本文來自微信公眾號：返樸 （ID：fanpu2019），作者：瞿立建
追求刺激是人類的本能。
過山車的歷史
過山車的前身是冰滑梯，這是俄羅斯人早在 15 世紀就搞出的刺激性活動。冰滑梯用木頭搭建的，木制坡道覆蓋上冰雪。人沿著木臺階，爬上相當于現(xiàn)在七八層樓的高度來到滑梯頂部，然后坐在雪橇上，沿著 50 度左右的坡，一滑而下。
冰爽刺激，飛一般的感覺。
到了 18 世紀，俄羅斯把冰滑梯搞得更刺激了?；莶辉賰H僅是一段，而是多段聯(lián)合滑梯。依山跨河，在滿目壯美景觀中，從一段滑梯沖下，再沖上下一段滑梯。冰滑梯上白天彩旗招展，晚上火把通明。白天滑不夠，晚上接著滑。
冰滑梯還走入了沙皇的宮廷，王公貴族、達官顯貴也不惜千金之體，犯險求刺激。
俄羅斯的冰滑梯逐漸傳入西歐，設計上也有進步。
1804 年，法國巴黎建了一座滑梯，給雪橇加了輪子，命名為“俄羅斯山”（法語名為“Les Montagnes Russes”）。這座車滑梯被視為現(xiàn)代過山車的鼻祖。
車滑梯擺脫了自然的束縛，不是冬季也能玩。
“俄羅斯山”不僅刺激，也更危險，傷害事故層出不窮。吊詭的是，在當時這反而更吸引人來玩。
1817 年，法國人又做了改進，輪子更結實，坡上裝上了軌道。巴黎這座名叫 “空中漫步”（法語名稱“The Promenades-Aériennes”）的滑梯，被認為是史上第一座現(xiàn)代過山車。
1846 年，巴黎對坡道又做了變化，加上了一個直徑達 4 米的圓形軌道。
1887 年，巴黎貝爾維爾地區(qū)建了一座大型車滑梯，由 4 段 8 字形軌道組成，長達 200 米，名為“貝爾維爾俄羅斯山”（法語名：Montagnes Russes de Belleville）。
19 世紀末到一戰(zhàn)這段時間，科技進步，經(jīng)濟騰飛，沒有大規(guī)模戰(zhàn)爭，被稱為歐洲“美好年代”，車滑梯愈加流行。
在法語和西班牙語里，過山車就被稱為“俄羅斯山”。而在俄羅斯，過山車被叫作“美國山”。因為，美國人將過山車發(fā)揚光大，又傳回俄羅斯。
1850 年代，美國賓夕法尼亞州的一段廢棄的山區(qū)鐵路，被人用來尋求刺激。坐在車上，順軌道而下。這種娛樂人們稱為“重力鐵路”（Gravity railroad）。
重力鐵路給了商人、發(fā)明家拉瑪庫斯?湯普森（LaMarcus Adna Thompson）很大啟發(fā)。湯普森設計了之字形鐵路，并于 1884 年在紐約康尼島投入商業(yè)運營。
真正的過山車，終于面世了。
湯普森的生意很成功，開業(yè)一周就收回了全部成本。
湯普森的成功，吸引模仿者蜂擁而來?？的釐u成了過山車的試驗場，創(chuàng)意新穎的、奇形怪狀的、危險作死的，應有盡有。
有人竟然設計出一種大炮過山車，車體用大炮打出來，飛行一段距離，落到另一段軌道上。但這種過山車最終沒能試驗成功。
環(huán)形過山車試驗成功了，但安全性和體驗比較差，商業(yè)上不成功，客流量太少而入不敷出。
對過山車有實質性改進的是湯普森公司的約翰?米勒（John Miller）。他一生有 100 多項過山車方面的專利，設計和參與設計 150 多座過山車。
米勒首先大大改善了過山車的安全性，重新設計了各種軌道，讓過山車跑得更快更刺激。米勒被譽為“現(xiàn)代高速過山車之父?！?/p>
直到 1929 年大蕭條之前，過山車事業(yè)蓬勃發(fā)展，，這是過山車的黃金時代，全球建了 1500 多座過山車。許多過山車設計師掙得了財富，留下了創(chuàng)意。
設計師 Harry Traver 開始考慮拋棄木制軌道，改用鋼軌道?？墒撬脑O想還沒有大規(guī)模鋪開，大蕭條就來了。
之后第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，過山車沒了游客，只好停止運營，甚至被拆除。
二戰(zhàn)結束之后，美國一片欣欣向榮，普通家庭有錢又有閑。迪士尼洞察到人的需求，開建迪士尼樂園，并在其中建了一座新的過山車。
1959 年，加州迪士尼樂園的過山車建成了，整個形式仿瑞士阿爾卑斯山馬特洪峰。其最大的創(chuàng)新在于拋棄了木軌道，采用了鋼軌道。
鋼軌道便于設計更有難度的軌道。此后，各種有創(chuàng)意的軌道不斷出現(xiàn)，過山車更快、更高、更長，不斷自我超越，迎來了全盛時期。
享受加速度
過山車給人享受，第一性原理是人體對變化的力作出響應，刺激人體分泌神經(jīng)化學物質，如腎上腺素、多巴胺等。
過山車上單位質量的人受到過山車的力，根據(jù)牛頓第二定律，為總加速度減去重力加速度，再除以重力加速度大小，叫作 G 力，
為游客安全，過山車相關標準對 G 力的大小有規(guī)定。
G 力是矢量，一般在生物力學坐標系（Biomechanical coordinate system）里分解 G 力。生物力學坐標系定義如圖 1 所示：
國際標準組織（ISO）對過山車 G 力的安全范圍以卵形圖表示，如圖 2 所示。
游客對 G 力的承受時間也有限制。G=6，持續(xù)時間不得超過 1 秒；G=5，持續(xù)時間不得超過 2 秒。G 越小，允許持續(xù)的時間就越長。圖 3 為某過山車的 G 力記錄，最大 G 力為 4，持續(xù)時間低于標準規(guī)定的 6 秒。
相關標準對 G 力隨時間的變化率（即加速度對時間的導數(shù)，叫作急動度。）也有限制。根據(jù) ISO 標準，加速階段急動度最大為 15g / s，減速階段急動度最大為 0.8g / s?？梢钥闯?，圖 3 中的過山車滿足這個要求。
當你玩過山車的時候，倒是不必費力去測量加速度，來看過山車是不是符合標準。過山車是特種裝備，國家嚴格監(jiān)管，可以相信運營中的過山車都是不大可能出現(xiàn)災難性事故的。
你要做的就是感受快感，發(fā)出叫喊，享受加速度。
過山車俯沖而下時，你會感到你體內的器官動起來了。
你的身體不是鐵板一塊，加速的時候，身體各個部分分別加速。座椅推你的背，背部的肌肉推你的器官，這些器官又推其前面的器官。
如果你做自由落體運動（圖 3 中 G 力接近 0 或-1 的時間段），你身體的各部分就不再推來擠去了，分別獨自下落。你會感到你漂浮在你的體內。
你還能對重力與慣性質量的等價性有更直觀的感受。愛因斯坦就是想明白這個事情之后，很快就完成了廣義相對論。
力如果有變化，會感到更刺激。請做好心理準備，上環(huán)形軌道。
20 世紀早期，環(huán)形軌道就是圓形的，在軌道底部，加速度太大，讓人很不舒服，整個過程加速度變化太劇烈，容易將游客扭傷。現(xiàn)在環(huán)形軌道一般不再是正圓形的，而是淚滴形，曲率下大上小，降低加速度變化率。
更刺激的是，過山車還可以沿著軌道翻滾，忽而在軌道上方，忽而在軌道下方。
過山車心理學
過山車風靡世界，很多游樂場的過山車常常會有“排隊兩小時，坐車兩分鐘”的盛況。我們人類為什么喜歡坐過山車？
一個明顯的答案是追求刺激。用心理學術語說，是為了感覺尋求（sensation seeking）。感覺尋求是指個體尋求多變、新異、復雜、強烈的感覺和體驗，并且采取生理、社會、法律、經(jīng)濟等方面的冒險行為來獲取以上體驗的人格特質。感覺尋求包括四個部分，分別是刺激和冒險尋求、體驗尋求、去抑制性和去敏感性。
直白地說，就是作死。
坐過山車顯然屬于刺激和冒險尋求，與攀巖、潛水、跳傘、死亡自拍等，歸為一類。
過山車靠什么給人刺激？
直覺的答案是速度，但是心理學家卻發(fā)現(xiàn)，速度與感覺尋求直接相關的證據(jù)不足，比如飆車黨很多不是感覺尋求，有些是特定情境下冒險行為。
心理學家認為，過山車靠恐懼感帶給人刺激，就像看恐怖片?？謶质贵w內葡萄糖水平升高，帶來心跳撲撲、喘氣呼呼、活力滿滿等生理狀況，心理學上稱為“戰(zhàn)斗或逃跑反應”（fight or flight response）。研究證實，坐過山車可以產(chǎn)生這種反應。
安全環(huán)境下，戰(zhàn)斗或逃跑反應與感覺刺激可共存嗎？
對蹦極研究發(fā)現(xiàn)，二者可共存。蹦極新手跳完之后，不僅感覺神清氣爽、極度興奮，血液中的內啡肽水平還升高，這是大腦分泌的一種著名的快樂物質。
蹦極者血液內皮質醇水平也升高，而人在感到有壓力時會分泌更多皮質醇。人能同時感到焦慮和快樂嗎？
答案是，人的壓力不都是壞的，好的壓力叫做積極壓力（Eustress，也叫良性應激）。
過山車乘客也會感到積極壓力。荷蘭科學家研究哮喘與壓力與關系時發(fā)現(xiàn)，患有哮喘的志愿者坐過過山車后，哮喘癥狀可減輕。研究者認為，原因在于他們體驗到了積極壓力。
不知道，坐過山車能不能成為哮喘病的一種療法，兩圈一療程？
過山車也不是人人都愛坐，個體差異也許可以腦化學來解釋。除了內啡肽，大腦還分泌另一種快樂物質 —— 多巴胺。內啡肽水平高更可能是身體經(jīng)歷“險境”的自然反應，而多巴胺水平高的人更可能去尋求刺激，如坐過山車、吸毒、行竊等。
心理學目前還不能回答人們享受過山車的真正心理原因是什么。也許本來就沒有單一原因，而是高速激情、克服恐懼、生理刺激等多因素的綜合效果。
現(xiàn)在的時代，溫和、安全，甚至顯得無聊，這其實是人類的幸運。更幸運的是，我們還能花點小錢，在非常安全的環(huán)境中，分泌腎上腺素、內啡肽、多巴胺，體驗刺激、快樂和快感。我們的祖先要在警惕或處理危險時才能感受這些激素帶來的體驗。
參考資料
https://en.wikipedia.org/wiki/Roller_coaster
https://www.britannica.com/topic/roller-coaster#ref910739
https://physicsworld.com/a/twists-turns-thrills-and-spills-the-physics-of-rollercoasters/
Phys. Educ. 2020，55，065012
https://theconversation.com/the-psychology-of-roller-coasters-99166
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