一个人能变得多强？
灵感来自《超人：钢铁之躯》
剧情： 在这部翻拍自已有75年历史的漫画系列的最新作品中，超人，一个淳朴的农家子弟，发现了自己的超能力，并从氪星而来的两个疯狂反派——佐德将军及其手下法奥拉——手中拯救了地球，这两个反派企图毁灭地球。
答案： 超人或许能举起一辆巴士或一个石油钻井平台，但人类的力量是有非常严格的限制的，其中首要的就是肌肉的特性。人类产生的最大力量取决于我们的肌纤维如何工作。多年来，科学家们从不同的脊椎动物身上提取肌肉并测试了它们的性能。得出的一个巧妙的经验法则是：一块肌肉的横截面积每平方厘米大约能产生30牛顿（或6.75磅）的力。“由于进化是一个保守的过程，所有这些肌肉的组成部分基本上是相同的，”达拉斯南卫理公会大学应用生理学家彼得·韦恩德说。
那么为什么不能增加肌肉呢？在一定程度上，人类一直在这样做：我们比500年前的身体素质要好得多。但体育分析师杰弗罗伊·贝尔泰洛说：“你的肌肉质量不能超过某个限度，因为你的骨骼无法支撑其强度。”肌腱虽然很结实，但也有极限——每平方英寸的拉力可达15,000磅。贝尔泰洛表示，人类可能正在接近运动表现的上限。
肌肉的构成也限制了人类的表现。快肌纤维比慢肌纤维能产生更大的力量。通过训练，运动员可以改变慢肌和快肌的比例，但研究表明，这很大程度上是基因决定的。
提高人类力量极限的一种方法是打造一个超越人类的运动员。不同的骨骼结构可以增加某些运动的杠杆作用。例如，根据杜克大学进化人类学家史蒂文·丘吉尔的说法，男性尼安德特人弯曲肘部时，可能比今天的普通男性强壮三分之一。所以，在考虑超人时，值得记住他起源于氪星。像尼安德特人一样，他技术上不是人类，而是类人生物，所以规则不同。
健康的怀疑： 超人的服装几乎和钢铁侠一样坚不可摧。漫画作者曾表示，其强度源于力场或氪星纺织品，但这听起来总不太靠谱。让套装防弹的唯一方法是用石墨烯来加固它，石墨烯具有柔韧性、超薄且强度是钢铁的50倍。
为什么还要费力用意念控制机器人？
灵感来自《环太平洋》
剧情： 当一种被称为“怪兽”（kaiju）的巨大怪物从太平洋深处出现时，人类试图用由连接了神经接口的飞行员控制的巨型战斗机器人来抵御它们。
答案： 当然可以。你可以使用一种经过验证的传统接口，就像无人机飞行员那样。但脑控接口（BCI）要酷得多。原则上，它也更好：任何游戏玩家都知道，大脑信号传递到肌肉的速度存在生物化学上的限制，而在与怪兽作战时，每一毫秒都至关重要。
话虽如此，科学家们离那个阶段还有一段距离。BCI是存在的——科学家们已经用它们来控制机器人——但它们相当笨重。很难从脑电波模式中获得清晰的信号，这会导致错误并可能减慢响应速度。英国埃塞克斯大学生物工程师弗朗西斯科·塞普尔韦达说：“我们在谈论BCI时非常小心，他从事神经接口工作了20年。“除非在特定情况下，它不会是一个独立的解决方案。”
例如，更好的BCI有一天可能会让四肢瘫痪者能够行动，或者帮助被高重力麻痹的飞行员。但即使在这些方面，BCI的实用性也可能有限；科学家们可以更容易地创建响应语音命令或眼球运动的接口，或者他们根本不需要接口。对于飞机或汽车（或2700吨重的机器人），自主控制可能是更好的选择。
对于那些研究BCI的人来说，《环太平洋》中的飞行员确实提出了一个有用的想法：他们成对驾驶战斗机器人，大脑由“神经桥”连接。塞普尔韦达的团队刚刚完成了一项关于这个概念的实验。参与者被分成两人一组，软件读取两位团队成员的脑信号，让他们尝试运行宇宙飞船模拟器。通过合并神经信号，BCI平均消除了部分噪声，并以更高的精度飞行。事实证明，两个人的想法确实比一个人更好。
**健康的怀疑：** 根据制作剧照，怪兽的血是蓝色的，这很奇怪但并非闻所未闻。例如马蹄蟹以及其他节肢动物的血液是蓝色的。它们的血细胞使用铜而非铁来制造蛋白质来携带氧气。它们的血液也容易凝结，这使得马蹄蟹，以及据推测的怪兽，能够迅速从伤口中恢复。
我们何时能用炫酷的相位枪取代致命的枪支？
灵感来自《星际迷航：暗黑无界》
剧情： 在2009年J.J.艾布拉姆斯电影的续集中，伦敦的一起恐怖爆炸引发了一场横跨行星的追捕叛徒联邦特工的行动——以及一场叛徒飞船与“企业号”的史诗太空战。
答案： 自1966年首次亮相以来，《星际迷航》中的相位枪一直是好莱坞道具部门和星际迷航迷的标志。但定向能武器可能很快就会出现在战场上。例如，波音公司正在开发卡车安装的10千瓦HEL MD（高能激光移动演示器），用于防御蜂拥而来的无人机、导弹或迫击炮弹。防御专家可以使用激光精确摧毁多个目标，而不是为每一个威胁发射价值超过一百万美元的导弹。尽管烟雾会削弱激光束的强度，但激光不需要考虑风速或射程，也不会反弹，从而限制了附带损害。
波音公司还在测试一种名为战术激光系统的小型装置。虽然离枪套大小还有很大距离，但它可以安装在海军舰艇上，并配有一门Mk 38机枪。其目标是防御无人机群或一队小型船只，通过直接摧毁它们，或使用低强度光束致盲或烧毁传感器（或眼睛）。
射线枪在小规模应用上变得不切实际。例如，波音公司正在开发一种2千瓦的便携式激光器，能够摧毁未经说明的目标（该公司不愿透露细节）。但即使这种武器也不够小，无法取代可靠的突击步枪；它需要两名士兵来携带。激光器最适合用于隐蔽任务，因为它可以被固定在原地并远程发射，产生的灯光和声音都很小。
制造手持式定向能武器的最大挑战是能源本身。100千瓦的激光在四秒的交火中会消耗两杯柴油。与发射导弹相比，这已经很划算了。但一种通用的、步兵级别的死亡射线需要一种今天研究人员只能梦想的能量密度的燃料。“我们离那还差得很远，”美国陆军研究办公室的材料工程师苏文·马苏杜说。他说，要创造出那样的东西，“需要一项重大的、重大的突破，达到聚变技术的水平。”
健康的怀疑： 在电影的某个时刻，斯波克试图用类似超级冰块的东西扑灭火山。丹尼森大学的火山学家埃里克·克莱梅蒂说，要扑灭火山爆发，你需要一次性将岩浆固化。这需要大规模的瞬时冷却；否则只会产生大量蒸汽，这反而会加剧火山爆发。
外骨骼能飞起来吗？
灵感来自《钢铁侠3》
剧情： 风流的亿万富翁、发明家和超级英雄托尼·斯塔克面临一系列袭击——包括对他家园的空袭以及与纳米技术增强的恶棍的搏斗——这些袭击由一个自称满大人的国际恐怖分子发起。
答案： 在《钢铁侠》中，托尼·斯塔克的盔甲威力无穷，是一个可穿戴的武器系统，可以投掷汽车并超越战斗机。在现实中，它是两种技术的结合：喷气背包和外骨骼，其中外骨骼更有前景。在穿戴式外骨骼方面，没人能很快举起别克汽车，但一些系统已经作为辅助或康复医疗设备存在。像Argo Medical Technologies和Ekso Bionics这样的公司提供电动设备，专门为残疾人设计，可以帮助他们行走，为用户提供比轮椅更灵活的选择。外骨骼也可能有其他应用。在NASA，研究人员正致力于将其集成到宇航服中。他们已经开发出一种可以帮助宇航员长时间地在火星上徒步旅行，携带装备，同时消耗极少的能量。
与此同时，火箭腰带（喷气背包的技术术语）的发展相对停滞。过去十年里，已有少数型号问世——包括Jet Pack International的H202和TAM的Rocket Belt——但没有一个比公关噱头更进一步。这些系统难以长时间保持飞行，燃料在不到一分钟内就会耗尽。外骨骼的额外重量只会加剧这个问题。
至于外骨骼的未来，NASA工程师克里斯·贝克表示，今天的系统，如他正在开发的X1，将引领未来的超人系统。“我们不是在吹牛。像我们这样的外骨骼，或其改进版本，可以用于增强力量，”他说。外骨骼也可能飞起来——只是不是用喷气背包。“如果我们结合超轻型飞机和我们的自动平衡技术呢？” Argo公司首席执行官拉里·贾辛斯基说道，他的ReWalk外骨骼已在欧洲和以色列上市供个人使用。与其说是飞行员座椅和传统的控制布局，不如说飞行员可能只是挤进飞机的集成式服装。“你可以真正地左右倾斜，而外骨骼部件可以为你转向。”
健康的怀疑： 钢铁侠的喷气靴可以在水下工作，这忽略了基于燃烧的喷气机会在水下溺水的现实。DARPA在2008年曾征集过关于潜水飞机的提案，但似乎那个项目已经“搁浅”。
人类能否永久居住在轨道殖民地？
灵感来自《极乐空间》
剧情： 2154年，最富有的地球人居住在一个名为“极乐空间”的豪华轨道空间站。一个人试图利用上层社会的救命技术来拯救仍留在地球上贫困、饱受疾病折磨的大众——从他自己开始。
答案： 抛开壮丽的景色不谈，太空生活非常艰难。微重力会消耗我们身体的肌肉和骨骼质量，而通常被地球磁层阻挡的辐射会缩短寿命。因此，《极乐空间》的前提提出了一个难题：为什么地球上最娇惯的居民要花钱住在会让他们骨质疏松和患癌症的轨道栖息地里？
在电影中，答案是金钱可以治愈一切。空间站的医疗水平远超地球上的任何水平，拥有能够消除几乎所有疾病，包括癌症的设备。至于低重力带来的危险，极乐空间是一个斯坦福环面，这一设计最早是在20世纪70年代提出的，居民居住在一个巨大的旋转轮的内壁，离心力提供与地球相当的G力。
理论上，这个环面在科学上是合理的，但建造它可能是不可能的。它需要将数百万吨的材料运往轨道。“建造这个斯坦福环面可能比殖民月球还要困难，”NASA人类研究项目主管约翰·B·查尔斯说。消除居住在地球磁层边缘相关的健康威胁也可能很困难。今天的宇航员在国际空间站上，在多次停留期间，可以承受两到三年的辐射量，然后才被停飞。根据查尔斯说，一个更永久的栖息地最有可能使用现有的材料，如废水来偏转辐射。最终，仅仅是为了避免身体衰弱，也需要付出大量的工作。希望那景色是值得的。
健康的怀疑： 马特·达蒙的步枪式轨道炮应该引起人们的注意。每个电磁推进射击提供约100,000安培的好处是射程更远。这对于安装在船上的武器来说是合理的，就像美国海军正在构思的那样。但是，对于跨越数英里的枪战来说，火药则更为实用。
本文最初发表于2013年7月的《大众科学》杂志。在此处查看杂志的其余部分。
