超巨大机器人科学吗?那我们来说说《重甲机神》到底有多重|重甲科不科?

大家有没有想过,为什么我们人类的身高,大致上就是一公尺多到两公尺,体重就是几十到百来公斤?在各种神话、传说、科幻、奇幻故事里面,以同样比例与型态巨大化或微小化的人类,有可能存在吗?

像「重甲机神Baryon」这样的巨大人形机器人的设定,合乎物理学吗?

这个问题早在四百多年前,有「现代科学之父」的物理大师伽利略就已经在他的「两个新科学之间的对话」(Discourses and Mathematical Demonstrations Relating to Two New Sciences)中讨论过。

简单的说,当动物等比例放大时,若「长度」(如身长)增加为10倍,则体积会变成10的三次方,也就是1000倍,由于构成身体的成分大致不变,密度应该相同,所以体重也会变成1000倍。

然而动物是以骨骼与肌肉来支撑自身的体重,最主要的是大腿骨。骨骼的支撑力又与其截面积成正比,长度增加10倍,骨骼截面积乃至于支撑力将只会增加100倍,结论是如果是「等比例放大」的话,动物的身体强度将无法支撑自身的体重,所以我们看到现存体型较巨大的动物,如大象,骨骼变粗的程度必须大于变长的程度,也就是大型动物的体型比例会比较「粗、短」,这种现象称为「异速生长」(allometry)。

所以如果人要变成「巨人」,身体的比例与构造又不变的话,是会被多出来的体重压垮的,硬要「变身」的话,有两个选择,一个是要变成矮胖体型,增加各种身体构造的截面积,另一个就是像「进击的巨人」里面的50公尺的超大巨人一样,密度极低,所以体重没有以身高的三次方成长,不会还没去爬墙就先自己把自己给压垮了。

生物的世界中大体上要符合上述的「平方、立方法则」,不过纯粹是「人造物」的巨大机器人又是如何呢?让我们先来看看「先圣先贤」们的例子。首先当然就是从「人类坐在体内驾驶的巨大机器人」的老祖宗「无敌铁金刚」开始啰!

无敌铁金刚的身高18公尺,大约是一个相当高大的成年人的十倍,先假设这个人体重80公斤好了。因为铁金刚是「人形」机器人,所以就当它是个等比例放大十倍的人类,体积就是人类的1000倍,如果铁金刚是跟人类一样的血肉之躯的话,体重就会是80公吨。无敌铁金刚有「黑钢之城」的钢铁躯体,应该比人类重吧!

刚好相反,根据官方设定资料,铁金刚的体重只有20公吨,换算成密度(每单位体积的质量),只有人体的1/4,人体与水密度相仿(1 g/cm 3),所以把人丢进水里会是「载浮载沉」,这么一算,无敌铁金刚的密度只有0.25 g/cm 3,跟软木塞差不多,以后干脆改称「无敌软木塞金刚」好了!

当然材质轻盈也有很多好处,动作可以比较灵活快速,不过根据物理学中的碰撞理论,它的招牌攻击绝招「金刚飞拳」,或是直接用身体冲撞,就会因为质量不足而威力大打折扣了!

如果看近一点的作品,而且是跟重甲机神一样在水中战斗的巨大机器人,那当然非《环太平洋》中的「吉普赛危机」(Gipsy Danger)莫属了。

吉普赛危机身高79公尺,体重1980公吨,一算密度,0.29 g/cm 3挖咧又是个软木塞!这些做巨大机器人作品的人,是有多爱软木塞啊!密度这么低要怎么沉入海底战斗呢?这就要有模仿潜水艇的机制了,机体内部必须有71%以上的体积是「空的」,可以注入海水,就能让整体密度高于水而下沉了。

为了避免重甲机神变成另外一个软木塞,我们在决定了身高是80公尺之后,不是先订体重,而是先决定密度。最佳的参考对象,当然就是现役的潜水艇了。

以美国的「俄亥俄级」核子潜舰来说,全长170公尺,潜航深度240公尺,水上排水量为16,764吨,潜航排水量为18,750吨。由物理学中的浮力原理「潜航潜舰所受浮力=潜舰体积×海水密度(1.03 g/cm 3)」可知,潜舰的总体积约为18204立方公尺。另一方面,「浮于水面上之潜舰所受浮力=潜舰本体重量」,即为16,764吨,所以俄亥俄级潜舰的密度为0.92 g/cm 3。以此为参考基准,我们将重甲机神密度订为0.92 g/cm 3

俄亥俄级核子潜舰的初号机「俄亥俄号」,可搭载24枚「三叉戟I型」弹道飞弹,每颗飞弹可以携带6个核弹头,可说是毁灭性的武器,也因此成为冷战时期为背景的军事电影中的常客,例如东尼‧史考特导演,丹佐‧华盛顿主演的《赤色风暴》(Crimson Tide, 1995)与詹姆斯‧卡麦隆执导,艾德‧哈里斯主演的《无底洞》(Abyss, 1989)都有登场。

我们还是以一个身高180公分,体重80公斤的人放大来看,由于人体密度大约与水相等,所以此人的体积为80公升。重甲机神身高80公尺,为人类的44.4倍,体积为44.4的三次方,也就是8万8千多倍,约为7000立方公尺,乘上密度0.92 g/cm 3,故体重为6500公吨,内部的空间至少要能注水超过500公吨,就能让密度比水还高而往下沉。

透过注水量的调节,就可以让重甲机神自由自在的浮出水面或沉入海底了。当然,在机械的设计上就要有相关的「注水—排水」装置,变得更复杂了,以后如果要公布内部构造的设定图的话,设计师可要多花一番脑筋啰!

此条目发表在未分类分类目录。将固定链接加入收藏夹。