ドクター・ジェフの宇宙に関するブログ

THE SOLUTION TO Weekly Challenge 1：アリ1ポンドと知的バイオマスの能力

Posted by DrJeff on June 1st, 2009

Filed under 1.1.The Universe: the Solution of the Universe Dr.Jeffのウィークリーチャレンジ, 1.2. ウィークリーチャレンジの解決策, 1.3. ジョルディとドライブ, 4.地球, 4.1. 環境と気候変動, 4.2. General Biosphere

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この投稿は、ジェフ博士のウィークリー・チャレンジの解答です。 まだウィークリーチャレンジ1を読んでいない方は、見ないでくださいね。

そして、答えです。

1. 1ポンドの蟻は何匹？

ヒント：蟻にはたくさんの種類があるので答えは一つではないです。 そこで、アリについて調べ、答えを出し、あなたの答えが来週あげる範囲に入るかどうか見てください。

答えです。

1ポンドの蟻の中に150万匹の蟻がいる! (これは、アリの種類が平均的で、働きアリについて話していると仮定しています。 (単純な質問に対する回答には、常に免責事項があるのでは？)

アリの種類にもよりますが、1ポンドのアリには19万から750万匹のアリがいるのです！

アリが1ポンドのアリに含まれるのは、1ポンドから1,500万個までと言われています。 下記の「どうやって答えを導き出したか」の項を参照。

2. 人類の体重は？

ヒント：地球上の人類の数を知っておく必要があります。

答え：

地球上にいる私たち約68億人で、人類の重さは次のとおりです。 4億4000万トン（1トン＝2000ポンド）

メートル系：4億4000万トン（1トン＝2000ポンド）。 4億1000万トン（1トン＝1000kg）

下の「どうやって答えを出したか」の項を参照

WOW! 感心したような気がする。 でも……ちょっと待てよ。 これって、ただの大きな数字じゃないですか。 その大きな数字が何を意味するのか、私にはさっぱりわからない。 もし私が（サイバースペースのあなたも）本当に理解しようと思ったら、身近なところに橋を架ける必要があるのです。 1890>

3 待って、デトロイトのエレンが言うのが聞こえる。「でもジェフ博士、私はむしろ人類の総体積を知りたいんです。言い換えれば、人類全体を収めるにはどのくらいの大きさの空間が必要ですか？ いい考えだエレン それもいい方法ですね。 では、これを第3の課題にしてみましょう。 上の2を計算したら、人類の総体積を計算してみましょう。

ヒント：私たち人類はほとんど水でできていて、1000kgの水ごとに1立方メートルの空間を占めると仮定すればよいでしょう。 英語の単位系を使って概念化するのが好きな人のために、1トンの水（2,000ポンド）は32立方フィートの空間を占めます。

答えです。

人類全体（惑星規模で環境を変えることができる種）は、1辺がわずか1/2マイル（1辺が0.75km）の箱に楽に収まることができるのです。 下記の「どうやって答えを出したか」の項を参照。

ワシントンDCをご存知の方なら、ナショナルモールをワシントン記念塔の上まで埋めた大きさに相当する空間の体積ですね。

ニューヨークを知ってるなら、セントラルパークをフラットアイアンビルのてっぺんまで埋めたくらいの体積。

これって信じられないくらい小さくない？ あなたの近くの都市で同等の体積を計算できますか？

The Important Lesson This Week

この人類の箱の中にあるのは、ほとんどが水です。 また、この箱の中には、自意識があり、知的で、何でも知り、何でもしようとする種と、想像し、設計し、道具を作る能力を持った種が入っています。 このような小さな箱に入った知的バイオマスが、どのように地球を変えていくのでしょうか？ 技術です。 水力と爆発物があれば、私たちは山を動かすことができます。 化石燃料からエネルギーを生み出す発電所やエンジンを使えば、地球全体を暖め、海を盛り上げ、地球規模で天候を変化させることができる。 科学技術教育の必要性について、これ以上の主張はないでしょう。 私たちは、国として、世界として、地球の良き管理者となるために、技術の使用方法について十分な情報を得た上で決断しなければなりません。 お決まりのgoogle検索をすると、何でも答えられるWebサイトが見つかるかもしれませんね。 おそらく、このようにして答えを得たのでしょう。 私のと比べてみましょう。

私は、調べた情報が正確かどうか、いつも注意しています。 普段はウィキペディアすら信用していませんが、正しい方向を示すためによく利用します。 ウィキページの下部には、科学者やエンジニアによる正式な出版物への参照がしばしばあり、それらは他の科学者やエンジニアによって…レビューされています。 私たちはこれらを「査読付き」または「査読付き」出版物と呼び、通常、その主題に関する入手可能な最高の情報が得られる場所です。

そこで私が見つけた魔法の出版物を紹介しましょう。 マイケル氏は、気候の異なる49か所のアリのコロニーを丹念に調査し、434種のアリを発見したのです。 彼はアリの専門家だと考えてよいだろう。 彼は、自分が発見したことを他の科学者に伝えるために、この記事を書きました。 しかし、英語と数学という非常に強力な2つの言語を使って、自分の研究の幅を見事に表現していることに驚かされます。 科学者やエンジニアは、自分の研究を他の人に知ってもらうために、優れたコミュニケーターである必要があるのです。 しかし、記事を読む必要はありません。私が翻訳します。

Michael は、働きアリの体重が 0.06 ミリグラムから 2.34 ミリグラムの範囲であることを発見しました。 (ミリグラムは1グラムの1000分の1、1グラムは1キログラムの1000分の1です。 1キログラムは2.2ポンドである)。 一番大きい種の働きアリは、一番小さい種の働きアリの40倍の重さだったのだ！」。 平均は約0.3mgで、これを使うことにする。 それでは、

アリ1匹の重さは0.3 mg

1ポンドのアリの数＝1ポンド÷1匹のアリの重さ

分割するには同じ単位を使う必要があります。アリの重さはミリグラムなので、ミリグラムで計算しましょう。

1ポンドをミリグラムに換算すると、次のようになります。 1ポンド＝0.45キログラム＝450グラム＝45万ミリグラム

では割ってみましょう。 450,000 ミリグラム / 0.3 ミリグラム = 1.5 Million ants！

しかし、待ってください！

1 ポンド = 0.45 キログラム = 450 グラム = 1.5 Million ants! 彼が研究した種について、これをやってみましょう。

– 最も小さな働きアリで、重さはわずか 0.06 ミリグラムです。

1 ポンドのアリの中に 750 万匹のアリがいるのです！

そして、このアリは、1 ポンドのアリから 1.5 億の重さになります。

– 最大の働きアリで、重さは 2.34 ミリグラムです。

それでも、1 ポンドのアリには 19 万匹のアリがいます！

ここで、次の課題へとつながるクールな質問があります。 もし地球上に人類と同じ数の蟻がいたら、その蟻の重さはどれくらいになるでしょうか？

(6.8 billion ants) x (0.3 milligrams per ant) = 2,000 kg (or if you like the English system, about 2 tons)

2. 人類はどのくらいの重さなのか？

Courtesy of the U.S. Census Bureau 今、地球上には約68億人の人類がいることがわかりますね。 では、平均的な人間の体重を約130ポンド（60kg）と仮定してみましょう。 子供や男女の体重差、そしてほとんどの人間が貧しい環境で暮らしていることを考えると、合理的だと思います。

それでは人類の体重はというと、

英語システム： 6.80億×130ポンド＝8800億ポンド＝

4億4000万トン（1トン＝2000ポンド）

メートル法：68億×60kg＝4100億kg＝

4100万トン（1トン＝1000kg）

ワオ！！！！！

3.全人類をちょうど収めるには、どのくらいの大きさの空間が必要でしょうか。

ヒント：私たち人間はほとんど水でできていると仮定して、1000kgの水ごとに1立方メートルの空間を占めると考えることができる。 英語の単位系を使って概念化するのが好きな人のために、1トンの水（2,000ポンド）は32立方フィートの空間を占めます。

そう、私たちはほとんど水なのです。 実際、水でさえも私たちを水のように扱います。 プールにいて水中に入ると、私たちはかなり中性浮力に近く、つまり、速く沈んだり速く上がったりしません。 私たちは水の密度くらいです。

そこで、人類の体積はこうです：

English system: 4.4億トン×32立方フィート/トン＝141億立方フィート

メートル法: 4億1000万トン×1立方メートル/トン＝4億1000万立方メートル

NOW FOR THE FUN PART.

上の体積の箱に人類を入れたと仮定しよう。 そして、その箱は縦＝高さ＝横の立方体であるとしよう。 上の体積はどのくらいの大きさの箱に入るでしょうか。

立方体の体積＝（辺の長さ）×（辺の長さ）×（辺の長さ）

=（辺の長さ）3

従って辺の長さを得るには体積の立方根を取ってみると、

– 英語系：cube root of 14.が得られます。10億立方フィート

辺の長さ＝約2400フィート＝0.45マイル！！

– メートル法：410億立方メートルの立方根

辺の長さ＝約750メートル＝0.75マイル。75キロメートル!!!

Permalink |June 1st, 2009

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

   Jeff,

   地球上のアリのバイオマスと、地球上の人間の質量と比較してどうなんでしょうか？

   数字を思いついたのですが、信用できないので。 SteelersがKCに負けるのを見ながらiPhoneでやってました。

2. DrJeff Says:
   November 24th, 2009 at 10:15 am

   HI Rob-
   Tried to track down the global biomass of ants, but lots of sources and estimates.これはアリの質量に相当するものでしょうか？ ここに引用文献を含む良いソースがあります。 アリのバイオマス総量は、人間のバイオマス総量の9～90倍だそうです。 http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) また、南極オキアミが人間のバイオマスの 5 倍であることもわかります。

3. Rob Carr Says:
   November 24th, 2009 at 10:47 am

   I for one welcome our Formic overlords! あなたはもっと論理的な推定値を突き止めた。

   個体数でも質量でも、蟻は私たちよりも数が多い／多い。 私たちが地球上で支配的な種であるのは、私たちの数や質量ではありません。 道具を使って能力を増幅させる能力が違いを生んでいるのだ