Wann wird die Schwerkraft für Humanoide zu viel?

Angenommen, Sie nehmen die Erde oder einen ähnlichen Planeten und verdoppeln ihre Masse, dann würde die Schwerkraft offensichtlich in welchem ​​Verhältnis auch immer dazu zunehmen.

Infolgedessen wären Menschen, wie wir sie kennen, ... dicker (schätze ich?), um die zusätzliche Schwerkraft zu unterstützen.

Bei welcher Größenordnung der Schwerkraft (oder ihrer relativen Größe zur Erde) würde es unmöglich werden, eine humanoide (ish) Lebensform zu unterstützen? Das heißt, der Körper kann sich nur bis zu einem gewissen Grad an die Schwerkraft anpassen, bevor er viel zu überwältigend ist, um das Leben zu unterstützen.

Ich versuche, eine Vorstellung davon zu bekommen, wie viel Schwerkraft das erfordern würde und welcher lähmende physiologische Faktor der erste wäre, der das Leben von Menschenmenschen unmöglich machen würde.

Möglicherweise müssen Sie Ihre Definition von humanoidisch angeben. Es gibt eine Geschichte der Science-Fiction, die zwergische Merkmale in hoher Schwerkraft zulässt, aber wenn Sie nach einer Grenze suchen, benötigen wir die Schwelle, nach der Sie in den resultierenden Körperformen suchen möchten.
Ich habe Schwerkraft 10 g dass alles, was so groß wie ein Mensch (50 kg) ist, an Land möglich ist. Ich ging davon aus, dass die größten Dinosaurier 50 t wiegen und dass sie, wenn sie zehnmal kleiner würden, 1000-mal weniger massiv, aber nur 100-mal schwächer wären, sodass sie sich in der 10-mal stärkeren Schwerkraft selbst tragen könnten.
zidbits.com/2012/02/… Ansprüche bis zu 3 mal. Jede Änderung der Schwerkraft führt jedoch dazu, dass Menschen größer/kleiner werden. Dies wurde bereits bei Astronauten beobachtet.
Masse verdoppelt oder Radius verdoppelt ?
Messe. Ich habe die Frage geklärt.

Antworten (3)

Zusammenfassend: Bei höherer Schwerkraft müssen Humanoide kleiner sein, sonst können sie ihr eigenes Gewicht nicht tragen. Kleinere Lebewesen können jedoch kein ausreichend komplexes Nervensystem haben, um intelligent zu sein.

Der erste Teil der Antwort betrifft die Schwerkraft eines Planeten. Nach dem Newtonschen Gravitationsgesetz ist die Gravitationskraft auf ein Objekt:

F = G m 1 m 2 r 2
Den Faktor ignorieren G , die Gravitationsbeschleunigung (Kraft über Masse) ist gerade proportional zur Masse des Planeten M und der Radius des Planeten R (bei einem Objekt an der Oberfläche ist der Abstand gleich dem Radius):
g ∝ M R 2
Die Masse eines Planeten ist unter der Annahme, dass die Dichte konstant bleibt, proportional zum Volumen, das proportional zum Kubikradius ist:
M = ρ v ∝ R 3
Wir stellen also fest, dass die Oberflächengravitation eines Planeten proportional zum Radius ist:
g ∝ R 3 R 2 ∝ R
Wenn Sie also die Größe des Planeten verdoppeln, verdoppelt sich auch die Schwerkraft.

Der zweite Teil der Frage betrifft lebende Organismen. Die Form eines Organismus hängt von seiner Größe ab, was wir das Quadratwürfelgesetz nennen . Im Wesentlichen ist die Festigkeit proportional zur Fläche (Quadratgröße), aber das Gewicht ist proportional zum Volumen (Würfelgröße). Aus diesem Grund könnte eine Person nicht einfach auf gigantische Größe skaliert werden, sie müsste dicker werden (wie Sie darauf hingewiesen haben).

Wenn sich das Verhältnis von Gewicht zu Festigkeit ändert, müssen Strukturen ihre Form ändern. Wenn das Verhältnis zunimmt (mehr Gewicht), müssen die Strukturen dicker werden ( z . B. ein Elefant); mit abnehmendem Verhältnis (geringeres Gewicht) können Strukturen spindeldürrer werden ( z . B. eine Fliege). Beachten Sie, dass die meisten spezifischen Formen in einem bestimmten Bereich dieses Verhältnisses auftreten, dh einer bestimmten Größe: Es gibt keine aufrecht gehenden Humanoiden, die viel größer oder kleiner als Menschen sind.

Bei einer gegebenen Dichte ist das Gewicht auch proportional zur Schwerkraft, also ist das Verhältnis proportional zur Schwerkraft und Größe:

W F ∝ g l 3 l 2 ∝ g l
Das bedeutet, dass ein Lebewesen mit zunehmender Schwerkraft kleiner werden muss, um das gleiche Verhältnis und damit die gleiche (humanoide) Gestalt beizubehalten. Daher ist die Größe der Kreatur, die eine humanoide Form entwickelt, umgekehrt proportional zur Planetengröße. Auf einem Planeten, der doppelt so groß ist wie die Erde, hätte man also 1 m/3 ft große Humanoide.

Es gibt Größenbeschränkungen: Kleinere Humanoide haben möglicherweise nicht genügend komplexe Gehirne, um empfindungsfähig zu sein, sodass die Schwerkraft nicht unbegrenzt zunehmen kann. Wenn Sie Kinder oder Zwerge als ziemlich nah an der Mindestgröße/Komplexität betrachten, dann suchen wir nach Kreaturen von etwa 1 m/3 ft.

Mit etwa der halben Größe eines durchschnittlichen Menschen könnte sich ein 1 m großer Humanoid auf einem Planeten mit doppelter Schwerkraft und doppelter Größe entwickeln. Dies ist eine sehr, sehr grobe Schätzung, daher könnte die absolute Grenze höher sein (vielleicht 4 oder 5 g ).

+1: Eine Problemumgehung wäre ein Rechenmechanismus, der masseneffizienter ist als ein Neuron. Die bloße Tatsache, dass ich eine solche Problemumgehung in Betracht gezogen habe, sagt, dass die Antwort wunderbar vollständig war!
Eine praktikablere Problemumgehung besteht darin, diese kleinen primitiven Primaten ins Wasser zu werfen und sie sich zu einem Wasserleben entwickeln zu lassen, das aufwächst und ein größeres Gehirn entwickelt, während es zwei Paar Gliedmaßen behält
@CortAmmon Wir brauchen nicht einmal effizientere Neuronen - nur effizientere Architekturpläne, die auf denselben Neuronen basieren. Vögel zum Beispiel packen Neuronen viel dichter, sodass ihre Gehirne im Vergleich zu Primaten bei gleicher neuronaler Komplexität physisch kleiner und leichter sind.

Das wird also keine vollständige Antwort sein. Ich stimme den Kommentaren zu, dass dies ohne Klärung von Punkten / weiteren Entscheidungen Ihrerseits für ein Ziel nicht vollständig beantwortet werden kann.

Wenn Sie nach einer harten wissenschaftlichen Antwort suchen, müssen Sie wahrscheinlich eine Menge Recherche und Mathematik durchführen.

Meiner Meinung nach gibt es drei grundlegende Dinge, die Sie bestimmen müssen, um Ihre Frage vollständig zu beantworten:

  1. Bestimmen Sie die Schwerkraft für einen Planeten, der doppelt so groß ist wie die Erde
  2. Sind diese Menschen, die sich an diesen Planeten anpassen, oder sind sie humanoide Aliens, die sich hier entwickelt haben?
  3. Wie wichtig die "lähmenden psychologischen Faktoren" sind

1 Betrag der Schwerkraft:
https://forum.cosmoquest.org/forum/science-and-space/astronomy/9692-how-do-i-calculate-gravity-on-other-planets ( hier finden Sie eine Momentaufnahme von die Seite zum Zeitpunkt der Antwort)
Und weiter: http://www.scientificamerican.com/article/how-do-scientists-measure/

2 Mensch oder nicht
Für mich scheint das sehr wichtig zu sein, da ein Mensch, der in einer anderen Umgebung aufgewachsen ist und versucht, sich an eine schwere Schwerkraft anzupassen, am Anfang einen steilen Aufstieg haben würde. Ich würde mir viele gesundheitliche Probleme (Kreislauf, Skelett, Muskulatur usw.) könnte sogar). Ein auf diesem Planeten geborenes menschliches Baby und in viel größerem Umfang Humanoide, die sich in dieser Umgebung entwickeln, hätten wahrscheinlich viel weniger Probleme (bis zu Null mit den humanoiden Außerirdischen).

3 Psychologie
Abhängig von Ihren Antworten auf 2 würde ich eine oder beide der folgenden vorschlagen: Fallen, insbesondere aus einer Höhe über ebenem Boden (im Gegensatz zu einfachem Umfallen). Wenn sich Humanoide an eine schwerere Schwerkraft anpassen, wird der Schmerz des Lebens...

Schließlich wurde ein hartes Science-Fiction-Buch geschrieben, das einige der Auswirkungen eines Planeten mit hoher Schwerkraft auf Menschen, aber hauptsächlich die Auswirkungen auf einheimische Lebensformen untersucht. Ich empfehle, darüber zu lesen oder es für einige Einblicke zu lesen. Das Buch ist Mission of Gravity von Hal Clement (richtiger Name Harry Stubbs).

In seinem Buch zeigt er einen Menschen, der mit irgendwo zwischen 2 1/2 bis 3 G zu tun hat (soweit ich mich erinnere). Er hat auch eine empfindungsfähige außerirdische Rasse entwickelt, die einer weitaus größeren Schwerkraft standhalten kann ... obwohl sie entschieden NICHT humanoid sind (und ich glaube, das war ein Teil seiner Aussage ... ihre Form wurde durch die Entwicklung unter immensem Gravitationsdruck bestimmt). Besonders hervorzuheben ist, dass das Rennen eine erlernte extreme Höhenangst hatte ...

Wäre eine weitere Einschränkung nicht die verfügbare Atmosphäre in einer Situation mit stärkerer Schwerkraft? Erhöhen Sie die Schwerkraft zu sehr und Ihr Planet beginnt, an Helium und Wasserstoff festzuhalten. In ähnlicher Weise steigt der Luftdruck und beeinflusst Siede- und Verdampfungspunkte aller Arten von Chemikalien. Ich stelle mir vor, dass die Eignung eines fremden Planeten auf lange Sicht sehr begrenzt ist. Ich denke, Sie wären auf 0,75 bis 3 Mal so groß wie die Erde begrenzt.

Guter Punkt Scott! Es scheint eine vergrabene Annahme in der Frage des OP zu geben. Nämlich, dass die Atmosphäre trotzdem recht dünn bleiben würde. Wenn die Atmosphäre dichter wäre (näher an der Dichte von Wasser), würde ich vermuten, dass noch mehr humanoide Formen physisch unterstützt werden könnten. Aber dann würden wahrscheinlich delphin- / walähnliche Formen für eine bessere Fortbewegung bevorzugt.
Wann wird die Schwerkraft für Humanoide zu viel?
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