命知らずの人のためのゲーム: ジェットコースターの歴史、物理学、心理学

興奮を追求するのは人間の本能です。

著者：Qu Lijian

ジェットコースターの歴史

ジェットコースターの前身であるロシアの氷の滑り台

ジェットコースターの前身はアイススライドで、15世紀にロシア人によって発明されたエキサイティングなアクティビティでした。氷の滑り台は木でできており、木製の傾斜路は氷と雪で覆われています。人々は、滑り台の頂上に到達するために、現在の7階または8階に相当する高さの木製の階段を登り、そりに座って約50度の斜面を滑り降ります。

氷のように冷たく、ワクワクして、まるで飛んでいるような気分です。

18 世紀までに、ロシアはアイス スライドをさらにエキサイティングなものにしました。スライドは 1 つのセクションではなく、複数のセクションからなるスライドになります。山と川を渡り、雄大な景色の中を次から次へと滑り降りていきます。氷の滑り台は、日中は色とりどりの旗で飾られ、夜にはたいまつで照らされます。日中のスキーだけでは物足りない場合は、夜もスキーを楽しみましょう。

氷の滑り台は皇帝の宮殿にも設置され、王子や貴族、高官たちはスリルを求めて危険を冒すために費用を惜しみませんでした。

ロシアのアイススライドは徐々に西ヨーロッパに広まり、そのデザインも改良されました。

ジェットコースターの元祖「ロシアンヒル」。

1804年、フランスのパリでそりに車輪が付いた滑り台が作られ、「ロシアの山」（フランス語で「Les Montagnes Russes」）と名付けられました。このスライドは現代のジェットコースターの祖先と考えられています。

カースライドは自然の制約から解放され、冬以外の季節でも遊ぶことができます。

「ロシアンマウンテン」はエキサイティングなだけでなく、怪我の事故が頻繁に発生しており、より危険でもあります。皮肉なことに、これによって当時はプレイすることがより魅力的になったのです。

1817年、フランス人はさらなる改良を加え、車輪を強化し、斜面に軌道を設置しました。パリにあるこの滑り台は「プロムナード・アエリエンヌ」（フランス語名「The Promenades-Aériennes」）と呼ばれ、歴史上最初の近代的なジェットコースターと考えられています。

最初の近代的なジェットコースター、プロムナード・アエリエンヌ（フランス語名）。

1846年、パリスはランプにさらなる変更を加え、直径4メートルの円形のトラックを追加しました。

1887年、パリのベルヴィル地区に大きな滑り台が建設されました。それは8の字型の線路が4つあり、長さは200メートルでした。それは「ベルヴィル・ロシア山」（フランス語名：Montagnes Russes de Belleville）と呼ばれていました。

19世紀末から第一次世界大戦までの時代は、ヨーロッパでは技術の進歩、経済の繁栄、大規模な戦争のなかった「ベル・エポック」と呼ばれていました。カースライドの人気が高まってきました。

「ベルヴィル ロシアン ヒル」

フランス語とスペイン語では、このジェットコースターは「ロシアン・ヒル」と呼ばれています。ロシアでは、このジェットコースターは「アメリカンマウンテン」と呼ばれています。アメリカ人がジェットコースターを開発し、それをロシアに持ち帰ったからです。

1850 年代、米国ペンシルバニア州の廃山鉄道は、スリルを求める人々の目的で使用されていました。車に座って線路を下りましょう。このタイプのエンターテイメントは「重力鉄道」と呼ばれています。

重力鉄道

重力鉄道は、実業家であり発明家でもあるラマーカス・アドナ・トンプソンにインスピレーションを与えました。トンプソンはジグザグ鉄道を設計し、1884年にニューヨークのコニーアイランドで営業運転を開始しました。

ついに本物のジェットコースターがやって来ました。

トンプソンのビジネスは大成功し、開店から1週間以内にすべての費用を回収しました。

ラマーカス・アドナ・トンプソン（1848年3月8日 - 1919年5月8日）は、アメリカの起業家、発明家であり、現代のジェットコースターの父である。

トンプソンが発明したジグザグ鉄道の概略図

1884 年、ニューヨークのコニーアイランドにあるジグザグ鉄道の遊園地乗り物。

トンプソンの成功は多くの模倣者を引き付けた。コニーアイランドは、あらゆる種類の創造的、奇妙、そして危険なジェットコースターの実験場となりました。

実際に誰かが大砲ジェットコースターを設計しました。大砲から車体が発射され、一定の距離を飛行して別の線路に着地するコースターです。しかし、このジェットコースターは結局、テストに成功しなかった。

円形ジェットコースターの実験は成功したが、安全性と体験は比較的劣悪で、乗客が少なすぎて経費を賄うだけの収益がなかったため、商業的には成功しなかった。

当時、環状線は利益を生まなかった

ジェットコースターに大幅な改良を加えたのは、トンプソン社のジョン・ミラーでした。彼は生涯でジェットコースターに関する特許を100件以上保有し、150台以上のジェットコースターの設計に携わり、またその設計にも参加した。

ミラーはまず、ジェットコースターの安全性を大幅に向上させ、ジェットコースターの走行速度とスリルを高めるためにさまざまなトラックを再設計しました。ミラーは「現代の高速ジェットコースターの父」として知られています。

ジョン・ミューラー（1872年 - 1941年6月24日）は、アメリカのジェットコースターの設計者、発明家、起業家であった。

ジェットコースター産業は 1929 年の大恐慌まで繁栄しました。この時代はジェットコースターの黄金時代であり、世界中で 1,500 台以上のジェットコースターが建設されました。多くのジェットコースターの設計者は財を成し、その創造力を残していった。

設計者のハリー・トラバーは木製の線路を廃止し、代わりに鋼鉄製の線路を使用することを検討し始めました。しかし、彼のアイデアが大規模に実行される前に、大恐慌が起こりました。

第二次世界大戦の勃発後、ジェットコースターは観光客を失い、運行を停止するか、取り壊されることになった。

第二次世界大戦の終結後、アメリカは繁栄し、一般家庭にはお金と自由な時間がありました。ディズニーは人々のニーズを理解し、ディズニーランドを建設し、そこに新しいジェットコースターを建設しました。

ディズニーランドのマッターホルン・ジェットコースターは、鉄製の軌道を持つジェットコースターの時代の先駆けとなりました。

1959年、カリフォルニアのディズニーランドのジェットコースターが建設され、その全体の形状はスイスアルプスのマッターホルンをモデルにしていました。最大の革新は木製の線路を廃止し、鋼鉄製の線路を採用したことだ。

スチール製のトラックにより、より難易度の高いトラックの設計が可能になります。それ以来、さまざまな独創的なコースが登場し続け、ジェットコースターはより速く、より高く、より長く、常に自らを超え、全盛期を迎えました。

北京ユニバーサルスタジオのディセプティコンジェットコースターは2021年に運行開始予定

加速を楽しむ

ジェットコースターは人々に楽しみをもたらします。第一の原理は、人体は変化する力に反応し、アドレナリンやドーパミンなどの神経化学物質を分泌するように体を刺激するというものです。

ジェットコースターに乗っている人の単位質量あたりの力がジェットコースターの力です。ニュートンの第二法則によれば、総加速度から重力加速度を引いた値を重力加速度の大きさで割ったものが G 力と呼ばれます。

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観光客の安全のため、ジェットコースターの規格にはG力の大きさに関する規制が設けられています。

G 力はベクトルであり、通常は生体力学的座標系で分解されます。生体力学的座標系の定義を図 1 に示します。

図1 生体力学的座標系

図2 楕円グラフはジェットコースターのG力成分の最大値を示しています。ジェットコースターの実際の値は楕円グラフ内に描画されます。

国際標準化機構 (ISO) は、ジェットコースターの G 力の安全な範囲を、図 2 に示すように楕円形の図で定義しています。

訪問者が重力加速度に耐えられる時間にも制限があります。 G=6の場合、持続時間は1秒を超えてはならない。 G=5の場合、持続時間は2秒を超えてはなりません。 G が小さいほど、持続時間が長くなります。図3はジェットコースターのG力記録を示しています。最大G力は4で、持続時間は規格で規定されている6秒未満です。

図 3. ジェットコースターの下降中の時間の経過に伴う G 力の変化。

関連する規格には、時間の経過に伴う G 力の変化率 (つまり、時間に対する加速度の微分、ジャークと呼ばれる) にも制限があります。 ISO 規格によれば、加速段階での最大ジャークは 15g/s、減速段階での最大ジャークは 0.8g/s です。図 3 のジェットコースターがこの要件を満たしていることがわかります。

ジェットコースターに乗るとき、乗り物が基準を満たしているかどうかを確認するために加速度を測定する必要はありません。ジェットコースターは特殊な設備であり、国によって厳しく規制されています。運行中のジェットコースターでは壊滅的な事故が起こる可能性は低いと考えられています。

あなたがすべきことは、快感を感じ、叫び、加速を楽しむことだけです。

ジェットコースターが急降下すると、内臓が動くのを感じることができます。

あなたの体は一つの固い塊ではありません。加速すると、体の各部分が独立して加速します。椅子が背中を押し、背中の筋肉が臓器を押し、臓器が前方の臓器を押します。

自由落下中（図 3 で重力加速度が 0 または -1 に近い期間）は、体の部位は互いに押し合うことがなくなり、独立して落下します。まるで自分の体の中で浮いているような感覚になります。

重力と慣性質量の等価性をより直感的に理解することもできます。アインシュタインはこれを解明した後、すぐに一般相対性理論を完成させました。

力が変われば、もっとエキサイティングに感じられるでしょう。環状線に乗る準備をしてください。

20 世紀初頭、円形の線路は円形でした。コースの下部では加速が大きすぎて、非常に不快な思いをしました。プロセス全体を通じての加速度の変化はあまりにも急激で、観光客に簡単に負担をかけてしまう可能性があります。現在では、円形軌道は一般に完全な円ではなく、涙滴型になっており、下部の曲率が大きく上部の曲率が小さくなっており、加速度の変化率が低減しています。

さらに面白いのは、ジェットコースターが線路に沿って、時には線路の上を、時には線路の下を走れることです。

広州チャイムロン ジェットコースター

ジェットコースター心理学

ジェットコースターは世界中で人気があります。多くの遊園地のジェットコースターでは、「2時間並んで2分乗る」というシーンがよくあります。なぜ人間はジェットコースターに乗るのが好きなのでしょうか?

明らかな答えはスリルを求めることです。心理学的には、これを刺激追求と呼びます。刺激追求とは、多様で、斬新で、複雑で、強烈な感覚や経験を求め、それらの経験を得るために生理学的、社会的、法的、経済的に危険な行動をとる個人の性格特性を指します。刺激追求は、興奮と冒険の追求、経験の追求、抑制の解除、および鈍感化という 4 つの要素から構成されます。

はっきり言って、それはただ死を招くだけです。

ジェットコースターに乗ることは明らかにスリルと冒険を求める行為の範疇に入り、ロッククライミング、スキューバダイビング、​​スカイダイビング、​​死の自撮りなどと同じ範疇に入れられます。

ジェットコースターがスリリングな理由は何でしょうか?

直感的な答えはスピードですが、心理学者はスピードと刺激の追求の間に直接的な相関関係があることを裏付ける証拠が不十分であることを発見しました。たとえば、スピードレーサーの多くは刺激を求めているわけではありません。特定の状況ではリスクを伴う行動をとる人もいます。

心理学者は、ジェットコースターはホラー映画を見るのと同じように、恐怖を通じて興奮をもたらすと考えています。恐怖は体内の血糖値を上げ、心臓がドキドキしたり、息切れしたり、エネルギーが満ち溢れたりするなどの生理的状態を引き起こします。これは心理学では「闘争・逃走反応」と呼ばれています。研究により、ジェットコースターに乗るとこのような反応が起こることが確認されています。

闘争・逃走反応と感覚刺激は安全な環境で共存できるでしょうか?

バンジージャンプに関する研究により、この2つは共存できることが判明しました。バンジージャンプの後、初心者は爽快感と興奮感を感じるだけでなく、脳から分泌される幸せ物質として知られるエンドルフィンの血中濃度も上昇します。

バンジージャンパーの血中コルチゾール濃度も高かったが、人はストレスを感じるとコルチゾールをより多く分泌する。人は不安と幸福を同時に感じることができるのでしょうか？

答えは、人間のストレスはすべて悪いわけではないということです。良いストレスはポジティブストレス（ユーストレス、良性ストレスとも呼ばれる）と呼ばれます。

ジェットコースターに乗る人もポジティブなストレスを経験します。オランダの科学者が喘息とストレスの関係を研究したところ、喘息のあるボランティアがジェットコースターに乗った後、喘息の症状が軽減したことがわかった。研究者たちはその理由は彼らがポジティブなストレスを経験することにあると考えている。

ジェットコースターに乗ると喘息の治療になるのかな、1コース2周かな？

誰もがジェットコースターに乗るのが好きなわけではなく、個人差は脳の化学反応によって説明できるかもしれない。エンドルフィンに加えて、脳はもう一つの幸せ物質であるドーパミンも分泌します。エンドルフィンのレベルが高いと、身体は「危険」を体験したときに自然に反応する可能性が高いのに対し、ドーパミンのレベルが高い人は、ジェットコースターに乗ったり、麻薬を摂取したり、盗みを働いたりするなど、興奮を求める可能性が高くなります。

心理学は今のところ、人々がジェットコースターを楽しむ本当の心理的理由に答えることができません。おそらく、理由は一つではなく、高速の情熱、恐怖の克服、生理的刺激などの要因の組み合わせです。

今の時代は穏やかで、安全で、退屈でさえありますが、それは実は人類にとって恵みです。さらに幸運なことに、私たちは少しのお金をかけるだけで、非常に安全な環境でアドレナリン、エンドルフィン、ドーパミンを分泌し、興奮、幸福、喜びを体験することができます。私たちの祖先は、警戒しているときや危険に直面しているときのみ、これらのホルモンを経験しました。

参考文献

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/

物理。教育。 2020, 55, 065012

https://theconversation.com/the-psychology-of-roller-coasters-99166