是否还记得孩提时代，我们跌跌撞撞学骑自行车的那段时光？
经历了无数次跌倒后，我们终获掌握了那时看似高难的技能，内心充满喜悦和激动，迫不及待地向朋友们展示我们的车技。
骑车轻而易举，但你有没有思考过，自行车是如何保持稳定的呢？
自行车的稳定性似乎是个违反直觉的物理现象。一个双轮结构如何保持稳定，甚至能够自动调整以实现平衡，甚至在无人操控的状态下也能保持直立，这种情形简直如同幻术一般。著名作家兼未来学家亚瑟·C·克拉克先生曾有言，科技发展到一定高度，其与魔法的边界便变得模糊不清。
任何高度先进的技术，都与魔法无异。
图片中的自行车看似简单，其实它走过了一段漫长的历程。19世纪60年代的铁制自行车，没有橡胶轮胎，骑起来有种难以言喻的颠簸，我不会推荐男生们尝试，至于原因……我相信你一定会赞同我的建议。随着时光流转，自行车的制造工艺已经发展到一个相当高的水平。
关于自行车为何能保持稳定，学术界有许多假设。比如其中一个理论是陀螺效应。
陀螺仪是由一个固定在轴心上的转轮以及围绕轴心旋转的金属框架组成。当陀螺仪的轮子静止时，试图使其保持直立的操作将以失败告终。
然而，一旦轮子开始旋转，陀螺仪便能稳稳地保持直立，像下面的图片所示，它会自动维持平衡。
只要陀螺仪中的转轮持续旋转，它便能保持稳定的直立状态，并抵抗任何试图改变其状态的外力。
如果你用绳子提着陀螺仪的一端，另一端则如同被一只无形的手握住一般，稳固不动。快速旋转的自行车轮子，或大部分轴向旋转的轮子，其行为与陀螺仪无异。
在旋转的自行车轮中，存在着角动量，它是由自行车的转速和质量分布所决定的，包括车轮本身的质量。观察各种自行车设计，你会发现车轮中心有集中的质量分布，这种设计是为了在特定速度下提高角动量。
陀螺仪维持自身位置稳定的特性，使其成为飞机和航天器导航的重要组成部分。简而言之，自行车轮上的陀螺效应确保了车轮的持续旋转，并保持轴心的位置不变。
然而，将自行车不倒归因于陀螺效应的理论家们忽略了一个事实。陀螺效应或许对高速行驶的摩托车骑手有帮助，而对于缓慢骑行，尤其是车轮重量轻的自行车来说，陀螺效应几乎不存在，轮轴的稳定也难以得到保障。
如果你回忆一下当初学骑自行车时留下的伤痕，便会意识到陀螺效应的作用有限，你真正需要的，不过是推动自行车、跳上车，然后踏上快乐的骑行之旅。
关于自行车稳定性的另一个解释是脚轮效应。
如果自行车的前部位于图片左侧，则形成正后倾角。
后倾角θ用度数表示，它表示车轮的垂直轴（灰色垂直线）与转向轴（红色虚线）之间的角度偏移。当转向轴从自行车后部向前倾斜时，形成正后倾角；当转向轴从自行车前部向后倾斜时，形成负后倾角。
脚轮效应帮助我们在超市购物车时，自动对齐或重新调整方向。注意轮子是如何跟随方向的变化而重新定向的。在下次你推着购物车时，你可以观察到，两个轮子总是试图保持在一条直线上。自行车上的车轮，即便方向有所变化，也能始终保持在骑手的正下方。
然而，荷兰代尔夫特理工大学的自行车动力学专家阿伦德·施瓦布（ArendL.Schwab）提出，这两种效应并非自行车自稳的必要条件。
他们在2011年发表的一篇题为“自行车可以在没有陀螺或脚轮效应的情况下自我稳定”的科研论文中，证明了这两种效应并非自行车稳定性的必要条件，因为他们设计了一款能够自动驾驶的自行车，它缺乏自动控制特性，甚至在运动中还能自我调整。
在他们的研究中，发现其他设计参数，如质量分布、转向倾斜轴等，都以复杂的方式影响自行车的稳定性。至今，这仍是一个正在进行的研究课题。
