假設電梯發生事故突然下落,有什麼辦法來減少電梯撞地帶來的傷害呢?


 


這真像是好萊塢電影搞的一個噱頭,不過,這種事情幾乎是不會發生的,因為現在的電梯全都安裝有早在19世紀由以利沙·奧蒂斯發明的加速度感知安全制動系統,保證電梯不會在電梯豎井內墜落。這個系統有許多根裝有彈簧的安全臂,萬一電梯開始墜落,安全臂就會彈出,伸進豎井,托住電梯。


 


假如真的發生電梯墜落事故,為了多一些生存的機會,你的最佳選擇是仰面躺在電梯的地板上,兩手墊在頭部下面,盡可能減小身體受到的衝擊。不過,這時你也處在自由下落狀態,要做出這個動作也很難。


 


在即將撞地之前跳到空中,僅僅能夠將你身體受到衝撞的時刻延遲幾毫秒而已。其實,連這種延遲都做不到:你如何能夠知道在何時起跳?稍微跳早一點,你的頭部就會狠狠地撞在天花板上,隨後,再在電梯撞地之時更重地撞在地板上。


 


即使你能夠精確地掌握起跳的時刻,你還得兩腿用力精確,保證你跳起的高度正好是電梯下落的距離(比如說,如果電梯下落100米,你也需要跳到空中100米,才能以這種方法拯救自己)。如果這些你都能夠做到,那麼也許值得一跳。



你如果在電梯撞地前的一剎那跳起,而且假定相對於電梯起跳的初速度正好是電梯下落的速度的話,你的頭將會迅速撞到電梯的天花板。事實上,這時你根本沒有重量,或許只有猛拉扶手可以使你離開地板。


 


幸好,就在你要撞到天花板之前,電梯的天花板會突然以很大的加速度迅速躲開你的頭(假定電梯撞地以後形狀保持不變),直到它獲得同你一樣的向上(相對)速度。電梯撞地時,地板也同天花板一樣有一個同樣大小的向上加速度,不過是在朝向你的方向。緊接著,你便從距離地板十多厘米的高度輕輕地著陸(此時地板也已經具有同你一樣的向上相對速度),踏在著陸的電梯地板上走出電梯。


 


不過,真要這麼做難度非常大。為了跳起來達到同電梯下落速度相同的向上速度,你必須使跳起的高度正好是電梯下落的距離。退一步說,即使這些你都能夠做到,估算起來,你起跳時的加速度就應該同你重重地撞在地上所受到的撞擊加速度差不太多。


 


三個辦法也許在萬一遇上電梯墜落事故時能夠增加倖存下來的機會,儘管效果微乎其微。第一個辦法是即在電梯即將撞地前用勁全力向上一跳,以抵消撞地時產生的一部分向上衝擊。第二個辦法是用什麼軟東西墊在腳下,比如說用捲成一團的衣服。這可以增加一點撞擊產生負加速度的持續時間,多少降低一些受傷程度。你如果不介意的話,還可以上身挺直,曲膝,使兩腿形成羅圈腿的樣子。不過這個樣子很難看。下面這第三個辦法效果最差,但也可以試試。這就是平躺下來,把身體盡可能展開,以增加接觸電梯的表面積。這多少可以減小一點下落的收尾速度。



這個問題,用物理學的能量守恆定律和動量定理進行分析最為直截了當。結論是,在墜落的電梯裡跳到空中毫無用處。根據能量守恆定律,隨電梯一起自由下落的物體,它在開始墜落時具有一個與高度成正比的勢能,在加速下落的過程中此勢能逐漸轉化為動能,抵達地面時,全部勢能都變成動能(動能等於原來的勢能),從而獲得了體現此動能的速度(動能等於速度的平方與質量的乘積的一半)。


 


這就意味著,抵達地面時的速度完全是由開始墜落時的高度所決定的。根據動量定理,撞擊地面的物體從減速到停止的過程中所受到的衝擊力的大小與物體的速度成正比,而與撞擊持續時間成反比。


 


在此問題中,撞擊時間同地面軟硬和電梯的結構有關,因此,落地時受到的衝擊力便只取決於落地時的速度,也就是說,是由開始墜落時的高度預先決定了的。在墜落的電梯中,其中的人無論怎樣折騰都改變不了他最終落地的速度,自然也就改變不了撞地時所受到的衝擊力的大小。


 


能量守恆定律和動量定理是物理學中兩個比較抽像的自然定律,利用這兩個定律,在許多問題中可以由初始條件預測結果,而不必考慮過程的複雜具體細節。這種推理方法,有些人會覺得「強詞奪理」,難以接受。


 


事實上,如果靠直覺或進行過程分析所得到的結果與用這兩個定律導出的結果相矛盾的話,那麼肯定是直覺錯誤或者在進行過程分析時忽略了某些起關鍵作用的因素。這是因為,過程分析是就事論事,難免考慮不周,而能量守恆定律和動量定理是業已經過大量普遍現象證實的兩個物理規律。


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