线动量与角动量

动量是一个物体所携带的「运动量」，把它浓缩成一个数，用来告诉你要刹住它有多难。它分两种。线动量是沿直线运动的那股「冲劲」——它取决于物体有多重、跑得有多快，所以一台慢慢滚动的重型移动机器人，可能和一台轻快疾驰的小机器人一样难以停下。角动量则是同一个想法用在旋转上——它取决于质量是怎样分布的、以及旋转有多快，这正是为什么一个高速旋转的机器人轮子或飞轮会持续转动、并抗拒被拧停。

工程师之所以如此看重它，是因为一条深刻的自然规律：动量守恒。一个系统若不受外界的推动或扭转、任其自行运动，它的总动量就保持不变——动量只能在系统内部传来传去，既不会凭空产生，也不会凭空消失。这正是花样滑冰运动员把双臂收拢时会突然转得更快的原因：他们的角动量是固定的，所以把质量往内收，就迫使旋转加快。机器人也能玩同样的把戏：甩动一条肢体、或转动一只内部飞轮，就能在不碰任何东西的情况下，操纵自己身体的朝向。

对机器人来说，凡是涉及平衡与碰撞的场合，处处都见得到它。一台行走或跳跃的机器人会调控自己的角动量以免摔倒，就像你在路缘上靠甩手臂来保持直立一样。一台去接住、或被一个重物撞到的机器人，必须把这股冲过来的动量吸收掉，才能不倒、不坏。而航天器和无人机更是直接依赖守恒：在没有地面可蹬的情况下，卫星纯粹靠转动内部的反作用轮来调整自身朝向——把旋转与自己的身体互相交换，从而让它的总角动量保持不变。