Schlechte Astronomie

FOLLOW-UP: Das Volumen der Menschheit… wenn der gesamte Raum in unseren Atomen entfernt wird

2024

Vor einiger Zeit habe ich ein lustiges kleines Stück geschrieben über das Gesamtvolumen, das von Menschen auf diesem Planeten eingenommen wird . Es war eine dieser müßigen Fragen, über die ich manchmal nachdenke, und mir wurde klar, dass es einen relativ einfachen Weg gibt, es herauszufinden. Ich weiß, dass ich in dieser Hinsicht keineswegs einzigartig bin, aber ich denke, ich hatte einige ungewöhnliche Anwendungen für dieses Wissen (Danke an meinen Freund Randall ).

Dieses Volumen beträgt übrigens etwa 470 Millionen Kubikmeter. Eine anständige Menge; Wenn Sie eine kubische Kiste wollten, die groß genug war, um jeden Menschen ohne Luft dazwischen zu stopfen, müsste sie 770 Meter an der Seite sein. Das ist dreimal so hoch wie das Wasser in der Bucht von San Francisco bis zu den Türmen der Golden Gate Bridge (vorausgesetzt, Ihr Human Cube™ würde schwimmen … was er würde, ein ziemlich wichtiger Punkt, den ich in diesem Artikel erwähne).

Also ja, es hat Spaß gemacht, mit Mathematik und Konzepten zu spielen.

Aber!

Auf Twitter, ein Paar von Menschen fragte darüber, wie viel Volumen wir einnehmen würden, wenn auch der gesamte Raum in unseren Atomen entfernt würde. Huch! Ich hätte mich selbst treten können, als ich das sah; Ich habe nicht daran gedacht, als ich den Artikel schrieb, aber im Nachhinein scheint es eine offensichtliche Frage zu sein (na ja, offensichtlich für mich, ein kompletter Wissenschafts- und Mathematik-Idiot). In meinen Berechnungen habe ich einfach angenommen, dass wir alle ohne Luft zwischen uns zusammengequetscht werden, aber das fügt einen Affen in den Schraubenschlüssel. Aber ein Spaß, also mal sehen.

Ein Atom ist meist leerer Raum. Elektronen sausen relativ weit um den Kern herum. Eine Analogie: Wenn ein Atom die Größe eines Fußballstadions hat, dann wäre der Kern etwa so groß wie eine Traube, die auf der 50-Yard-Linie sitzt. Die nächsten Elektronen würden sich alle im Nosebleed-Bereich der Tribünen befinden^*.

Wenn Sie also all diesen leeren Raum entfernen und die Elektronen im Grunde in den Kern zerschmettern, wie viel dichter wäre das?

bester kristall für widder

Nun, wir haben ein echtes Universum-Beispiel dafür: Neutronensterne . Sie sind die Kerne massereicher Sterne, die nach dem Stern selbst zusammenbrechen explodiert . In gewisser Weise werden die Elektronen wirklich in die Protonen im Kern geschlagen, um Neutronen zu erzeugen (vergessen Sie nicht, eine Prise Antineutrinos hinzuzufügen sonst funktioniert dein Rezept nicht ). Diese stoßen dann im Wesentlichen ohne Zwischenraum zusammen!

Wenn wir also wissen, wie dicht Neutronensterne sind, können wir herausfinden, wie viel Volumen wir einnehmen würden, wenn wir ähnlich komprimiert wären.

Und wir tun es. Ganz grob, Neutronensternmaterial (Spitzname Neutronium, ein Wort, das ich liebe) hat eine Dichte von etwa 10¹⁴Gramm pro Kubikzentimeter – das sind 100 Billionen oder 100.000.000.000.000 Gramm. Dies hängt von vielen Faktoren ab, daher können wir diese Zahl als Schätzung in der Größenordnung nehmen, wahrscheinlich innerhalb eines Faktors von 10. Nah genug, also werde ich einfach damit laufen.

Die Gesamtmasse der Menschen auf der Erde beträgt etwa 470 Billionen Gramm. Diese Mathematik ist also einfach! Das bedeutet, wenn wir in Neutronium umgewandelt würden, würden wir ungefähr 4,7 cc besetzen. Das ist ein Würfel mit 1,6 Zentimetern Seitenlänge, etwas kleiner als die Spitze meines kleinen Fingers bis zum ersten Fingerknöchel. Wenn es eine Kugel wäre, wäre sie etwa so groß wie ein Kaugummi^Ich.

Na dann. Das ist demütigend.

Übrigens, die Schwerkraft, die Sie von diesem Human Neutronium Ball™ spüren würden, wenn Sie ihn in der Hand halten würden (wenn Sie ihn in der Hand halten könnten), wäre etwa 30.000 Mal die Oberflächengravitation der Erde. Das ist, ähm, viel. Gehen Sie besser nicht zu nahe; das Gezeiten wird deine Hand zerreißen. Dem Rest von euch wird es auch nicht viel besser ergehen.

Aus Neugier habe ich auch die Fluchtgeschwindigkeit des Human Neutronium Ball™ berechnet. Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich etwas bewegen muss, um nicht auf das Objekt zurückzufallen; Wenn Sie beispielsweise einen Stein mit 11 Kilometern pro Sekunde werfen, fliegt er für immer von der Erde weg und fällt nie wieder nach unten (weniger als das und die Schwerkraft der Erde wird ihn schließlich verlangsamen und dann zurückziehen). Die Fluchtgeschwindigkeit hängt von der Masse des Objekts und seiner Größe ab. Mathe machen , stellte ich fest, dass die Fluchtgeschwindigkeit des Human Neutronium Ball™ nur 77 Meter pro Sekunde beträgt!

Das ist nicht viel, nur 277 Stundenkilometer. Schneller als Autobahngeschwindigkeiten, aber nur um den Faktor 3 oder so. Ich hatte erwartet, dass es viel höher ist, aber dann wurde mir klar, dass der Ball klein ist, nur 1 cm im Radius. Die Schwerkraft nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Wenn Sie also 10 cm davon entfernt sind, ist die Kraft, die Sie fühlen, um 100 gesunken. Gehen Sie 100 Meter hinaus und die Schwerkraft, die Sie fühlen würden, würde um 100 Millionen sinken. Sie müssen also nicht sehr weit gehen, um viel weniger Schwerkraft zu spüren, was sich in einer geringeren Fluchtgeschwindigkeit niederschlägt. Hm.

Wie auch immer, um auf das Volumen zurückzukommen, eine andere Möglichkeit, sich das Ganze vorzustellen, ist, dass, während der Mensch ein Kubikvolumen von ungefähr dreiviertel Kilometern Seitenlänge einnimmt, eine äquivalente Menge eines Neutronensterns nur 1,6 cm Seitenlänge beträgt. Legen Sie sie nebeneinander und Sie würden den Neutronensternwürfel nicht einmal bemerken.

… oder würden Sie? Wenn Sie dies tatsächlich versuchen würden (entweder indem Sie die entsprechende Menge an Neutronenstern herausholen, was seine eigenen Schwierigkeiten hat, oder alle Menschen wie ein Bond-Bösewicht der nächsten Stufe komprimieren oder Doctor Who Bösewicht), dass dieser kleine Würfel direkt durch die Erde fallen würde! Die Erdoberfläche hat im Vergleich zu diesem Human Neutronium Ball™ eine so geringe Dichte, dass die Schwerkraft unseres Planeten sie fast im freien Fall direkt in den Kern ziehen würde. Für Neutronium befindet sich die Erde in der Nähe eines Vakuums. Ein Geist.

Wenn Ihr Gehirn durch all dies nicht ausreichend trainiert (oder exorziert) wurde, lassen Sie es mich noch einmal umdrehen. Wenn ein zuckerwürfelgroßer Klumpen Neutronensternzeug so viel Masse hat wie die gesamte Menschheit, denken Sie an die Masse eines ganzen Neutronensterns mit einem Durchmesser von 20 Kilometern! Normalerweise haben sie ungefähr so viel Masse wie die Sonne. Die Sonne. In einem Ball von der Größe einer anständigen Stadt.

Ich habe es schon einmal gesagt, und ich sage es noch einmal: WISSENSCHAFT! Ich liebe dieses Zeug.

PS Eine Version dieses Artikels (und des Originals über das Gesamtvolumen der Menschheit) erschien zuerst in meinem Bad Astronomy Newsletter . Manchmal spiele ich dort mit Ideen und erweitere sie dann für den Blog. Ich habe dort auch viele andere lustige Sachen.

* Dies ist eine Analogie, wohlgemerkt, und die Realität ist etwas komplizierter. Sie brauchen die Quantenmechanik, um dies richtig zu machen, und zwar glücklich ein guter freund von mir hat ein video dazu gemacht :

^Ich Nehmen wir an, Ihr Humanity Crushing Device™ ist nicht ganz so gut wie in der Verkaufsbroschüre versprochen und kann die Leute nur zerquetschen weißer Zwerg Dichte. Dies ist immer noch phänomenal dicht, aber nur etwa 10⁸Gramm pro Kubikzentimeter – ein Millionstel der Dichte des Neutronensterns. Das wäre ein Würfel mit nur etwa 1,6 Metern Seitenlänge. Ich bin durchschnittlich groß, ungefähr 177 cm, also wäre dieser Würfel kleiner als ich! Wenn Sie jedoch den obigen Haupttext weiterlesen, werden Sie vielleicht verstehen, warum ich nicht in der Nähe davon stehen möchte.