Dr. Jeff’s Blog on the Universe

THE SOLUTION TO Weekly Challenge 1: A Pound of Ants and the Capabilities of Intelligent Biomass

Posted by DrJeff on June 1st, 2009

Filed under 1.1. Dr Jeff’s Weekly Challenge, 1.2. Rozwiązania Wyzwań Tygodniowych, 1.3. Jazda z Jordim, 4. Ziemia, 4.1. Środowisko i zmiany klimatyczne, 4.2. Ogólna Biosfera

Copyright 2009 | O tym blogu

Ten post jest rozwiązaniem Wyzwania Tygodniowego Dr. Jeffa.

Dla tych z Was, którzy przeczytali w zeszłym tygodniu Wyzwanie Tygodniowe 1 i teraz czekają na krawędzi swoich siedzeń na odpowiedzi, oto one. Dla tych z Was, którzy jeszcze nie czytali Pierwszego Wyzwania Tygodniowego, NIE OGLĄDAJCIE! Przejdźcie bezpośrednio do wyzwania i przeczytajcie je najpierw, nie przechodźcie i nie zbierajcie $200.

A teraz odpowiedzi-

1. Ile mrówek jest w funcie mrówek?

Podpowiedź: nie ma jednej odpowiedzi, ponieważ jest wiele różnych gatunków mrówek. Więc poszukaj trochę informacji o mrówkach, wymyśl odpowiedź i zobacz, czy twoja odpowiedź mieści się w przedziale, który podam ci w przyszłym tygodniu.

Odpowiedź:

1,5 MILIONA mrówek w funcie mrówek! (Świetne pytanie, Jordi- ogłuszyło twojego tatę.) Zakłada to, że mamy do czynienia z przeciętnej wielkości gatunkiem mrówki i że mówimy o mrówkach robotnicach. (Czy nie ma zawsze zrzeczenia się odpowiedzialności za odpowiedź na proste pytanie?)

Zależnie od gatunku mrówki, jest ich wszędzie od 190,000 do 7.5 MILIONA w funcie mrówek! Zobacz sekcję „Jak wymyśliłem odpowiedzi?” poniżej.

2. Ile waży rasa ludzka?

Podpowiedź: musisz wiedzieć, ilu ludzi jest na planecie. Proszę bardzo, dzięki uprzejmości U.S. Census Bureau.

Odpowiedź:

Przy około 6,8 miliarda z nas na Ziemi, oto waga rasy ludzkiej-

system angielski: 440 milionów ton (1 tona = 2 000 funtów)

system metryczny: 410 milionów ton metrycznych (1 tona metryczna = 1,000 kg)

Zobacz sekcję „Jak wymyśliłem odpowiedzi?” poniżej.

WOW!!! Myślę, że jestem pod wrażeniem. Ale… poczekaj chwilę. To jest po prostu DUŻA liczba. Nie mam ŻADNEGO POJĘCIA, co ta duża liczba oznacza. Jeśli mam to naprawdę zrozumieć (ty też w cyberprzestrzeni), to muszę zbudować most do tego, co znane. Przejdźmy więc do trzeciej części naszego wyzwania.

3. Chwila, słyszę, jak Ellen w Detroit mówi: „ale dr Jeff, wolałabym znać całkowitą objętość rasy ludzkiej, innymi słowy, jak dużej objętości przestrzeni byś potrzebował, żeby zmieścić całą rasę ludzką?”. Dobry pomysł Ellen! To kolejny świetny sposób, aby na to spojrzeć. Zróbmy więc z tego trzecią część wyzwania. Po obliczeniu 2 powyżej, oblicz całkowitą objętość rasy ludzkiej.

Podpowiedź: możesz założyć, że my, ludzie, jesteśmy zbudowani głównie z wody, a każde 1000 kg wody zajmuje 1 metr sześcienny przestrzeni. Dla tych z was, którzy lubią posługiwać się angielskim systemem jednostek, 1 tona wody (2,000 lbs) zajmuje 32 stopy sześcienne przestrzeni.

Odpowiedź:

Cała rasa ludzka – gatunek, który może zmienić środowisko na skalę planetarną – może wygodnie zmieścić się w pudełku o boku zaledwie 1/2 mili (0,75 km na boku). Zobacz sekcję „Jak doszedłem do tych odpowiedzi?” poniżej.

Jeśli znasz Waszyngton, DC, to jest to mniej więcej objętość przestrzeni równoważna wielkości National Mall wypełnionej do szczytu Pomnika Waszyngtona.

Jeśli znasz Nowy Jork, to jest to mniej więcej objętość przestrzeni równoważna wielkości Central Parku wypełnionego do szczytu Flatiron Building.

Czy to nie jest po prostu tak niewiarygodnie MAŁE? Czy możesz obliczyć równoważną objętość w mieście w pobliżu ciebie?

WAŻNA LEKCJA W TYM TYGODNIU

W tym pudełku ludzkości znajduje się głównie woda. W tym pudełku znajduje się również gatunek, który jest samoświadomy, inteligentny i napędzany, aby wiedzieć i robić wszystko i wszystko, a także gatunek, który ma zdolność do wyobrażania sobie, projektowania i BUDOWANIA narzędzi. Jak takie małe pudełko inteligentnej biomasy może zmienić naszą planetę? TECHNOLOGIA. Dzięki hydraulice i materiałom wybuchowym możemy przenosić góry. Z elektrowniami i silnikami do wytwarzania energii z paliw kopalnych możemy ogrzać całą planetę, podnieść poziom oceanów i zmienić pogodę na skalę globalną. Nie mogę wymyślić lepszego argumentu za potrzebą edukacji naukowej i technologicznej. My jako naród, my jako świat musimy podejmować świadome decyzje o tym, w jaki sposób korzystamy z naszej technologii, abyśmy mogli być dobrymi zarządcami planety.

A teraz, jak doszedłem do tych odpowiedzi?

Tajną informacją jest waga pojedynczej mrówki. Możesz zrobić swoje standardowe wyszukiwanie w google i znaleźć stronę internetową z odpowiedziami na wszystko. Prawdopodobnie w ten sposób otrzymałeś swoją odpowiedź. Porównajmy ją z moją.

Zawsze jestem ostrożny, aby upewnić się, że informacje, które badam, są dokładne. Zazwyczaj nie ufam nawet Wikipedii, ale często używam jej, aby wskazać mi właściwy kierunek. Na dole strony Wiki często znajdują się odnośniki do formalnych publikacji naukowców i inżynierów, które zostały zrecenzowane przez …. innych naukowców i inżynierów. Nazywamy je publikacjami „recenzowanymi” lub „referowanymi” i to właśnie w nich zazwyczaj można znaleźć najlepsze dostępne informacje na dany temat.

Więc oto magiczna publikacja, którą znalazłem, autorstwa Michaela Kaspariego, opublikowana w 2005 roku w Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Michael dokładnie zbadał kolonie mrówek w 49 różnych miejscach o różnym klimacie i znalazł 434 gatunki mrówek. Myślę, że możemy założyć, że jest on ekspertem od mrówek. Napisał ten artykuł, aby opowiedzieć innym naukowcom o tym, co znalazł. Jeśli spojrzeć na to, co napisał, wydaje się to dość techniczne, ale niesamowite jest to, że opisuje on zakres swoich badań w pięknych szczegółach, używając dwóch bardzo potężnych języków – angielskiego i matematyki. Naukowcy i inżynierowie muszą być świetnymi komunikatorami, jeśli ich badania mają być znane innym. Ale nie musisz czytać artykułu, przetłumaczę go dla Ciebie.

Michael stwierdził, że waga mrówki robotnicy wynosiła od 0,06 miligrama do 2,34 miligrama. (Miligram to jedna tysięczna część grama, a gram to jedna tysięczna część kilograma. Kilogram to 2,2 funta). Mrówka robotnica największego z badanych przez niego gatunków ważyła 40 razy więcej niż mrówka robotnica najmniejszego gatunku! Średnia wynosiła około 0,3 mg, czyli tyle, ile ja użyję. A więc zaczynamy

Waga pojedynczej mrówki wynosi 0.3 mg

Liczba mrówek w funcie mrówek = 1 funt podzielony przez wagę pojedynczej mrówki

Aby podzielić, musisz użyć tych samych jednostek: skoro mamy wagę mrówki w miligramach, zróbmy obliczenia w miligramach.

Przelicz 1 funt na miligramy: 1 funt = 0,45 kilograma = 450 gramów = 450 000 miligramów

Teraz podziel: 450 000 miligramów / 0,3 miligrama = 1,5 MILIONA mrówek!

Ale WAIT! Zróbmy to dla gatunków, które badał:

– najmniejsza mrówka robotnica, ważąca tylko 0,06 miligrama.

W funcie mrówek znajduje się 7,5 MILIONA mrówek!

– największa mrówka robotnica, ważąca 2,34 miligrama.

Nadal masz 190 000 mrówek w funcie mrówek!

Oto fajne pytanie, które poprowadzi nas do następnej części wyzwania. Gdyby na Ziemi było tyle samo mrówek co ludzi, ile ważyłyby te wszystkie mrówki?

(6,8 miliarda mrówek) x (0,3 miligrama na mrówkę) = 2 000 kg (lub, jeśli lubisz system angielski, około 2 ton)

2. Ile waży rasa ludzka?

Zgodnie z danymi U.S. Census Bureau widzę, że obecnie na naszej planecie żyje około 6,8 BILIONA ludzi. Teraz dla zgadnięcia – założę, że przeciętny człowiek waży około 130 funtów (60 kg). Brzmi to rozsądnie, jeśli wziąć pod uwagę dzieci, różnicę wagi między mężczyznami i kobietami oraz fakt, że większość ludzi żyje w zubożałych warunkach.

Waga rasy ludzkiej wynosi zatem:

system angielski: 6.8 miliardów x 130 funtów = 880 miliardów funtów =

440 milionów ton (1 tona = 2,000 funtów)

system metryczny: 6,8 miliarda x 60 kg = 410 miliardów kg =

410 milionów ton metrycznych (1 tona metryczna = 1,000 kg)

WOW!!!! A może nie.

3. Jak duża objętość przestrzeni byłaby potrzebna, aby zmieścić całą rasę ludzką?

Podpowiedź: możesz założyć, że my, ludzie, jesteśmy zbudowani głównie z wody, a każde 1000 kg wody zajmuje 1 metr sześcienny przestrzeni. Dla tych z was, którzy lubią posługiwać się angielskim systemem jednostek, 1 tona wody (2,000 funtów) zajmuje 32 stopy sześcienne przestrzeni.

Tak, jesteśmy w większości wodą. W rzeczywistości nawet woda traktuje nas jak wodę. Jeśli jesteśmy w basenie i schodzimy pod wodę, jesteśmy dość blisko neutralnej pływalności, co oznacza, że nie toniemy zbyt szybko ani nie wznosimy się zbyt szybko. Jesteśmy mniej więcej gęstości wody.

Więc oto objętość rasy ludzkiej:

system angielski: 440 mln ton x 32 stopy sześcienne /tonę = 14,1 mld stóp sześciennych

system metryczny: 410 milionów ton metrycznych x 1 metr sześcienny na tonę metryczną= 410 milionów metrów sześciennych

NOW FOR THE FUN PART.

Załóżmy, że umieściliśmy rasę ludzką w pudełku o objętości podanej powyżej. I załóżmy, że pudełko jest sześcianem, gdzie długość = wysokość = szerokość. Jak duże pudełko pomieściłoby powyższą objętość?

Objętość sześcianu = (długość boku) x (długość boku) x (długość boku)

= (długość boku) 3

Aby otrzymać długość boku, bierzemy pierwiastek sześcienny z objętości i otrzymujemy:

– system angielski: cube root of 14.1 miliarda stóp sześciennych

długość boku = około 2400 stóp = 0,45 mil!!!

– system metryczny: pierwiastek sześcienny z 410 milionów metrów sześciennych

długość boku = około 750 metrów = 0.75 kilometrów!!!

Permalink |June 1st, 2009

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

   Jeff,

   Jaka jest biomasa mrówek na Ziemi i jak to się ma do masy ludzi na Ziemi?

   Wymyśliłem pewną liczbę, ale nie jestem pewien, czy jej ufam. I was trying to do it on my iPhone while watching the Steelers lose to KC.

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. Tutaj jest tak dobre źródło, jak każdy inny, z cytowanymi odniesieniami. Całkowita biomasa mrówek jest od 9 do 90 razy większa od całkowitej biomasy człowieka. http://en.wikipedia.org/wiki/Biomass_(ecology) Możesz również zobaczyć, że kryl antarktyczny reprezentuje 5 razy ludzką biomasę.

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

   I for one welcome our Formic overlords!

   The estimate for the number of ants I found was multiple orders of magnitude higher than the one you found-it didn’t seem reasonable and there weren’t references. Wyśledziłeś znacznie bardziej logiczne oszacowanie.

   Czy liczysz jednostki czy masę, mrówki przewyższają nas liczebnością/masą. To nie nasze liczby czy masa czynią nas dominującym gatunkiem na planecie. To nasza zdolność do wzmacniania naszych zdolności za pomocą narzędzi robi różnicę.

.