《星战》系列作为永恒的经典，装载了一代人的记忆。在今年的星球大战日，连线网站就登了一篇文章专门研究《星球大战》中的机器人C-3P0到底需要背多大一坨电池的问题。
严格来说 C-3PO 的属性应该叫做Droid，也就是人形机器人。我们通常所说的机器人只是具有某种功能的高度自动化的机械，例如所谓的割草机机器人和扫地机器人，只能完成一种任务。与其说它们长得像人，不如说长得像踩了旱冰鞋的小强。抛开机器人的智慧程度不谈，以目前人类的科技水平，制造一个能够和人类体态类似、能够直立行走的机器人也是非常困难的，因此制造C-3PO这样的机器人在可以预见的未来仍然是天顶星才能掌握的技术。不过这并不妨碍我们先考虑模仿C-3PO的一部分功能。在wired.com的文章中，作者 Rhett Allain 的关注点则是 C-3PO 需要什么样的电池的问题。
能量消耗的计数
首先我们需要一些基本的假设，当然主要还是依靠猜测，因为《星球大战》中并没有附带C-3PO的说明书，目前也没有可供查证的资料证明他的能耗。一个可能的办法是将机器人的能耗与人类比较，那么一个人每天需要多少能量呢？粗略说来大约是每天 1000 卡，也就是 1000 大卡，这个单位的存在又是对广大希望减肥的同学的摧残，如果你一直也分不清卡、卡路里、大卡、小卡之类的单位的话，请看下面的说明：
人们在谈论食物和营养的时候，最常用的单位是“大卡”， 1 大卡等于 1000 小卡，因此大卡也被称为“千卡”。 1 小卡才是真正的 1 卡路里，也就是将 1 克水的温度在 1 标准大气压下提升 1 摄氏度所需要的能量。细心的同学可能已经发现这个定义的问题了，因为水的比热在不同温度下是不同的，所以这个定义并不准确。卡路里在不同的场合还有不同的衍生定义：
● 营养学中常使用“15度卡路里”的概念：水温从14.5摄氏度提升到15.5摄氏度所需要的能量，大约是 4.1855 焦耳。
● 4度卡路里：水温从3.5度升高到4.5度所需要的能量。
● 平均卡路里：将水温从0度提上到100度所需要的能量除以100所得到的平均数，约为4.190焦耳。
● 国际蒸汽表卡路里：约为4.1868焦耳。
● 热力学和化学使用的卡路里：约等于4.184焦耳。
除了定义模糊，“卡路里”这个单位还经常被滥用。在食品包装上使用的“卡”实际上是千卡，所以如果看到某饮料上面的标识写的是 200 卡，可千万要注意这其实是 20 万卡路里。
机器人消耗的能量
言归正传，如果我们假设 C-3PO 需要的能量是 1000 大卡的话，按照每卡路里等于 4.2 焦耳来计算，那么它每天需要的能量就是：
这也就是 420 万焦耳，当然只是 C-3PO 的起步价。 虽然这不太可能是 C-3PO 的真实能耗，不过下面的理由或许可以作为我们采取这个数值的辩护：
● 这是C-3PO！这位大兄弟跟许三多一样杵在那儿站一天军姿能需要多少能量？
● 他身体的大部分应该是金属制造的，估计他抬个胳膊做的功比人俯卧撑一下还大。
● 他有心脏和肺吗？估计他也是没心没肺，那就不用消耗能量去保证它们正常运转了。
● 他的脑袋用什么样的处理器呢？一般来说性能越高的处理器能耗也就越高，一般的笔记本电脑大概能耗是60瓦，如果功率恒定的话，那么使用一天消耗的能量大概是500万焦耳。
所以这些七七八八地算下来，要想准确地估算C-3PO 的能耗绝非易事，因此我们还是暂时先按照 420 万焦耳来计算吧。以这个数字为准的话，C-3PO的功率是多少？按照定义，功率就是消耗的能量除以时间，那么
既然这只是一个估算，我们就假设它是 50 瓦特好了。
《星球大战》中的电池
要想准确推算C-3PO所需要的电池类型，首先需要搞清楚两个基本问题：电池的续航时间（两次充电之间的时间）有多长？电池的体积有多大？
可惜《星球大战》中没有介绍C-3PO多久需要打尖多久需要住店，就像武侠小说中的大侠一样，从来不需要去五谷轮回之所，让敌人追急了还能不吃不喝日行千里夜行八百。在《星球大战》中，天行者卢克只是给 C-3PO 洗过油浴，免得他到时候腰酸背痛腿抽筋。可他似乎从来没有给C-3PO冲过电。
理论上说 C-3PO 的确是应该定期充电的，除非他像哆啦A梦一样，体内有一个能将食物转化成能量的原子炉（传说中的 2112 年科技）。如果你不幸拥有一个需要充电的 C-3PO，你希望多久给C-3PO充一次电呢？我想怎么也要比手机强点吧，或者再贪心点，假设1周充一次电怎么样？如果按照他的平均功率是 50 瓦特计算的话，那么每次充电的所需要的能量就是3000万焦耳。
C-3PO的电池如果有这么大容量的话，那么体积应该是多大呢？从剧中来看，他背上这一坨似乎就是传说中的电池：
如果C-3PO的身高大约与人类相仿的话，那么这个电池大概有25厘米宽、15厘米高，再加上10厘米的厚度（从上图来看可能没有这么厚，不过侧视图相对明显）。
这样算来，电池的体积就是3.75 x 10 3 立方米，那么能量密度是多少呢？按照定义，能量密度就是每单位体积所储存的能量，我们这里借用表示物质密度的希腊字母 ρ 来代表能量密度，那么
换算下来也就是 8 百万焦耳/升，参考维基百科上的能量密度表，大约比锌空气电池的能量密度稍高，比液氢的能量密度稍低。是普通锂离子电池的4-10倍左右，是镍氢电池的6倍左右（不过C-3PO肯定不想用镍氢电池，否则电池的记忆效应恐怕就要变成他的记忆效应了）。锌空气电池的在封存时虽然基本没有自放电，但是它不能充电，一般常用在助听器等设备上，因此如果 C-3PO 用锌空气电池的话，他每周得去买块新电池换上才行。唯一的好处是在茫茫星际之中，随意丢弃几个废电池估计不会造成太大的污染。
用干电池的C-3PO
如果有一天你买了一个C-3PO，只是包装盒上写着“电池另售”怎么办？特别淘宝、eBay、亚马逊都买到 C-3PO 的专用电池怎么办？是不是可以考虑改造一下C-3PO，让他试着换个口味尝尝舌尖上的地球，比如干电池？当然选用干电池的另一原因是原文作者Rhett Allain之前已经研究过干电池的能量密度了，根据他的研究成果，一节质量比较好的干电池存储的能量大概是1万焦耳。如果C-3PO需要3000万焦耳的能量的话，他就需要3000节五号电池才行。3000节五号电池是什么概念呢？
16节排列成方阵的五号电池的体积大约是5.5厘米×5.5厘米×5厘米，体积大约是9.45E-6立方米，那么3000节这样的电池放在一起的体积大约是2.8E-2立方米。如果将它们放在一个正方形的盒子中的话，每边的边长大约是30厘米。尽管比上面推测的C-3PO原装电池大了7倍，但是还没有我们想象中的那么夸张。 下图就是背上干电池的C-3PO的大概样子：
虽然没有大到不能忍受的地步，不过看来C-3PO在地球上是没法躺着睡觉了……
上面的计算有很大的推测成分在内，不过《星球大战》本来也是编的，我们就把这个电池当做送给C-3PO的礼物好了。
原文来自： wired.com