می دانید دوچرخه چطور کار می کند؟

باسمه تعالی

در دوران عجیبی زندگی می کنیم. دورانی که عده ای چنان قوه خیال عوام را به بازی گرفته اند که باور عمومی را به اینجا رسانده اند که بشر به مرحله ای از رشد تکنولوژی و علم رسیده است که سئوالی بی جواب در اطراف خود نیافته و لذا برای مشغول نگه داشتن ذهن کاوشگر خود باید سراغ کشف علم در کهکشان های دیگر برود و به کشف اسرار خلقت بپردازد. دوران معاصر بیشتر به داستان آلیس در سرزمین عجایب شبیه است.

لذا بر آن شدم تا بعضی از سئوال های علمی که هنوز بشر قادر به جواب دادن آن نیست را مرور کنم، به این امید که به درک میزان پوچی بعضی ادعاهای شبه علمی اخیر کمک کرده باشم. برای این منظور هم از ساده ترین مسائل بی جواب شروع می کنم که نمونه آن تحلیل طرز کارکرد دوچرخه است.

حدود 200 سال است که دوچرخه اختراع شده است و مبانی اولیه طراحی آن همچنان ثابت باقی مانده است. به این صورت که عموما دوچرخه ها شامل فریمی هستند که دو چرخ را به هم وصل می کند و یک دسته که برای هدایت آن استفاده میشود. قاعدتا همه فکر می کنند که کسی که برای اولین بار دوچرخه را ساخت، بر اساس محاسبات فنی و تحلیل فیزیکی این کار را کرد، در حالی که شروع ایده دوچرخه فقط بر اساس سعی و خطا بود. جالب اینکه دوچرخه سازان مدرن نیز اقرار میکنند که دوچرخه های مدرن نیز بر اساس محاسبات مهندسی ساخته نمیشود و هنوز شهود و تجربه حرف اول را در حرفه طراحی دوچرخه میزند.

در گذشته باور عمومی بر این بود که اثر ژیروسکوپی چرخ ها، دوچرخه را در هنگام حرکت متعادل نگاه می دارد. اما حدود 40 سال است که این فرضیه رد شده است. بعد ادعا شد دلیل تعادل دوچرخه این است که چرخ جلو در محلی پشت محور دسته فرمان با زمین تماس دارد و پدیده ای به نام Caster Effect باعث تعادل آن میشود. برای رد این ادعاها محققان دوچرخه ای را طراحی کردند که چرخ های کوچک داشته باشد تا اثر ژیروسکوپی آن قابل صرفنظر باشد و همچنین چرخ جلو از انتهای دسته عقب تر باشد تا اثر مسیر وجود نداشته باشد، و هنوز دوچرخه بتواند خود را در حرکت متعادل نگاه دارد.

تعادل دوچرخه موضوع تحقیقات دانشگاهی زیادی قرار گرفت و بعضی سعی کردند مدل ریاضی تجربی رفتار دوچرخه را ارائه کنند. ولی هنوز هیچ کس ادعای ارائه تحلیلی جامع از دلیل تعادل دوچرخه هنگام حرکت را نتواسته داشته باشد.