尖叫工程师：让你在翻转中尖叫

大科技大科技 2021-07-23 6348 0

一会儿升至高空，转眼又降至地面，时而倒转、时而翻滚……过山车可以让你升至40层楼顶的高度，快速驶过螺丝般的轨道，甚至垂直下落或者四肢悬空……一切设计都为了让你更加紧张、兴奋，尖叫声更大。而你的安全和快感都掌握在工程师的手中。

恐惧有什么好玩的？

在许多游乐园里，过山车游乐设施前常常排起长队。正在坐着的乘客则随着过山车的起伏发出一波又一波的尖叫。有很多人害怕坐过山车，但偏偏有很多人喜欢体验这种恐惧。为什么恐惧让人觉得好玩呢？

当人恐惧时，大脑会命令身体切换状态，让你心跳加快、血流加速、呼吸急促、肌肉紧张，同时命令身体释放一种被称为马啡肽的激素，这种激素会令人产生恐惧感，奇怪的是，也令人产生快感。

当你处于真正危险的境况之下时，也许只会体验到恐怖，但一旦你意识到自己是安全的，快感就会浮现。这就是为什么人们乘坐过山车时，尖叫过后会大笑的原因。

方向一变，刺激就来

一座设计优秀的过山车会在保证安全的情况下让你的紧张感不停歇。当过山车向下猛冲时，你突然感觉自己的身体失去了重量，似乎要从座位上腾空而起，要不是安全装置，你就会飞出座位了。你还没来得及适应这种状态，又被过山车猛然凌空带起，身体突然像重了几倍一样被压在座位上，直到下一次向下猛冲。每一次方向、失重和超重之间的突然转变都会带来新一波的刺激、紧张、恐惧与兴奋。

20世纪80年代的一项过山车心跳测试结果显示，当人们乘坐过山车时，心跳可以从乘车前的每分钟70次跃升至每分钟153次。因此，对于心脏病患者或老年人而言，坐过山车有较大的风险。

过山车除开始抬升时有其他动力源，之后它的行进过程完全靠地球引力。当它经过环形轨道时，又依靠离心力使车和人不往下掉。

恐惧来自变化

很多动物会灵敏地察觉到环境的变化，人类也如此，尤其是突然且明显的改变，例如地面突然摇晃，寂静树林里突然的“沙沙”声，此时人们会感到紧张，恐惧感也会由此产生。这是人类进化出的保护机制，帮助人们及时避险。

恐怖片效应

坐过山车的感受与人们看恐怖片的心理非常相似。阴森的房间、瘆人的音乐让你一边害怕鬼怪的出现，一边累积紧张感，如同过山车缓慢驶向最高点；鬼怪突然出现，如同过山车向下猛冲的那一刻，激活了人们最大的恐惧感，也产生了快感。

过山车源自煤矿车

1827年，在美国的宾夕法尼亚州，一家矿业公司在当地的萨米特山上开矿。为了从山上运送煤矿下山，公司修建了一条长14.5千米的矿道。早上，煤车装着满车的煤炭，只由一个运输员操纵一根刹车杆，利用重力将煤矿运到小镇；空车则由驴子拖上山。

萨米特山上的运煤车

运煤都在早上进行，下午煤车就空出来了。有人觉得乘坐煤车很好玩，于是在煤车空闲的时候过来娱乐，一次花费50美分。这成为了过山车的雏形。

把人甩出车外

1884年，世界上第一座过山车建于美国纽约，只有一次折返，以每小时不到9千米的速度（相当于自行车的速度）缓慢地在坡道上行驶，跟现代的过山车无法相比，但大受欢迎，仅仅几个星期就让建造者收回成本。

世界上第一座环形过山车

世界上第一座现代环型轨道过山车于1895年出现于美国，然而，由于工程师只考虑到车的顺畅，没考虑到过山车对人体的影响，使乘客承受了12倍之多的G力，造成很多乘客颈部损伤，甚至有乘客飞出车外。

变化的其实是G力

坐在行驶的汽车上时，加速或刹车会使你感受到自己被一股力量往后或往前推，这是汽车速度变化造成的。人们将身体变速移动时所承受的力道的单位定为G力。

当你站立在地面时，承受的就是1倍G力；当身体下落时，很可能感受不到自身的重量了，即失重状态，会感受到小于一倍的G力或负G力；当加速上升时，感受到的力道大于1倍G力；当过山车横向转弯时，也会产生来自侧面的G力。

过山车带给人的变化实际上就是G力大小的变化。对G力倍数的控制是工程师设计过山车时考虑的主要因素之一，倍数太小，乘客体验不到足够的刺激感；倍数太大，乘客则可能感觉不舒服，甚至受伤。现代过山车的设计G力一般为4～5倍（每座过山车的最大G力倍数）。

多倍G力可能使人受伤

2008年，三名宇航员乘坐联盟号飞船返回地球时经历了高至8倍的G力，一名宇航员的肺被压坏，另外一名宇航员背部和颈部受伤。

在G力倍数太大且持续时间太长的情况下，血液流向下肢，致使大脑缺血，进而会使人失去视觉，甚至失去意识以至死亡。而在较大倍数的负G力下，血液在大脑逗留，形成较高血压，使眼部和大脑的血管鼓胀，时间一长，会导致视力下降或眼盲。

“人体滚筒洗衣机”

英、美等国会为飞行员或宇航员提供载人离心机，进行对抗G力的训练。载人离心机就像一根巨大的指针，人进入“指针”的一头，“指针”开始旋转，速度越快，人感受到的G力越高。美国宇航局艾姆斯研究中心的载人离心机可以产生高达20倍的G力。

人体G力承受极限

在失去意识之前，人体能承受的G力倍数即他（她）所能承受的G力极限。持续时长、作用的位置和方向，以及个人的身体状况不同，都会使G力承受极限不同。一般而言，普通人能承受4～6倍的正向G力，而经过训练的飞行员在穿着抗荷服的情况下，可以承受9倍。如果G力的方向是把你往前推，即汽车急刹车时司机感受的G力，那么未经训练的人也可以承受17倍的G力。

承受G力的时长也非常关键，一记耳光会使局部遭受数百倍的G力，但不会产生严重的伤害；然而，持续承受15倍G力1分钟，后果可能是致命的。

飞行员是对抗G力的高手

G力对人体的影响在航空航天领域最为显著，当火箭升空时，多数时候大约为3倍G力，但也曾经达到过5G，甚至8G；当空军飞行员驾驶飞机上升、俯冲或转弯时，可能需要承受9倍G力。飞行员在多倍G力的影响下可能出现双重危险：G力本身的危害以及丧失意识后坠机。

为了对抗G力，飞行员或宇航员会接受专门的训练，例如慢跑、游泳等各种有氧运动和举重等力量运动；他们还会掌握一些技巧，如收紧腿部和肩部肌肉从而减少血液向下流；他们也会穿上抗荷服来帮助他们阻挡血液下行。

G力并非唯一的恐惧来源

美国田纳西州多莱坞游乐园的“神秘矿”过山车，木头屋子、漆黑的隧道和各种声效、光影营造出鬼屋的效果。

过山车作为娱乐设施，并非只有G力吓人。各种设计被使用在过山车上，使你的紧张感倍增。

例如，让你双腿悬空，让车子经过窄门，让车在两三秒钟之内加速至200千米/时的速度，有的过山车在上坡时突然没有征兆地倒退，这些设计都会增加乘客的恐慌。

其他风格设计也能营造恐怖气氛，如阴森的隧道、神秘幻境元素的装饰物等。

配合当下的虚拟现实技术（VR），一些过山车让乘客佩戴头套式眼罩，把秘境探险、未来世界等各种主题的虚拟景象与过山车结合，带给人们更丰富、更刺激的体验。

过山车安全吗？

为了吸引游客上车，工程师们在设计过山车时追求更多的刺激和震撼，如下行坡度够不够大、G力够不够强、高度能否更高、速度能否更快等等。在越来越疯狂的行驶中，乘客安全有没有保障呢？

游乐设施事故确实发生过一些，支架垮塌、绳索断开、安全设施脱落等，也导致过严重的伤亡事件。但从统计数据来看，坐过山车受到严重伤害的比例比开车出行低很多，甚至也比钓鱼、野营、打高尔夫球的受伤概率低。这就类似于坐飞机，坠机事故确实很恐怖，但飞机的事故发生率实际上非常低。

不过，当你决定买票或上车之前，如果发现过山车支架锈迹斑斑，那么还是不要冒险了。当然，老人、体弱的人和有慢性病的人是不能乘坐过山车的。

尖叫工程师

英国心理学家、工程师布伦丹·沃克教授专门研究如何利用工程学和心理学设计出最刺激的过山车，自称世界上唯一的“尖叫工程师”。

布伦丹·沃克教授正在为乘客调试监控设备。

沃克教授曾研究车祸发生时司机的心理变化，以此来推算人们恐惧感能延续多长时间。也就是说，当过山车从坡顶向下猛冲时，你会马上产生爆裂般的恐惧感，假设这个下坡无限长，是否恐惧感也会一路相随呢？不会，当你意识到自己其实是安全的，恐惧感就会消失。沃克教授认为这段时间是半秒钟。这就是过山车轨道多变的原因，一个方向持续太久，就不那么刺激了。

为了研究过山车带给人的心理变化，沃克教授会让乘客佩戴监控设备，获得数据后，再对过山车进行调整，使其带来更强的刺激感。

虽然只有沃克为自己冠以“尖叫工程师”的名号，但凡是设计过山车或其他惊悚娱乐设施的工程师们都能担起这一名号。

1999年，意大利超级模特法比奥·曼奇尼在乘坐过山车时被一只鹅撞到脸，鼻子开了个小口，鹅死了。

2012年，一名12岁男孩在前排乘坐美国金达卡过山车，在过山车行进过程中，他被鸟撞到脸，鸟血和羽毛溅到后面的乘客，而他的脸和脖子上则留下了淤青和抓痕。

疯狂的过山车

如果你没有十足的勇气和健康的身体，千万不要尝试下面介绍的过山车，即便透过屏幕观看这些过山车行驶的过程，都会腿发软。

最高的过山车

位于美国新泽西州六旗大冒险乐园的金达卡过山车是世界上最高的过山车，高达139米。乘客的尖叫甚至在爬坡时就开始了，因为它像火箭一样被“发射”到坡顶，自开启的3.5秒之内达到206千米/时的速度。当它到达顶端后，便沿着扭转的轨道以近似自由落体的速度垂直向下俯冲。

G力倍数最大的过山车

正在运营的、世界上G力倍数最大的过山车位于南非，名为“恐怖塔”，最大G力达到6.3G。

速度最快的过山车

位于非洲阿布扎比法拉利世界主题公园的“罗萨方程式赛车”是世界上速度最快的过山车。其速度最高达240千米/时，从启动到达到这一速度只需5秒钟。事实上，这座过山车原本就是模拟方程式赛车的体验，连车的外形都是依照方程式赛车来设计的。由于车速太快，为了安全起见，乘客们必须佩戴眼镜，以防止灰尘或飞虫伤到眼睛。

下坡最陡的过山车