搭電梯時，身體為什麼會突然變輕？
― 你感受到的不是「重力」，而是「地板的力」
電梯開始向下移動的那一瞬間，肚子深處會有一種輕飄飄、獨特的感覺，你一定曾經體驗過。其實在這一刻，體重並沒有真的變輕。事實上，我們平常感受到的「重量」，其真面目本身，就藏著這個謎題的答案。
請回想搭乘高樓大廈的電梯，按下往下樓層按鈕的那一瞬間。就在開始移動的一刻，會有一種身體彷彿輕飄飄浮起來的獨特感覺。
相反地，當電梯開始往上移動的瞬間，也可能感覺身體突然變沉重。
在電梯裡，地球的重力本身並沒有改變。那麼，為什麼重量的感覺會有這麼明顯的變化呢？
身體感受到的，其實是地板反推身體的力（正向力）。重力本身，身體是感受不到的。
電梯上下加速時，地板反推的力量大小會改變，這就形成了「變輕」「變重」的感覺。
接下來依序看看「感受重量」的真面目。
「感受重量」，就是感受地板的力
我們的身體，時時刻刻都受到重力作用。然而，重力本身，會平均且同時作用在體內所有細胞上，因此身體無法直接「感受」到它。
那麼，我們平常感受到的「體重」感覺，究竟從何而來？答案是地板反推身體的力（正向力）。站立時，地板會以與重力方向恰好相反、大小相同的力反推身體。這種「被反推回來的感覺」，正是我們認知為「重量」的東西。
電梯啟動的瞬間，地板的力會改變
電梯靜止時，地板反推的力恰好與重力平衡。然而電梯開始移動的瞬間，整個身體會產生「加速度」。
當電梯開始向下加速時，為了讓身體向下加速，地板反推的力只需要比重力稍弱一些即可。正是這種「地板力量的減弱」，產生了變輕的感覺。
相反地，當電梯開始向上加速時，為了讓身體向上加速，地板需要比平常更用力地反推。正是這種「地板力量的增強」，產生了變重的感覺。
只有地板用多大力氣反推你這一點，在變化而已。
完全自由落下時，力會歸零
如果電梯以與重力相同的加速度，一直向下墜落，會發生什麼事？在這種情況下，地板完全不需要反推身體。因為身體與電梯地板，以完全相同的速度持續下墜，身體壓向地板的力本身就不會產生。
這就是「重量變為零」的狀態，也就是無重力狀態。實際的電梯都配備了完善的防墜落安全裝置，因此不會持續出現這種狀態。不過在遊樂園的自由落體遊樂設施中，可以在短時間內體驗到接近這種感覺的飄浮感。
太空人漂浮，也是同樣的原因
你可能看過國際太空站裡，太空人輕飄飄漂浮的畫面。常被誤解成「因為太空沒有重力」，但這其實並不正確。在太空站所在的高度，地球的重力仍然以接近地面九成的強度作用著。
太空人看起來漂浮的原因，是因為太空站繞著地球轉動的同時，一直處於「持續墜落」的狀態。繞地球軌道運行這件事本身，就等於沿著地球的弧度，永遠持續墜落下去。電梯完全自由落下時的狀況，和太空站裡一直發生的，是完全相同的物理現象。
可以自己驗證的方法
- 準備一台可攜式體重計，在電梯裡靜靜站在上面
- 觀察電梯開始向下移動瞬間，體重計顯示數值的變化（瞬間數值會變小）
- 也觀察電梯開始向上移動瞬間的顯示變化（瞬間數值會變大）
- 確認電梯以等速移動時，顯示數值與平常沒有差異
體重計測量的，正是「地板反推你的力」本身。你可以親身體會到，只有在加速的瞬間，數值才會改變。
總結
搭電梯時瞬間變輕（或變重）的感覺，其真面目在於：我們感受到的「重量」，其實不是重力本身，而是地板反推身體的力（正向力）。電梯加速時，這股地板力量的大小會改變，因而呈現出變輕、變重的感覺。若完全自由落下，地板的力就會歸零，成為無重力狀態。太空人看起來漂浮，也是因為在軌道上一直「持續墜落」所產生的，完全相同的現象。
電梯搖晃的，不是你的體重。
而是地板握著你的「力道」強弱。
那麼，產生這股重力的地球本身，重量究竟是怎麼測出來的呢？在地球的重量，是怎麼量出來的？中，介紹了如何測量一個無法放上秤的對象——透過山邊細線傾斜的角度，以及細線扭轉的角度來測量的故事。
想知道更多 ― 用語、數值與教科書的關聯從國中理化到研究中的話題，都會明確標示屬於哪個層級
- 國中國中理化課會學到的範圍
- 高中高中「物理基礎」會學到的範圍
- 高中＋高中「物理」，或教科書中屬於進階、專欄的內容
- 大學高中不會學到的，大學專業科目（廣義相對論）的內容
- 研究連大學都不會當作「定論」教授，是研究人員正在調查中的話題
國中用語：關於電梯與重量的詞彙
- 重力：地球吸引物體的力。
- 正向力：地板或地面反推物體的力。
- 加速度：表示速度在單位時間內變化多少的量。
- 無重力狀態：地板的力（正向力）變為零的狀態。
高中用公式驗證：電梯裡，體重計數值會變化多少
來計算看看，電梯向下加速時，體重計顯示的數值（表觀體重）會改變多少。
地板的力 ＝ 質量 ×（重力加速度 － 電梯的加速度）
| 質量 | 這裡假設為60kg |
| 重力加速度 | 約9.8 m/s² |
| 電梯的加速度 | 以向下啟動瞬間的大致數值，設為約1.0 m/s²（以向下為正） |
這個公式，是從「讓身體產生加速度所需的淨力，等於重力與地板力之差」這項關係（牛頓運動定律）推導出來的。
| 平常的體重（靜止時的地板力） | 60 × 9.8 ＝ 588 |
| 平常的體重 | 約 588 N |
| 加速度之差 | 9.8 − 1.0 ＝ 8.8 |
| 向下加速瞬間的地板力 | 60 × 8.8 ＝ 528 |
| 加速瞬間的表觀體重 | 約 528 N |
求出這兩個數值的比例看看。
| 表觀體重的比例 | 528 ÷ 588 ≒ 0.898 |
| 表觀體重的比例 | 約 0.898（約90%） |
電梯開始移動的那一瞬間，體重計的數值大約會降到平常的90%左右，這是計算出來的結果。由此可知，即使是這種程度的變化，身體也能敏銳地感受到「變輕了」。
※ 電梯的加速度因機型而異，此處數值僅為代表性參考值。
高中＋自由落下時，地板的力會歸零
當電梯的加速度，恰好等於重力加速度（9.8 m/s²）時，代入①的公式，地板的力就會剛好變為零。這意味著，由於身體與電梯以完全相同的速度墜落，身體壓向地板的需求本身就消失了。這就是產生無重力狀態的力學原因。
大學等效原理，愛因斯坦的構想
物理學家愛因斯坦，據說將「在自由落下的電梯中，感受不到重力效應」這個思想實驗，當作建構廣義相對論的重要出發點。「重力造成的效應」與「加速度造成的效應」，在局部範圍內無法區分的想法，稱為等效原理，據傳愛因斯坦本人曾將這個構想形容為「一生中最幸福的想法」。
研究尚未明朗的部分
- 等效原理本身，是否在極高精度下依然成立，至今仍是利用人造衛星進行精密實驗等方式持續驗證的研究課題。若發現即使極微小的不成立之處，據說將是迫使物理學基礎認知進行重大修正的發現。
- 關於長期無重力環境（微重力環境）對人體骨骼、肌肉、體液分布等會造成什麼影響，國際太空站等地至今仍持續進行研究。據說為了未來長期太空駐留，相關對策研究也正在進行中。
電梯裡不經意的飄浮感，竟然與愛因斯坦的物理學，以及太空飛行研究相連結，實在令人驚訝。
與教科書的關聯（依層級）
| 層級 | 科目・單元 | 本文對應處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・力與運動 | 重力、正向力的基本用語 |
| 高中 | 物理基礎・運動定律 | 由加速度求表觀體重的計算 |
| 高中＋ | 物理・運動方程式 | 自由落下與無重力狀態的關係 |
| 大學 | 廣義相對論・力學 | 等效原理的概念 |
| 研究 | 基礎物理學・太空醫學（研究中） | 等效原理的精密驗證、微重力環境對人體影響的研究 |
- 物理基礎教科書中，關於運動定律與表觀重量的解說。
- 廣義相對論相關教科書中，關於等效原理的解說。
- JAXA（宇宙航空研究開発機構，日本宇宙航空研究開發機構）「無重力（微重力）環境」相關大眾向解說資料。
- 物理學史相關文獻中，關於愛因斯坦思想實驗的記述。
- 太空醫學領域中，關於微重力環境對人體影響的研究回顧。
※ 質量、加速度等數值僅為代表性參考值。實際電梯的加速度因機型與運行狀況而異。
※本文為大眾向科學解說。關於電梯的安全使用方式，請遵循各設施的告示標示或管理者的指示。