Dr. Jeff blogja az Univerzumról

A Heti kihívás 1. megoldása: Egy font hangya és az intelligens biomassza képességei

Posted by DrJeff on June 1st, 2009

Filed under 1.1. Dr. Jeff heti kihívása, 1.2. Heti kihívások megoldásai, 1.3. Autóvezetés Jordival, 4. A Föld, 4.1. Környezetvédelem és éghajlatváltozás, 4.2. Általános Bioszféra

Copyright 2009 | A blogról

Ez a bejegyzés Dr. Jeff heti kihívásának megoldása.

Azoknak, akik olvasták a múlt heti 1. heti kihívást, és most izgatottan várják a válaszokat, nos, itt vannak. Azok számára, akik még nem olvasták az 1. heti kihívást, NE NÉZZENEK! Menjetek egyenesen a kihívásra, és először olvassátok el, ne menjetek tovább, és ne gyűjtsetek 200 dollárt.

És most a válaszok-

1. Hány hangya van egy font hangyában?

Tipp: nincs egyetlen válasz, mert rengeteg különböző hangyafaj van. Szóval kutassatok egy kicsit a hangyákról, találjatok ki egy választ, és nézzétek meg, hogy a válaszotok beleesik-e abba a tartományba, amit a jövő héten megadok nektek.

A válasz:

1,5 MILLIÓ hangya egy font hangyában! (Nagyszerű kérdés Jordi, ez megdöbbentette apukádat.) Ez egy átlagos méretű hangyafajt feltételez, és azt, hogy munkáshangyákról beszélünk. (Egy egyszerű kérdésre adott válaszhoz nem kell mindig egy záradék?)

A hangyafajtól függően egy font hangyában 190 000 és 7,5 MILLIÓ hangya között van! Lásd a “Hogyan jöttem rá a válaszokra?” részt alább.

2. Mennyit nyom az emberiség?

Súgó: tudnod kell, hány ember él a bolygón. Tessék, az amerikai népszámlálási hivatal jóvoltából.

A válasz:

Mivel körülbelül 6,8 milliárdan vagyunk a Földön, itt van az emberi faj súlya

angol rendszerben: (1 tonna = 2,000 font)

metrikus rendszer: 440 millió tonna (1 tonna = 2,000 font)

angol rendszer: 440 millió tonna (1 tonna = 2,000 font): (1 metrikus tonna = 1,000 kg)

Lásd a “Hogyan jöttem rá a válaszokra?” részt alább.

WOW!!! Azt hiszem, le vagyok nyűgözve. De … várj egy pillanatot. Ez csak egy NAGY szám. Fogalmam sincs, mit jelent ez a nagy szám. Ha igazán meg akarom érteni (ti is a kibertérben), akkor hidat kell építenem az ismerőshöz. Tehát térjünk rá a kihívásunk harmadik részére.

3. Várj, hallom, hogy Ellen Detroitban azt mondja: “de Dr. Jeff, én inkább az emberi faj teljes térfogatát szeretném tudni, más szóval, mekkora térfogatra lenne szükséged ahhoz, hogy az egész emberi faj elférjen benne?”. Jó gondolkodás, Ellen! Ez egy másik nagyszerű módja a szemléletmódnak. Legyen tehát ez a kihívás harmadik része. Miután kiszámoltad a fenti 2-t, számold ki az emberi faj teljes térfogatát.

Tipp: feltételezheted, hogy mi, emberek nagyrészt vízből állunk, és minden 1000 kg víz 1 köbméternyi helyet foglal el. Azok számára, akik szeretnek az angol mértékegységrendszerrel fogalmazni, 1 tonna víz (2,000 lbs) 32 köblábnyi helyet foglal el.

A válasz:

A teljes emberi faj – az a faj, amely bolygóméretekben képes megváltoztatni a környezetet – kényelmesen elfér egy mindössze 1/2 mérföldes (0,75 km-es) dobozban. Lásd a “Hogyan jöttem rá a válaszokra?” részt alább.

Ha ismered Washington, DC-t, ez körülbelül a National Mall méretének megfelelő térfogat, a Washington-emlékmű tetejéig megtöltve.

Ha ismered New York City-t, ez körülbelül akkora térfogat, mint a Central Park mérete, a Flatiron Building tetejéig megtöltve.

Hát nem hihetetlenül KIS? Ki tudod számolni az ezzel egyenértékű térfogatot egy hozzád közeli városban?

EZEN A HÉT FONTOS TANULMÁNYA

Az emberiségnek ebben a dobozában – többnyire – víz van. Szintén ebben a dobozban van egy faj, amely öntudatos, intelligens, és arra törekszik, hogy mindent és mindenkit megismerjen és megtegyen, és egy faj, amely képes elképzelni, tervezni és eszközöket ÉPÍTENI. Hogyan változtatja meg a bolygót egy ilyen kis doboznyi intelligens biomassza? TECHNOLÓGIA. Hidraulikával és robbanóanyagokkal hegyeket tudunk megmozgatni. A fosszilis tüzelőanyagokból energiát előállító erőművekkel és motorokkal az egész bolygót felmelegíthetjük, megemelhetjük az óceánokat, és globális szinten megváltoztathatjuk az időjárást. NEM tudok jobb érvet a természettudományos és technológiai oktatás szükségessége mellett. Nekünk, mint nemzetnek, nekünk, mint világnak megalapozott döntéseket kell hoznunk arról, hogyan használjuk a technológiánkat, hogy jó gazdái lehessünk a bolygónak.

És most hogyan jöttem rá ezekre a válaszokra?

A titkos információ egyetlen hangya súlya. Elvégezheted a szokásos google keresést, és találhatsz egy válaszok mindenre weboldalt. Valószínűleg így kaptad meg a választ. Hasonlítsuk össze az enyémmel.

Az általam kutatott információk pontosságára mindig ügyelek. Általában még a Wikipédiában sem bízom, de gyakran használom arra, hogy a helyes irányba mutasson. A Wiki-oldal alján gyakran találhatók hivatkozások tudósok és mérnökök hivatalos publikációira, amelyeket a …. más tudósok és mérnökök ellenőriztek. Ezeket “felülvizsgált” vagy “referált” publikációknak nevezzük, és általában ott találod meg a legjobb elérhető információkat egy témában.

Íme tehát a varázslatos publikáció, amit Michael Kaspari által találtam, 2005-ben jelent meg a Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America című folyóiratban. Michael gondosan tanulmányozta a hangyakolóniákat 49 különböző éghajlatú helyszínen, és 434 hangyafajt talált. Azt hiszem, feltételezhetjük, hogy ő egy hangyaszakértő. Azért írta ezt a cikket, hogy más tudósoknak is elmondja, mit talált. Ha megnézzük, mit írt, eléggé technikai jellegűnek tűnik, de elképesztő, hogy két nagyon erős nyelv – az angol és a matematika – segítségével gyönyörű részletességgel írja le a kutatásának széleskörűségét. A tudósoknak és mérnököknek nagyszerű kommunikátoroknak kell lenniük, ha a kutatásukat mások is meg akarják ismerni. De nem kell elolvasni a cikket, lefordítom neked.

Michael megállapította, hogy egy munkáshangya súlya 0,06 milligrammtól 2,34 milligrammig terjed. (A milligramm a gramm egy ezreléke, a gramm pedig a kilogramm egy ezreléke. Egy kilogramm 2,2 font). Az általa vizsgált legnagyobb faj munkáshangyája negyvenszer akkora súlyú volt, mint a legkisebb faj munkáshangyája! Az átlag körülbelül 0,3 mg volt, ezt fogom használni. Tehát íme-

Egyetlen hangya súlya 0.3 mg

A hangyák száma egy font hangyában = 1 font osztva egyetlen hangya súlyával

Az osztáshoz ugyanazokat az egységeket kell használnunk: mivel milligrammban van meg egy hangya súlya, számoljunk milligrammban.

Átszámítsuk át 1 fontot milligrammra: 1 font = 0,45 kilogramm = 450 gramm = 450 000 milligramm

Most pedig osszuk el: 450.000 milligramm / 0,3 milligramm = 1,5 MILLIÓ hangya!

De VÁRJ! Végezzük el ezt az általa vizsgált fajokkal:

– a legkisebb munkáshangya, amely mindössze 0,06 milligrammot nyom.

Egy kiló hangyában 7,5 MILLIÓ hangyát kapunk!

– a legnagyobb munkáshangya, amely 2,34 milligrammot nyom.

Még mindig 190 000 hangya van egy font hangyában!

Íme egy klassz kérdés, amely elvezet minket a feladat következő részéhez. Ha annyi hangya lenne a Földön, mint ember, mennyi lenne a hangyák súlya?

(6,8 milliárd hangya) x (0,3 milligramm hangyánként) = 2000 kg (vagy ha az angol rendszert szereted, kb. 2 tonna)

2. Mennyit nyom az emberiség?

Az Egyesült Államok Népszámlálási Irodája alapján úgy látom, hogy jelenleg körülbelül 6,8 MILLIÁRD ember él a bolygón. Most a találgatáshoz – feltételezem, hogy az átlagos emberi lény körülbelül 60 kg-ot nyom. Ez ésszerűnek hangzik, ha figyelembe veszem a gyerekeket, a férfiak és nők közötti súlykülönbséget, és azt, hogy az emberek többsége elszegényedett körülmények között él.

Az emberi faj súlya tehát:

angol rendszerben: 6.8 milliárd x 130 font = 880 milliárd font =

440 millió tonna (1 tonna = 2.000 font)

metrikus rendszer: 6,8 milliárd x 60 kg = 410 milliárd kg =

410 millió metrikus tonna (1 metrikus tonna = 1.000 kg)

WOW!!!! Vagy talán mégsem.

3. Mekkora térfogatra lenne szükséged ahhoz, hogy az egész emberiség csak úgy elférjen?

Tipp: feltételezheted, hogy mi emberek nagyrészt vízből állunk, és minden 1000 kg víz 1 köbméternyi helyet foglal el. Azoknak, akik szeretnek az angol mértékegységrendszerrel gondolkodni, 1 tonna víz (2,000 lbs) 32 köblábnyi helyet foglal el.

Igen, mi többnyire vízből vagyunk. Valójában még a víz is úgy bánik velünk, mint a vízzel. Ha egy medencében vagyunk, és víz alá merülünk, elég közel vagyunk a semleges felhajtóerőhöz – ami azt jelenti, hogy nem süllyedünk túl gyorsan, és nem emelkedünk túl gyorsan. Körülbelül a víz sűrűsége vagyunk.

Íme tehát az emberi faj térfogata:

angol rendszer: 440 millió tonna x 32 köbláb/tonna = 14,1 milliárd köbláb

metrikus rendszer:

Most jön a mókás rész.

Tegyük fel, hogy az emberiséget egy dobozba tesszük a fenti térfogattal. És tegyük fel, hogy a doboz egy kocka, ahol a hossz = magasság = szélesség. Mekkora dobozba férne bele a fenti térfogat?

Kocka térfogata = (oldal hossza) x (oldal hossza) x (oldal hossza)

= (oldal hossza) 3

Az oldal hosszának kiszámításához tehát a térfogat kockagyökét vesszük, és megkapjuk:

– angol rendszer: cube root of 14.1 milliárd köbláb

oldalhossza = kb. 2400 láb = 0,45 mérföld!!!

– metrikus rendszer: köbgyök 410 millio köbméterből

oldalhossza = kb. 750 méter = 0.75 kilométer!!!

Permalink |June 1st, 2009

1. Rob Carr Says:
   November 22, 2009 at 9:24 pm

   Jeff,

   Mi a hangyák biomasszája a Földön, és ez hogyan viszonyul az emberek tömegéhez a Földön?

   Kitaláltam egy számot, de nem biztos, hogy megbízom benne. Megpróbáltam az iPhone-omon, miközben néztem a Steelers vereségét a KC ellen.

2. DrJeff azt mondja:
   November 24., 2009 at 10:15 am

   HI Rob-
   Próbáltam lenyomozni a hangyák globális biomasszáját, de sok forrás és becslés. Itt van egy minél jobb forrás, idézett hivatkozásokkal. A hangyák teljes biomasszája 9-90-szerese a teljes emberi biomasszának. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Azt is láthatod, hogy az antarktiszi krill az emberi biomassza 5-szörösét képviseli.

3. Rob Carr azt mondja:
   November 24, 2009 at 10:47 am

   Én a magam részéről üdvözlöm a Formic urainkat!

   A hangyák számának becslése, amit találtam, több nagyságrenddel magasabb volt, mint amit te találtál – nem tűnt ésszerűnek, és nem voltak hivatkozások. Te egy sokkal logikusabb becslést találtál.

   Függetlenül attól, hogy egyedeket vagy tömeget számolsz, a hangyák száma/tömegük meghaladja a miénket. Nem a létszámunk vagy a tömegünk az, ami miatt mi vagyunk a domináns faj a bolygón. Hanem az a képességünk, hogy eszközeinkkel fel tudjuk erősíteni a képességeinket, ami a különbséget jelenti.