線動量與角動量

動量是一個物體所攜帶的「運動量」，把它濃縮成一個數，用來告訴你要煞住它有多難。它分兩種。線動量是沿直線運動的那股「衝勁」——它取決於物體有多重、跑得有多快，所以一台慢慢滾動的重型移動機器人，可能和一台輕快疾馳的小機器人一樣難以停下。角動量則是同一個想法用在旋轉上——它取決於質量是怎樣分布的、以及旋轉有多快，這正是為什麼一個高速旋轉的機器人輪子或飛輪會持續轉動、並抗拒被擰停。

工程師之所以如此看重它，是因為一條深刻的自然規律：動量守恆。一個系統若不受外界的推動或扭轉、任其自行運動，它的總動量就保持不變——動量只能在系統內部傳來傳去，既不會憑空產生，也不會憑空消失。這正是花式滑冰運動員把雙臂收攏時會突然轉得更快的原因：他們的角動量是固定的，所以把質量往內收，就迫使旋轉加快。機器人也能玩同樣的把戲：甩動一條肢體、或轉動一隻內部飛輪，就能在不碰任何東西的情況下，操縱自己身體的朝向。

對機器人來說，凡是涉及平衡與碰撞的場合，處處都見得到它。一台行走或跳躍的機器人會調控自己的角動量以免摔倒，就像你在路緣上靠甩手臂來保持直立一樣。一台去接住、或被一個重物撞到的機器人，必須把這股衝過來的動量吸收掉，才能不倒、不壞。而太空船和無人機更是直接依賴守恆：在沒有地面可蹬的情況下，衛星純粹靠轉動內部的反作用輪來調整自身朝向——把旋轉與自己的身體互相交換，從而讓它的總角動量保持不變。