Dunkle Materie

The Human Cube: Das Volumen der Menschheit

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Hier ist ein seltsamer Gedanke.

Wir wissen, es gibt ungefähr 7,6 Milliarden Menschen auf der Erde (und wächst). Das ist viel! Ausgeschrieben sind das 7.600.000.000 Menschen, die atmen, denken, soziale Medien lesen, tun… einfach existieren.

Das ist eine so große Zahl, dass man sie sich kaum vorstellen kann. Nämlich: Wenn Sie alle von Kopf bis Fuß aufgereiht haben (vorausgesetzt eine durchschnittliche Höhe von 170 Zentimetern , was für eine Schätzung nahe genug ist), würden wir etwa 13 Millionen Kilometer zurücklegen. Das ist die 30-fache Entfernung zum Mond.



Hmmmm. Ich habe eine Idee für eine billige Möglichkeit ein Weltraumaufzug ...

Es reicht auch, um sich weit über die Welt zu erstrecken 300 mal. Das ist ein schöner Gedanke, auch wenn er den Verkehr erschweren könnte.

Nicht maßstabsgetreu. Bildnachweis: SVG Silh

Nicht maßstabsgetreu. Kredit: SVG Silh

Was ist mit den alten Außerirdischen passiert?

Also ja, das ist eine lange Schlange, aber – und das ist die große Frage, vielleicht im wahrsten Sinne des Wortes – Wenn Sie alle Menschen auf der Erde nehmen und sie zusammendrücken würden, wie viel Volumen würde das einnehmen?

Das mag schwer zu beantworten erscheinen – Menschen haben eine etwas unregelmäßige Form, daher können Sie nicht einfach davon ausgehen, dass wir ein Zylinder oder eine Kugel oder ein dreiachsiges Ellipsoid sind und eine mathematische Formel verwenden, um unser Volumen zu approximieren – aber tatsächlich, wenn Sie a kleiner Trick, es ist einfach.

Der Trick ist folgender: Der Mensch hat fast genau die gleiche Dichte wie Wasser.

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Das haben Sie wahrscheinlich selbst schon erlebt. Wenn Sie in den Pool (oder ein anderes ausreichend großes Gewässer) springen, schwimmen Sie, aber nur knapp. Wenn du tief einatmest, wirst du aufstehen, und wenn du ausatmest, wirst du sinken; Wir müssen also der Dichte von Wasser sehr nahe sein. Und du hast wahrscheinlich schon gehört wir sind meistens wasser , daher ist es nicht wirklich überraschend, dass wir ungefähr die gleiche Dichte haben.

Wie ich weiß, hat der Mensch ungefähr die gleiche Dichte wie Wasser: Er sinkt weder schnell zu Boden, noch zappelt er hilflos an der Oberfläche. Bildnachweis: Dion HinchcliffeHineinzoomen

Wie ich weiß, hat der Mensch ungefähr die gleiche Dichte wie Wasser: Er sinkt weder schnell zu Boden, noch zappelt er hilflos an der Oberfläche. Bildnachweis: Dion Hinchcliffe

Wasser hat eine Dichte von 1 Gramm pro Kubikzentimeter (oder Kubikzentimeter; zum Vergleich, 1 Kubikzentimeter entspricht ungefähr der Hälfte des Volumens von der Spitze deines kleinen Fingers bis zum ersten Knöchel; oder, weniger anatomisch und geekly, etwa so groß wie a sechsseitiger Würfel). Wenn Sie also Ihre Masse in Gramm kennen, entspricht das Ihrem Volumen in cm³! Ich habe eine Masse von etwa 75 Kilogramm oder 75.000 Gramm. Ich habe also ein Volumen von 75.000 Kubikzentimetern (oder, wenn Sie möchten, 75 Liter oder 75 Millionen Kubikmillimeter; ich liebe das metrische System).

Der durchschnittliche Mensch hat eine Masse von etwa 62 kg oder 62.000 Gramm. Das heißt, das durchschnittliche Volumen eines Menschen beträgt 62.000 Kubikzentimeter. Um das Gesamtvolumen der Menschheit zu erhalten, multiplizieren Sie das einfach mit 7,6 Milliarden: 470 Billionen Kubikzentimeter.

Das ist eine seltsame Menge zu fassen. Das entspricht 470 Millionen Kubikmetern.

NÖ. Immer noch zu hart. Wie wäre es damit: 0,47 Kubikkilometer.

Ein Würfel aus allen Menschen auf der Erde im Vergleich zur Golden Gate Bridge. Der Maßstab ist nah, aber aufgrund der Perspektive nicht perfekt. Bildnachweis: Besatzung und Offiziere des NOAA-Schiffs MILLER FREEMAN / Phil PlaitHineinzoomen

Ein Würfel aus allen Menschen auf der Erde im Vergleich zur Golden Gate Bridge. Der Maßstab ist nah, aber aufgrund der Perspektive nicht perfekt. Kredit: Besatzung und Offiziere des NOAA-Schiffs MILLER FREEMAN / Phil Plait

Ah, das ist besser; etwas weniger als einen halben Kubikkilometer. Das ist ein großer Würfel! Zumindest nach alltäglichen Maßstäben. Ich muss zugeben, das ist kleiner als ich vermutet hätte. Wenn Sie alle zu einem Human Cube zusammenstapeln (hmmm, das sollte ich schützen), wären es ungefähr 770 Meter an einer Seite. Das ist nicht viel! Formen Sie uns zu einem konischen Stapel und stecken Sie ihn in die Rocky Mountains, und er wäre verloren; ein so kleiner Berg würde unter den wahren Riesen verloren gehen. Sie würden uns nicht einmal bemerken. Nun, abgesehen von der Tatsache, dass wir aus glitschigen Orgeln und so und nicht sehr hartem Granit bestehen, würden die folgenden Ereignisse extrem hässlich sein. Aber trotzdem denke ich, du verstehst meine Bedeutung. [Anmerkung für wählerische Mathe-Pedanten: Der durchschnittliche Mensch kann mehr oder weniger als die Zahl sein, die ich verwendet habe, aber eine kleine Unsicherheit macht keinen großen Unterschied in den Abmessungen des Würfels, da Sie die Kubikwurzel des Volumens nehmen. selbst ein Massenunterschied von 10 % ändert die Abmessungen kaum.]

Mir fällt ein, dass, wenn wir uns alle zusammensetzen könnten, Voltron-artig, dann würden wir einen einzigen Megamenschen (eigentlich 7,6 Gigamenschen) fast 3,4 Kilometer groß machen. Das ist ein großer Mensch.

Panhuman Phil späht über die Gipfel. Bildnachweis: Phil PlaitHineinzoomen

Panhuman Phil späht über die Gipfel. Bildnachweis: Phil Plait

Obwohl es Spaß macht, Menschen zusammenzuschlagen und zu sehen, was wir daraus machen können, hatte ich bei dieser Berechnung keine Ahnung, was ich mit diesen Informationen anfangen sollte, außer dass es irgendwie cool ist und es Spaß macht, mit den Zahlen zu spielen. Aber ist es in irgendeiner Weise nützlich?

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Ich brauchte jemanden, dessen Gehirn anders funktioniert als meins. Also schickte ich eine Nachricht an Randall Munroe fragte ihn, wozu er wohl gut sein könnte, wenn er das Volumen des Human Cube™ kennen würde. Er antwortete sofort (ich meine sofort) und sagte, man könne damit berechnen, wie viel Meeresspiegelanstieg man bekommen würde, wenn jeder auf der Erde plötzlich ein Perlentaucher würde.

Ich liebe meine Freunde.

Warum tanzt Groot nicht vor Drax

Ich dachte einen Moment darüber nach und stellte fest, dass dies einfacher zu berechnen ist, als Sie vielleicht denken. Volumen = Fläche x Höhe, oder? Wenn wir den Human Cube™ in den Ozean tauchen, entspricht der Meeresspiegelanstieg dem Volumen des Human Cube™ geteilt durch die Oberfläche des Ozeans!

Das Fläche der Erde, die von Wasser bedeckt ist ist etwa 362 Millionen Quadratkilometer groß. 0,471 Kubikkilometer / 362 Millionen Quadratkilometer = 1,3 x 10-9Kilometer oder 0,0000000013 km. Das entspricht ungefähr einem Mikrometer, einem Millionstel Meter.

Hm ja. Das ist nicht viel. Das ist 1/100NSdie Breite eines menschlichen Haares oder ein Stapel von Atomen mit einer Höhe von etwa 10.000 Atomen, je nach Atom (wir bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff, die in der Größe variieren, aber sehr ungefähr 10 . groß sind-4Mikrometer Durchmesser).

Hey, das ist wirklich interessant! Wenn Sie jeden Menschen auf der Erde Atom für Atom auseinandernehmen und so ausbreiten, dass sie sich kaum berühren, könnten Sie den ganzen Planeten leicht um ein Vielfaches bedecken.

Interessant, ja, aber auch ewwwww. Menschlicher Teppich. Ich mache das nicht markenrechtlich.

'was ist, wenn?' ist eine wundervolle Blog-/Comic-Serie, die seltsame und fantastische Fragen zur Wissenschaft beantwortet. Kredit: Randall Munroe

Übrigens, Randall hat was wäre wenn? ähnlicher Artikel , und stellt fest, dass der Meeresspiegelanstieg etwa 3 Millimeter pro Jahr beträgt. Dies ist auf die globale Erwärmung zurückzuführen , das sowohl Eis schmilzt als auch eine thermische Ausdehnung in den Ozeanen verursacht (d. h. wenn Sie Wasser erhitzen, dehnt es sich aus).

3 mm / Jahr = 3.000 Mikrometer / Jahr = 8 Mikrometer / Tag. Das bedeutet, dass die globale Erwärmung in vier Stunden mehr zum Anstieg des Meeresspiegels beiträgt, als wenn alle Menschen in den Ozean geworfen werden. Hm.*

Als ich mit ihm sprach, sagte Randall auch, dass das Volumen der Menschen verwendet werden könnte, um die durchschnittliche Anzahl von zu berechnen Dunkle Materie Partikel in einem Menschen. Das stimmt! Aber es ist nicht so einfach, diese Zahl zu bekommen. Wir kennen die durchschnittliche Dichte der Dunklen Materie im Sonnensystem (dh Masse pro Volumen, also Gramm pro Kubikzentimeter), weil wir wissen, wie viel Gravitationswirkung sie insgesamt auf die Galaxie hat, und das sagt uns ihre Dichte, aber wir Ich kenne die Masse der einzelnen Teilchen nicht (denn seien wir ehrlich, wir wissen noch nicht einmal, was Dunkle Materie ist), also können wir nicht mit Sicherheit sagen, wie viele Teilchen sich gerade in dir befinden.

Aber wir können es versuchen. Die Dichte der Dunklen Materie lokal ist sehr ungefähr 5 x 10-25Gramm pro Kubikzentimeter Die Multiplikation mit dem durchschnittlichen Volumen eines Menschen (62.000 cc) bedeutet, dass Sie persönlich etwa 3 x 10-zwanzigGramm dunkler Materie in dir zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Das ist mir komisch. Im Universum als Ganzes übertrifft dunkle Materie die Masse der regulären Materie um ungefähr 6 zu 1. Aber in Ihnen übertrifft die normale Materie die dunkle Materie um 2 x 10 .24! Das sind zwei Septillionen Mal. Natürlich ist das Universum als Ganzes viel größer und viel weniger dicht als Sie, was die Waage sehr stark in die andere Richtung kippt, wenn Sie weit genug zurücktreten. Nichts für ungut.

3 x 10-zwanzigGramm ist eine sehr kleine Zahl. Zum Vergleich: Es ist etwa das 15.000-fache der Masse eines Protons. Zusammengenommen bedeutet dies, dass die gesamte Menschheit etwa 2,3 x 10-10Gramm dunkler Materie in uns kollektiv die ganze Zeit. Ich glaube nicht, dass wir einen sehr guten Detektor abgeben würden. Da geht mein NSF-Vorschlag.

Der Human Cube™ hat also doch einen Nutzen, zumindest als Gedankenexperiment! Und es gibt vielleicht noch mehr Möglichkeiten, diesen Band in lustigen Beispielen zu verwenden, aber wissen Sie was?

Wird es einen John Docht geben 4

Genügend. Mein Gehirn ist müde (wahrscheinlich aufgrund von 7 x 10-22Gramm dunkle Materie darin). Also ich denke ich bin fertig.

Übrigens: Ich liebe es, mit solchen Zahlen zu spielen, und ich bin anständig genug, mir lustige Möglichkeiten auszudenken, sie zu manipulieren, aber Randall übertrifft mich wie eine Supernova, die eine Wellhornschnecke überholt. Und es sollte beachtet werden, dass so etwas jedes Mal passiert, wenn ich mit Randall spreche. Dies sollte Sie nicht überraschen.


PS Eine Version dieses Artikels erschien zuerst in meinem Bad Astronomy Newsletter . Wenn Sie abonnieren, sehen Sie einige Ideen, die lange bevor sie an die Öffentlichkeit gehen, umgesetzt werden. Plus viele andere Sachen.


* Ich füge hinzu, dass es eigentlich nicht so einfach ist. Wenn die Seiten der Ozeane (wo sie auf Kontinente treffen) vertikale Wände wie in einem Schwimmbad wären, dann wäre diese Mathematik einfach, aber tatsächlich sind die Kanten im Allgemeinen geneigt, wie Sie an jedem Strand sehen können. Der Meeresspiegelanstieg durch das Untertauchen des Human Cube™ ist jedoch im Vergleich zur Fläche der Ozeane so gering, dass dies keine Rolle spielt. Wichtig ist nur, wenn der Meeresspiegel dauerhaft ansteigt, denn Tag für Tag, Jahr für Jahr nimmt das Volumen der Ozeane so stark zu, dass die Oberfläche des Ozeans noch schneller zunimmt und schneller an Land vordringt. Aus diesem Grund verschwinden Inseln und Strände mit der Ausdehnung unserer Ozeane schnell. Randall zeigte auf mich diese wundervolle NOAA-Seite über die hypsographische Kurve, die ich genauer untersuchen muss.



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