為什麼遊戲角色的腳這麼奇怪｜談足部的力學

如果你常打電動，你可能會注意到很多戰鬥型的角色的腳看起來跟人類有點不一樣，像是星海爭霸裡的狂戰士、魔獸世界的德萊尼都是小腿短、腳掌特長，而且是踮腳行走。除了遊戲之外甚至很多科幻電影也會把雙足機器人的腳做這樣的設定。

但是，這樣走路有什麼好處？是真的有力學上的優勢還是只是美學考量呢？人類自己為什麼沒有演化成這樣？

腳的力學

我們今天就來討論一下「足部的力學」，首先要從演化講起，哺乳類動物行走方式分為三種：

最早的哺乳類祖先都是蹠行，就是走路時腳跟著地，後來漸漸演化成其他行走方式。

力學上來看，末端支段越長速度越快（省時槓桿）越短則是越省力，因此有些動物為了奔跑快速腳板越演化越長，身體離地面越來越遠。

且奔跑的推蹬階段最後都只有腳趾接觸地面，於是追求速度的動物開始把腳跟抬起來、行走時腳跟不著地，增加足部的彈性，變成趾行，趾行的另一個好處是安靜，對狩獵者來說是重要的功能。

那為什麼草食動物都是用蹄在走路呢？因為用支段的越末端接觸地面，可以延伸的步距越長，加上演化策略上，狩獵者的速度比較快，而被狩獵者對變向能力的要求較高，較小的接觸點較適合轉換方向，所以草食動物演化成蹄行，蹄就是特化的腳指甲，用最小面積、身體的最遠端接觸地面，而肉食動物因為要保留爪子，所以採用趾行。

所以德萊尼的這段是他的腳板，而且按地球上的演化邏輯，她的祖先應該是草食。

那其他有體型優勢的物種像大象、熊，還有躲在樹上的物種如靈長類，就維持蹠行。蹠行看似沒什麼好處，其實蹠行的好處是接觸面積大、穩定，有利於久站，才有機會讓人類演化成雙足行走，雙足行走後手部才能做更多事。

新發現的化石指出，曾經有一種比黑猩猩更接近人類的靈長類，擁有直立的骨盆，可以在樹上站立生活，表示很可能人類是先直立之後再到地面生活的。

但是身為一個靈長類叛徒！人類在離開森林，移居到草原生活後，需求開始從爬樹變成長距離奔跑，我們的腳於是漸漸朝向一些趾行的方向演化，像是長腳板、短腳指，以及犧牲腳的對握能力度換取剛性，人的腳趾是靈長類裡面最短的，最終看起來跟猴子猩猩差非常多。

另一個特色是演化出足弓，其他蹠行動物沒有足弓，足弓的機制將是讓我們兼具走路的時候是軟的可以適應地形，而奔跑推進時則維持很高的剛性，有助於力量傳遞效率。足弓有兩個方向，直向＆縱向，有研究指出縱向足弓對剛性的貢獻更大。

雖然人類一直很嚮往可以有狩獵者動物的特徵，才會在遊戲跟電影中使用這樣的設計。但其實人類的腳的設計已經算是很有效率了，讓我們可以用最小能量維持站姿，並在奔跑時以足弓增加剛性。

了解的動物演化邏輯之後，可以了解演化是公平的，有優勢就有劣勢，功能必須有所取捨，狂戰士可能因為需要大量奔衝刺，他們演化成以趾行的方式移動確實有助於提升速度，不過站著時膝蓋必需承受額外力矩，以人類來說相當於無時無刻都在半蹲；而慢速移動的雙足機器人設計成趾行就更沒道理，不是一個有效率的設計。