机甲梦，醒醒吧！

岚风

机甲是许多动漫迷们最爱的角色，这些巨型机械有一些典型特征，如使用双脚行走，外表近似人型，而更让人着迷的是人类可以坐在其内部的驾驶舱里，使出各种大招。日前，一场真人版巨型机器大战更是在美国上演，美国研发人员驾驶着“马克2”和日本人驾驶的“水道工”贴身搏斗，上演了一场真实的“铁甲钢拳”。

那么，现实中会有这种东西吗？人类是否真的能在未来战场上驾驶步行机器人呢？让人失望的是，从科学的角度来看，人类驾驶步行机器人的可行性非常小。让我们来看看为什么吧。

太过笨重

无论是奥特曼、圣战士、还是机械怪兽哥吉拉，这些机甲都体型无比庞大。拿奥特曼来说，按照官方的说法，奥特曼的平均身高在45米左右，最高的在55米以上，最矮的也有40米，跟10多层的楼房一样高。

然而，在工程学和生物工程学上，有一个广泛用到的平方立方定律，犹如紧箍咒一样，限制着物体的大小。这个定律说的是当一个物体的长度增加N倍后，它的体积会增加N的立次方倍，而表面积或者任何切面的面积将会放大N的平方倍。这一关系并不受物体形状的影响，这些物体可以是立方体、球体、不规则体，甚至是一只蜘蛛。

按照这个原理，机甲体积越大，它会变得越重。打比方说，如果你让机甲变得比其他物体高2倍，它们的重量会重8倍，而支撑其体重的材料强度只会增加四倍。以此类推，最终你会到达一个临界点：这些机甲的体重如此之重，以致于它无法支撑自己的重量而自我解體。反之，体积按比例缩小，你就会变得更强壮，这就是为什么蚂蚁能轻松地扛起比自己重很多倍物体的原因。建造巨型机甲？没那么容易。

此外，根据中学物理里的压强定义，我们知道在一个表面产生的压强，是物体重量除以受力面积。机甲使用的是双足系统，身体的大部分质量集中在两条腿上，受力面积非常小，会导致它们接触的地表因承受巨大的压强而被“穿透”，这就跟一个女士穿着细高跟踩在地板上，有时会磨损地板一个道理。

德国在第二次世界大战期间研发的超重型坦克，就遇到类似问题。这辆超级坦克长为12.14米，宽3.67米，高3.66米，重达188吨，是当时最重的坦克，也是全世界到目前为止重型坦克记录的保持者！其配备的超级大炮足以摧毁任何装甲车辆，堪称坦克界之王。在最初的钢筋混凝土上测试时，这个坦克还能运行良好，然而，在第一次实地测试中，就因为过重陷入到了泥地里而无法动弹，最终这辆超级坦克因缺少实战价值而被送进了博物馆。

双足寸步难行

人类双腿行走的方式，非常有效率，能适应各种地形，尤其擅长于耐力行走和攀爬岩石。看看一个背着几倍于自己体重重物的士兵，能顺利穿越各种地形，你也会惊叹于人体的灵活性，也难怪动漫师们给巨型机甲们设想的都是双足行走。

但双足行走并不是最稳定的步态。人类的肌肉和神经的精妙配合，才能维持我们的平衡，使得我们走路非常灵活，但这实际上是一个非常难的过程，这就是为什么人类婴儿会花1～2年的时间才学会如何站立。实际上，在大自然中，相比较四条腿、六条腿和八条腿的动物，两条腿动物是绝对的少数。

此外，一个物体越高，就越难以保持平衡，像机甲这样体型庞大的机器人，会更难保持稳定。一个原因是为了支撑起机甲庞大的体重，在机甲的每个关节位置都会放置马达，但马达也比较重，这也意味着在机器人关节处，会聚集大量重量，使得机甲更加难以维持静态和动态的平衡。如果其失去动力，或者动力被关闭，机甲处于一个很容易被推倒的状态。

所以，虽然美日研究团队研发的“马克2”和“水道工”都模拟了人态，并号称它们是“机甲”，实际上这些机器人并没有依靠两条腿运动，而是靠轮子移动，不能算作是真正的机甲。

动力源如何解决？

另外一个问题是，如何解决机甲的动力来源。在科幻小说中，机甲会携带巨大的武器，发射炮火，远程射击敌人，这就要求有可靠的动力来源。按照一般设想，机甲可以由核聚变反应堆提供动力，但考虑到目前的核聚变反应堆与仓库的大小差不多，机甲本身携带核聚变反应堆是不可能的。在电影《环太平洋》中，机甲用的是传统的核裂变反应堆，利用重核裂变反应释放能量，这一反应堆可以在小规模的情况下提供高功率能量输出，但又不够安全。

现在，人们正在研究燃料电池，但这些研究还处于起步阶段，离我们梦想的能上天入地、持续战斗几天的机甲距离还很遥远。

实时控制成难题

在科幻或超现实的影视中，面对敌人的一个猛攻，机甲可以迅速回避或者招架住，这就要求机甲能为驾驶舱内的人类驾驶员提供实时环境信息。然而，设想容易，实践困难。今天，我们可以借助感应器感应外部环境信息，但在真实世界的战斗中，假如你真的驾驶一个高达数米的庞然大物，视线被挡，完全得依靠这些传感器的话，其实并不靠谱，因为传感器的任何轻微偏差都会导致机甲的控制系统运行错误，置你于危险之中。

另外一个问题是你该如何得到这些传感器的反馈信息。玩游戏时，游戏操纵杆会振动以给你反馈。例如在战斗游戏中用机关枪扫射，操纵杆会在你的手中震动；或者飞机在飞行游戏中坠毁了，操纵杆会猛然向后推。这种触觉反馈，可以帮你更好判断自己在游戏中遇到了什么。然而，在机甲驾驶舱内，这种触觉实时反馈的信息量过大，反而会让驾驶员难以处理，影响其发挥。

尽管困难重重，人类已经开始了制作机甲方面的尝试。比如，为了解决人口老龄化而可能出现的劳动力短缺问题，日本石油和铁矿石贸易商三井公司就开发了一套可穿戴盔甲，这套动力辅助服重约6千克，可以让用户在不压迫后腰的情况下提起重达15千克的物品。下一阶段，该公司还会减轻这套服装的重量，并减少成本，让其能举起更重的物体。也许总有一天，我们可以借助外骨骼来搬运货物。

然而，在可见的未来，人类驾驶着巨大机甲游荡在城市里，仍然只能是科幻小说里的场景。