自行车的平衡是一个动态的平衡过程,是建立在人的条件反射(现在也可以使用自动机械的自动控制)控制之上的。 但是没有学会骑车的人没有建立这种条件反射,就不能掌握自行车的平衡。 如果车和人的整体往左侧倾斜,人会反射式的将自行车的龙头向左偏,将行进的方向偏左。由于车是在向前运动的,由于惯性会将人向原来的直线方向“推”,这时候由于龙头偏左,相对来说人就受到一个向右方向的力,将人的倾斜趋势纠正。 向右倾斜也是类似的。 如果正在快速行进的自行车突然向某一方向猛打龙头,肯定会向直线方向摔个大跟头! 这种通过控制方向来控制平衡的过程在以前的物理课本是将它描述为向心力的平衡原理的。即自行车在行进的过程中,自行车的轨迹是一个一个的圆弧连接而成,自行车在这样的圆弧内行进的时候,重心受到一个离心力,离心力使他向圆弧外倾倒,但是骑行者通过控制方向使他向圆弧内倾倒,这样达到一个平衡。但这个过程同样需要人的反射控制才能很好的实现。 还有人认为:自行车的轮子是转动的,旋转的物体具有稳定性,我个人认为这也有一点点道理。两个轮子加上一些简单的支架,组成了日常生活中最常见的交通工具--自行车。骑自行车不是什么难事,不过要讲清楚行进中的自行车为什么不容易倒,即"自行车稳定性"的问题,可没那么简单。
以前的研究将自行车行驶的稳定性部分归因于车轮的陀螺效应,也就是物体转动时的离心力会使其自身保持平衡。还有一些科学家认为,自行车能够保持平衡,主要是由于前叉后倾,即前叉不是垂直于地面,而是向后倾斜。但是,这篇神论文的作者们对此抱怀疑态度。他们设计了一辆排除了陀螺效应和前叉后倾的自行车。实验结果令人大感意外。研究人员把这辆车推行到一定速度后撒手,它自己稳定地行驶了相当长的距离,如同任何一辆传统的自行车一样。研究人员甚至在中途微微推了它一下,它也能很快恢复稳定。
自行车只靠两个轮子和地面接触,但只要达到并不太高的速度,它就能够保持平衡而不会倾覆,有些技术高超的人甚至可以双手离开车把而不担心摔倒。关于自行车稳定性的研究吸引了许多物理学家、力学家乃至数学家参与讨论。1897年,法兰西科学院还为此特别设立了一个奖项。然而,这个看似简单的问题历经百余年的研究,至今仍然没有圆满解决,许多人还在继续努力。2011年,一个国际研究小组在著名的《科学》杂志上发表论文,介绍了他们的成果,结论听起来可能有点令人泄气--"为什么自行车能够保持自我稳定,目前还没有简单的物理学解释。