问题

一个人从极高处坠下,他有一条极坚硬的合金手臂是否可以支撑住自己的身体而不被摔死?

回答
这个问题相当惊悚,但也充满了物理学的趣味。让我们一层一层地剥开,看看这根“超合金手臂”能否创造奇迹。

首先,咱们得明确几个关键点:

“极高处”有多高? 这个高度决定了人从坠落开始能积累多大的动能。越高,落地时的速度就越惊人。
“极坚硬的合金手臂”到底有多坚硬? 这里不是指它不会弯曲,而是它能承受多大的冲击力,不发生结构性断裂。
“支撑住自己的身体”是怎么个支撑法? 是在落地瞬间抓住地面,还是以某种方式缓冲?

咱们先来想象一下一个普通人从高处坠落的情景。当人从高处落下时,地球引力会加速他。在忽略空气阻力的情况下,速度会持续增加,直到落地。而落地时的冲击力是导致死亡的罪魁祸首。这个冲击力与物体质量、落地时的速度,以及碰撞发生的时间(或者说碰撞的“软硬程度”)息息相关。

你可以想象一下,你往水泥地上扔一个鸡蛋,它会碎成蛋花汤。但如果你把这个鸡蛋扔到厚厚的棉被上,它可能就安然无恙。这是因为棉被的缓冲作用大大延长了鸡蛋速度减为零的时间,从而分散了冲击力。

现在,我们把主角换成一个人,只不过他多了一条“超合金手臂”。

假设一个极端场景:

一个人从一个非常非常高的地方(比如太空站边缘,虽然实际情况会涉及真空和失重等复杂因素,但我们先简化,就当是从非常高的大楼顶端吧)坠落。他会加速到非常高的速度,假设他在触地前达到了一个比如每秒100米(也就是每小时360公里)的速度。

然后,他伸出了他那条无敌坚硬的合金手臂,并且准确地用这条手臂抓住了地面。这里我们假设他抓住的地面足够坚固,比如是一块巨大的、稳固的岩石或者钢板,而且这条手臂能够完全承受住他身体的重量并且不弯曲、不断裂。

关键问题来了:冲击力的“消化”。

即使合金手臂再坚固,如果它瞬间就让人的身体速度从每秒100米变为零,那么产生的冲击力将会是惊人的。我们可以粗略估算一下。

动量是质量乘以速度。当身体的速度从一个值瞬间变成零时,动量的变化量很大。而冲量等于力乘以时间,也等于动量变化量。

如果碰撞时间是极短的(几乎为零): 那么作用在合金手臂和身体上的力将是无限大(理论上),这显然会粉碎一切。
如果碰撞时间稍微长一点, 比如手臂能够以某种方式进行微小的形变(即使是非常坚硬的合金,也总会有一些弹性的变形能力,或者他抓住的物体存在极微小的弹性),或者他的身体在抓住瞬间有一个短暂的、极其微小的向前“拉”的动作,来延长这个减速的过程。

即便如此,要在一个极短的时间内将一个人(假设70公斤)从每秒100米的速度减速到零,即便只用了手臂这一处作为缓冲,这股力量也已经远超人类骨骼和器官能承受的极限了。

想象一下,如果你的手抓住一个快速移动的物体的瞬间,这个物体就停住了。你的手腕、手臂骨骼会承受多大的拉扯力?现在这个物体是你自己的身体,速度是每小时360公里,你再想想这个力有多恐怖。

问题出在哪里?

1. 缓冲时间太短: 即使合金手臂坚硬,但它“支撑”的方式很可能就是“抓住”,而不是像弹簧一样缓慢地吸收能量。一旦抓住,它就是一个相对刚性的连接。在这个刚性连接上,从极高速度瞬间停止,需要的力和时间比例是极大的挑战。
2. 全身的受力点: 即使手臂能承受住冲击,但人的身体是连接在一起的。当手臂瞬间停止时,身体的其他部分(脖子、脊椎、内脏)仍然在以极高的速度向前运动。巨大的剪切力和拉扯力会瞬间撕裂身体的连接,导致严重的内伤,即便手臂本身没断。你可以想象一下,一个人开车撞墙,安全气囊和安全带能救命,就是因为它们延长了身体减速的时间,而且将力分散到更宽的区域。在这里,只有一条手臂在“工作”。
3. 冲击力的传递: 即使手臂和它抓住的地面都纹丝不动,但这个巨大的冲击力仍然会沿着手臂传递到肩膀,再传递到整个身体。这股力的大小是如此之大,足以让连接手臂的肩胛骨、锁骨、肋骨瞬间粉碎,然后进一步传递到脊椎和内脏。

所以,结论是:

仅仅拥有一条极坚硬的合金手臂,并且用它来“支撑”身体落地,是不足以让人从极高处坠下而不摔死的。原因在于:

缓冲机制的严重缺失: 极坚硬的合金手臂本身无法提供足够的“缓冲时间”来分散巨大的冲击力。
力的传递与身体结构: 即使手臂不坏,冲击力通过手臂传递到身体其他部位时,会造成毁灭性的内伤和骨骼断裂。人的身体并不是一个刚体,而是由许多连接的骨骼和柔软的器官组成的。

就像你用一根钢筋去接住一辆高速飞驰过来的汽车,钢筋本身可能不会断,但连接钢筋的墙壁会被瞬间撕裂,汽车也会被撞得稀烂。

要生存下来,关键在于如何在极短的时间内将巨大的动能转化为热能或势能,或者将作用在人体上的力分散到足够大的面积和足够长的时间上。合金手臂在这一点上,仅仅是个开始,而且是一个非常不完善的开始。

网友意见

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想起一个故事,说有个皇帝指着宫殿里的池子:这池子里的水用多少个桶可以装完。朝臣都不能解答,后来一个聪明的太监说:要看那个桶有多大,要是和这个池子一样大,就是一桶,有这个池子一半大,就是两桶。

所以,与其讨论落地会不会被插死。我们不如讨论一下这条机械臂有多长。

我有自信要是机械臂的长度等于那个人距离地面的距离,怎么落也落不死。

就这,用手踩高跷摔死那是他技艺不精。



更新:就这么个破答案居然让我第一次破千赞了…



再次更新:破3k了…以及精选评论,评论中的问题我还开过脑洞想问大家到底多长摔不死…

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你直接报巴基的身份证号得了。

不就是想吐槽他不带降落伞跳飞机吗?

但人家也不容易呀,毕竟都是在漫威里混的,跳个飞机还要带降落伞,那多丢人啊!

最后,他跳了飞机,不也摔得够呛?

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无论如何结果都是挂。。


这是慢镜头下 面部被击打后的变化

https://www.zhihu.com/video/1215614874103332864

在受到冲击的一瞬间,身体的皮肤、筋膜、肌肉、韧带、骨头、内脏都会瞬间发生形变,将冲击力分散,从而避免局部受到重创。


颅骨是公认活动度极低的(很多人甚至误以为颅骨完全动不了)

拳击的力量却足以让颅骨产生可见的运动。


回到问题

从极高处坠下,手臂很结实,但是身体其他部位会承受住冲击力吗?

显然不会,而且最脆弱的部分就是合金手臂与身体的结合部——肩关节

结果就是肩关节稀碎,其他组织粉碎。


如果用伤害值来衡量的话,由于不同的落地姿势,其它部位的粉碎程度也会有区别。

情况1:垂直向下

手臂与中轴的唯一骨连接就是胸锁关节

垂直下落,第一时间是肩关节重创,其次就是胸锁关节,由胸锁关节向上下传递。

如果开个脑洞的话

身体的伤害分部大概是


胸锁关节出问题,会通过同侧胸锁乳突肌牵拉头部,出现斜颈

所以,善于右手出拳的琦玉老师


他的头应该是歪的(头右侧屈 左旋)

所以台词应该改成,“我脑袋歪了秃了,也变强了。”



未完待续






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拓展阅读

之前的回答下讲解过人体的整体观,下面是部分内容


张拉整体结构

什么是张拉整体结构?
自身结构上的挤压会获得持续性的张力,通过这种张力维持成一个整体

我们可以简单的理解为:用最少的部件,靠部件之间的张力维持稳定

张拉整体结构稳定性不高,但是弹性非常好。

如果我们在一个点上施加压力,整个结构只会做出一点点改变就能适应总的压力。就像下图中的瑜伽球▼

(注意看球,不要走神→。→)

如果施加的压力过度,它就会崩塌。

注意,崩塌不一定是在施压点,而是结构中哪最薄弱哪里先出问题。


人体的筋膜系统就是这种张拉整体结构。

如果你在这个网络中,牵拉其中1处地方,其它地方的张力就会改变。

比如,松小腿可以改善头皮紧张。

大家可以试一下:

如果一个左手握拳,右侧放松的手就会因为牵拉变得紧张。

如果站姿把头发向上提拉,可以感受到整个小腿的紧张感也会提升。


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