实想造一辆不能骑的自行车是很难的，很多人都尝试过了。
那是因为保持自行车直立主要是靠你和你的大脑来进行控制，而这点很容易证明。尝试交叉双手，你恐怕很难骑起来，即便是在骑行中间尝试换手，注意，你会马上摔倒-如果自行车是通过陀螺效应保持直立，就不会发生这样的情况。
小丑和街头艺人骑反向齿轮转向的自行车。要花几个月才能达到这样的水平，需要你把骑普通自行车的方法都忘掉。大脑的工作能力令人惊讶。
那么我之前提到的陀螺效应呢？难道不能起作用么？嗯，并不能，除非你骑得特别快。有一个著名例子显示了陀螺效应在车轮上是如何发生作用的，但是如果你自己算算你就会发现那个效果远不足以支持你骑自行车。
为了证明陀螺效应不重要的，我造了一辆拥有第二个反旋转前轮的自行车。我不是第一个这样做的人，琼斯戴维（DavidJones）早在1970年就造过了。我们的想法一样。基本上来说，反旋转的轮子将正向旋转的轮子产生的陀螺效应抵消，证明了陀螺效应并不重要，而真正使你能够直立的是你的大脑。这个实验非常有趣，大家都可以尝试。
那么，最好的学骑自行车的方法是什么呢？嗯，看小孩子们用训练专用的自行车学习让我很苦恼，因为每一次保持平衡训练轮着地的时候就意味着又白学了。要想学会骑自行车，你的大脑必须要学会摇摆，所以把训练轮子拆除吧，摇摆的越厉害你就学得越快。骑自行车的诀窍真的都在你的大脑中。
谢选骏指出：不仅骑自行车的诀窍在人的大脑中，造自行车的诀窍也在人的大脑中——这就是思想的主权。理论无法指导实践，思想的主权却能创造实践！
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