Wie würde sich eine langfristige Exposition gegenüber künstlicher Schwerkraft (wie sie von einem Stanford-Torus erzeugt wird) auf die menschliche Evolution auswirken?

Eine Weltraumkolonie, die dem Design eines Stanford-Torus ähnelt , erzeugt durch Zentripetalkraft künstliche Schwerkraft.

Diskussionen über die Vorteile einer solchen vorgetäuschten Schwerkraft sind leicht zu finden: keine ständige körperliche Betätigung mehr wie in heutigen Raumschiffen (Sie können sich auf Ihre Mission konzentrieren); Viele Aktivitäten, die in heutigen Raumschiffen nicht möglich sind, könnten mit künstlicher Schwerkraft möglich sein.

Auch Diskussionen über Unterschiede zur realen Schwerkraft finden sich: Manche sagen, wenn man eine Münze hochwirft, beschreibt sie nicht die gleiche Kurve wie auf der Erde. Aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit des Torus fällt die Münze nach unten und in die der Torusrotation entgegengesetzte Richtung.

Wenn wir nicht zur Erde zurückkehren können:

Wie viele Generationen sind nötig, damit sich eine Veränderung zeigt? Worin könnten diese Änderungen bestehen?

Kolonie Abteilungen

Ich kann mir kulturelle, aber keine biologischen Veränderungen vorstellen. Vor allem, wenn Sie die Schwerkraft immer bei unserer halten. Oder welche Schwerkraft wird es geben?
1 g auf Bodenhöhe zu halten, ist die Idee. Diese Art der Schwerkraft ist also ein guter Ersatz für die echte Schwerkraft, selbst in einem Szenario, in dem es keine Erde mehr gibt? Was zählt, ist ein Kraftvektor, der Sie in Richtung Boden drückt?
Ich würde sagen, dass der Kommentar von @PavelJanicek die Antwort sein sollte.
Ich denke, Sie gehen davon aus, dass die Schwerkraft eine reale Sache ist, die in der Raumstation „emuliert“ werden muss. Die Schwerkraft ist eine fiktive Kraft, die wir heranziehen, um den beschleunigten Rahmen zu erklären, der durch (die Verzerrung des Raums um) Materie (wie einen Planeten) verursacht wird. Der toroidale Lebensraum schafft einen beschleunigten Rahmen. Keiner ist gefälscht oder emuliert, sie sind beide beschleunigte Frames.
Darin als beschleunigte Frames zu denken, kann besser sein. Nur komme ich nicht umhin, der Schwerkraft der Erde mehr zu vertrauen als der der Kolonie.
@Spike0xff Während die Allgemeine Relativitätstheorie unsere genaueste Beschreibung der Schwerkraft ist, sind es die Theorien der Quantengravitation, die mit dem Ziel der Vereinheitlichung entwickelt werden. In diesen Theorien ist die Schwerkraft keine fiktive Kraft, sondern eine physikalische Kraft, die durch masselose Teilchen, die Gravitonen genannt werden, vermittelt wird.
Gehe es nur mir so, oder ist das ein wirklich dummer Ort, um gefährliche Forschung und Entwicklung zu betreiben? Es ist eine andere Schwerkraft (z. B. wahrscheinlicher für Leute, die an 1 g gewöhnt sind, um Fehler zu machen) und wenn es aus irgendeinem Grund die Eindämmung verliert, bewegt es sich wahrscheinlich in einer geraden Linie direkt in den Lebensraum! Es ist viel einfacher, die F&E auf das gleiche Niveau zu bringen, aber auf ein anderes Niveau auf der Z-Achse (wie auf diesem Bild).
Eine Münze, die Sie in einen rotierenden Torus werfen, fällt also in die entgegengesetzte Richtung der Rotation des Torus. Schade. Sie sollten niemals eine Münze in ein normales Flugzeug werfen, wenn das stimmt. Es würde ein Loch in die hintere Kabinenwand reißen und es mit etwa 900 km / m treffen. Sie sollten auch niemals versuchen, aus Angst vor den Folgen in ein Flugzeug zu springen.
@ NPSF3000 Es ist nur ein frühes Konzept der Kolonie, viele Änderungen werden vorgenommen, bevor ihre endgültige Form festgelegt wird. Ich werde erwägen, die rote F&E zu verschieben.
@Damon Ich denke, in einer Raumstation mit dieser Rotationsgeschwindigkeit sind fallende Objekte harmlos. Wir haben bereits akzeptiert, dass weniger als 1 U / min für Menschen angenehm zu leben ist. In Bodennähe beträgt die Schwerkraft 1 g und nimmt ab, wenn Sie sich der Mitte des Torus nähern. Ein fallender/geworfener Gegenstand kann keine gefährliche Geschwindigkeit erreichen. Dieses Szenario ist nicht dasselbe wie in einem Luftschiff. Vielleicht, wenn die Kolonie mit hoher Geschwindigkeit durch den Weltraum reiste. Dieser ist es nicht, er ist an einer Planetenumlaufbahn befestigt.
@HatoruHansou: Es ist sehr ähnlich wie in einem Luftschiff und es hängt nicht viel von der Geschwindigkeit ab (du hast den Sarkasmus in meinem Kommentar übersehen). 1 U/min oder 50 U/min, ziemlich gleich, es macht keinen Unterschied. Jeder Gegenstand, den du wirfst, gehorcht Newtons erstem Bewegungsgesetz. Das einzige, was sich nicht "normal" bewegt, ist die Luft (laminare Strömung, langsamer in der Nähe der Mitte), aber wenn die Räume nicht extrem hoch sind, werden Sie den Unterschied kaum bemerken, außer dass Sie "kostenlos" lüften. Der messbare Widerstand einer Münze oder dergleichen ist Null.
Große Personen können je nach Gefälle ausgewählt werden. Je größer Sie sind, desto mehr Gezeitenkraft werden Sie erfahren. und wenn es sich um unterschiedliche Ebenen handelt, würde die Reisekrankheit definitiv ausgewählt werden, was auf verschiedene Arten passieren könnte.

Antworten (7)

Der Sinn der Drehung besteht darin, die Erdanziehungskraft nachzuahmen, sodass Sie keine großen Veränderungen erwarten sollten.

Wo Sie jedoch Änderungen sehen würden, sind die Balance- und Rotationserwartungen. Wie Sie bereits erwähnt haben, würde die geworfene Münze "falsch" fliegen. Sie würden dies jedoch auch beim Laufen, Kurvenfahren, Stehen usw. sehen.

Abhängig von der Größe des Torus können diese Effekte jedoch kleiner oder größer sein, zum Beispiel sagt der Wikipedia-Artikel über diese Art von Raumstation Folgendes:

Das schnelle Drehen des Kopfes in einer solchen Umgebung bewirkt, dass eine "Neigung" wahrgenommen wird, wenn sich die eigenen Innenohren mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten bewegen. Zentrifugenstudien zeigen, dass Menschen in Lebensräumen mit einem Rotationsradius von weniger als 100 Metern oder mit einer Rotationsrate von mehr als 3 Umdrehungen pro Minute bewegungsunfähig werden. Dieselben Studien und statistischen Schlussfolgerungen weisen jedoch darauf hin, dass fast alle Menschen in der Lage sein sollten, in Lebensräumen mit einem Rotationsradius von mehr als 500 Metern und unter 1 U / min bequem zu leben. Erfahrene Personen waren nicht nur resistenter gegen die Reisekrankheit, sondern konnten den Effekt auch nutzen, um in den Zentrifugen "spinward"- und "antispinward"-Richtungen zu bestimmen.

Solange die Station also groß genug war, würden die Menschen nur sehr wenige Auswirkungen sehen und sich schnell akklimatisieren.

Nehmen wir an, diese Menschen haben sich an den Punkt angepasst, an dem sie sicher laufen und springen können. Ich gehe hier davon aus, dass eine solche Anpassung möglich ist. Ich bin dabei, diese Antwort zu akzeptieren.
Ich habe 0,4229810233 U / min nach der bei Wikipedia angegebenen Formel für 5000 Meter Durchmesser berechnet. Vielleicht ist also überhaupt keine Anpassung erforderlich. Ich gehe immer noch davon aus, dass sich ein Eingeborener dieser Kolonie komisch fühlt, wenn er plötzlich auf die Erde kommt.
Grundsätzlich ist der Effekt umso geringer, je größer die Station ist. Ich würde eine Weile warten, bevor Sie die Antwort akzeptieren, aber vielleicht kommt eine bessere.
Eher eine Ergänzung als alles andere, denn diese Antwort erklärt die Dinge ziemlich gut: Manche Menschen könnten in einer solchen Station vielleicht ziemlich gut geeignet sein, die Schwerkraft zu ändern , wenn sie sich für technische Arbeiten wie Reparaturen oder Wartungen in Richtung Zentrum bewegen müssen, oder einfach schneller über die Station kommen (5km Stationsdurchmesser = ~15-16km Umfang). Da die gefühlte Kraft auf ihrem Radius von der Achse basiert, würde sich die gefühlte Schwerkraft erheblich ändern, wenn sie sich "nach oben" bewegen, oder? Klingt nach einem interessanten Job oder einer unterhaltsamen Art, schnell zu reisen!
Ja, das ist richtig. Wenn Sie sich "nach oben" in Richtung der Mitte bewegen, werden Sie leichter und spüren eine Kraft, die Sie seitwärts drückt. Dies ist einer der Gründe, warum die große Größe benötigt wird, da Sie sonst merklich unterschiedliche Kräfte auf Ihren Kopf und Ihre Füße spüren würden – und schon beim Aufstehen würden Sie zur Seite geschleudert.
Einige Entwürfe schlagen auch eine Null-G-Industrie vor. Wo Aktivitäten stattfinden, die besser für Zero G geeignet sind (Sie befinden sich schließlich im Weltraum). Beispielsweise durch ein sich nicht drehendes zentrales Modul oder ein externes Modul, das durch eine Leitung oder einen Draht verbunden ist, der sich nicht dreht. Ich erinnere mich auch an einen nicht rotierenden großen Spiegel, der das Licht der Sonne in Richtung der Kolonie reflektiert. Ich mochte dieses Design nicht, weil es so aussieht, also habe ich den Spiegel entfernt.

Eine raumfahrende Zivilisation hat den Punkt in der Geschichte überschritten, an dem die Umwelt viel evolutionären Druck auf die Spezies ausübt (deshalb werden unsere Augen schlechter und wir haben Allergien – stellen Sie sich das vor den Tigern oder Mastodons vor 15000 Jahren vor). Vielleicht würde die Gravitation, die hoch genug ist, um Bewegung (und damit Geschlechtsverkehr) bei körperlich schwachen Individuen zu verhindern, die Fortpflanzung starker Individuen begünstigen; aber dann macht die reproduktionsmedizin den geschlechtsverkehr sowieso überflüssig. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass Raumbewohner aufgrund der Strahlenbelastung sowieso von Natur aus unfruchtbar sind, sodass die hohe Schwerkraft sowieso niemanden begünstigen würde.

Bearbeiten: Da Sie in einem Kommentar andeuten, dass Sie auf den Unterschied zwischen "emulierter" und "natürlicher" Schwerkraft abzielten: Dies sind Missverständnisse. Gravitation ist eine Krümmung der Raumzeit, sei es durch "Beschleunigung" oder durch "in einem Gravitationsfeld sein" - der Unterschied zwischen beiden ist nur ein Unterschied in der Sichtweise, wie die Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie besagt. Die berühmte Person im Fallaufzug (sprich: geschlossenes System) kann nicht sagen, ob sie sich in der Schwerelosigkeit oder im freien Fall auf der Erde befindet. Es ist physikalisch nicht zu unterscheiden, es ist identisch. Ebenso könnte eine Person in einem beschleunigenden Aufzug nicht erkennen, ob sie in der Schwerelosigkeit beschleunigt oder in einem Schwerefeld stillsteht. Es ist physikalisch identisch. Keiner von ihnen ist mehr oder weniger nachgeahmt oder natürlich.

Allerdings "krümmt" eine Kreisbewegung für die Bewohner natürlich die Raumzeit so, dass sie etwas andere Beschleunigungen wahrnehmen, wenn sie sich bewegen (die Coriolis-Kräfte) als auf der Erde; aber das ist ein (quantitativer) Unterschied im Vektor, keine wesentlich andere Angelegenheit, die Menschen beeinflussen oder unsere Gene beeinflussen würde. Es sei denn, Sie neigen dazu, schwindelig zu werden, wenn Sie sich schnell vorwärts und rückwärts bewegen - das könnte Ihre Fortpflanzungschancen in einer Raumstation verringern ;-).

Ich schätze die Klarstellung und ich mag, wie es geschrieben ist. In Anbetracht dessen, dass die Schwerkraft eine Krümmung der Raumzeit ist (Einstein?), scheint die Art und Weise, wie der Stanford-Torus die Schwerkraft bereitstellt, irgendwie ziemlich sicher zu sein. Über die Strahlenbelastung: Nehmen wir an, diese Leute hätten bereits eine Lösung dafür.

Je größer das Habitat ist, desto geringer ist der Unterschied, da Coriolis-Effekte mit niedrigerer Drehzahl abnehmen und ein größeres Habitat langsamer rotieren kann und immer noch 1 g am Rand hat.

Ich denke, der größte Unterschied wird darin bestehen, dass die Schwerkraft variabel sein wird , wobei die höchste Schwerkraft am Rand des Habitats abnimmt, wenn Sie in Richtung Zentrum gehen, und Null an der Nabe. Das bedeutet, dass Menschen einen Teil ihres Tages in normalem G und einen Teil in niedrigem oder keinem G verbringen können, abhängig von den Aktivitäten, die sie ausführen.

All diese Überlegungen rund um dieses Szenario setzen die Ähnlichkeit zwischen der tatsächlichen Schwerkraft aufgrund einer Masse und der Winkelgeschwindigkeit und dem Trägheitsmoment aufgrund des Drehmoments des rotierenden Torus voraus; davon gibt es keinen Vergleich.

Die Schwerkraft saugt und das Drehmoment drückt (oder bläst: p), sodass jedes wahrgenommene "Symptom" der Schwerkraft ein Placebo wäre, das durch ständigen Kontakt mit dem rotierenden Körper ausgelöst und aufrechterhalten wird.

Notwendigerweise müsste man die Innenfläche des Torus nicht verlassen, um von der Simulation der Schwerkraft zu profitieren. Wenn man sagen würde, über die Seite greifen, würden sie entlang des Kraftvektors F nach außen geschleudert werden.

Die menschliche Natur ist, was sie ist, und neugieriger als Katzen; um die Frage im OP zu beantworten: "Wie viele Generationen sind erforderlich, damit sich eine Änderung zeigt?" -

Antwort: Dies ist unermesslich oder gleich der Nullmenge, da keine Population lange genug auf dem Torus verbleiben würde, um dies herauszufinden. (Das ist so, als würde man die uralte Tootsie-Pop-Frage stellen.) Um anzunehmen, dass es eine idiotensichere Methode geben könnte, diese neugierigen Abenteurer einzudämmen, müssen wir uns nur auf Murphys Cathode-Ray Corollary beziehen, in dem es heißt: „Ein 500-Dollar-Bild Röhre schützt immer eine 50¢-Sicherung, indem sie zuerst durchbrennt".

tl:dr-Version:

Antwort = i/0

Alles wahr. Deshalb denke ich, dass wir von einer simulierten Schwerkraft und einer echten Schwerkraft (der Erde) sprechen können. Dies ist für ein Videospielprojekt von mir. Die Menschen leben in Kolonien, weil sie nicht die Möglichkeit haben, zur Erde zurückzukehren. Wenn sie es nicht aushalten, sind ihre Möglichkeiten: ihre Kolonie zu verbessern, irgendwie eine andere zu bauen (indem sie Materialien von Asteroiden, anderen Planeten usw. verwenden) und dann zu der neuen umziehen.
Ich weiß, dass wir nicht wirklich wissen können, was mit Menschen passieren kann, wenn sie gezwungen sind, in Kolonien mit künstlicher Schwerkraft zu leben. Spekulative Antworten sind in diesem Zusammenhang ok. Ich möchte ausgefeiltere Spekulationen als die, zu denen ich fähig bin. Allgemeiner Konsens ist, dass diesen Menschen (zumindest aufgrund der Schwerkraft) nichts Interessantes passieren wird, und das habe ich akzeptiert.

Liste sehr schnell erkennbarer Symptome

  • Die Schwäche
  • Ungewöhnliches Blut aus ungewöhnlichem Knochenmark
  • Erhöhte Höhe
  • Geringere Toleranz gegenüber realer Schwerkraft
  • Ungeschicklichkeit?

Liste späterer Symptome

  • Schutz vor Radioaktivität
  • Gigantismus
  • Mentale Muster, die mit kleinen Räumen verbunden sind
Gigantismus, wenn es um größere Menschen geht, wird er nicht durch eine künstliche Schwerkraft verhindert, die so eingestellt ist, dass sie die gleiche ist wie auf der Erde?

Wir haben bereits Beispiele von Menschen, die lange Zeit an Orten leben, die noch größere Unterschiede in der Schwerkraft haben (im Vergleich zu denen, die Bodenstampfer erfahren): Hochseeschiffe.

Soweit ich weiß, gibt es praktisch keine Unterschiede zwischen Menschen, deren Familien seit Jahrhunderten auf den Meeren segeln, und Menschen, deren Vorfahren seit Generationen an Land gehen.

Worin könnten diese Änderungen bestehen?

Vielleicht spricht im Weltraum jeder wie ein Seemann? :-)

Denken Sie daran, dass dies die emulierte Schwerkraft ist. Der Planet Erde hat die Schwerkraft, die er aufgrund seiner Masse hat. Ich dachte, jemand könnte etwas zu emulierter Schwerkraft im Vergleich zur Erdgravitation sagen, aber es scheint, dass jeder denkt, dass emulierte Schwerkraft funktional gleichwertig mit Erden und ein sicherer Ersatz ist. Ok, es ist eine Antwort. Eigentlich dachte ich das auch, aber ich wollte sehen, ob es noch etwas gibt, das mir nicht bewusst ist.
@HatoruHansou Soweit uns bekannt gibt es keine Unterschiede. Wir werden es jedoch nicht wirklich wissen, bis wir es wirklich ausprobiert haben!
@HatoruHansou Das Hauptergebnis der speziellen Relativitätstheorie ist, dass "Schwerkraft" aufgrund von Beschleunigung und "Schwerkraft" aufgrund eines massiven Körpers nicht zu unterscheiden sind. Wenn die Beschleunigung auf Rotation zurückzuführen ist, können Sie die Rotation erkennen, und sie hat einige Auswirkungen, aber größtenteils keine sehr wichtigen.
(Oops, mein Fehler, die allgemeine Relativitätstheorie befasst sich mit Beschleunigung; die spezielle Relativitätstheorie gilt nur für Trägheitssysteme)

Ich bin mir nicht sicher, ob die emulierte Schwerkraft viel bewirken würde, aber die Gesamtstärke der Schwerkraft hätte sicherlich eine.

Wenn die Schwerkraft schwächer wäre, dann wären auch die Menschen an Bord schwächer. Die Dichte ihrer Knochen wäre auch geringer, sodass sie im Vergleich zu einem Erdbewohner gebrechlich wären. Wenn sie zur Erde zurückkehrten, würden sie es schwer haben, sich fortzubewegen. Es kann auch einige andere gesundheitsbezogene Auswirkungen geben, die ihre Lebensdauer verkürzen könnten. Wie viel von einer Änderung würde jeder vermuten.

Auf der anderen Seite, wenn die Schwerkraft stärker war, dann werden die dort geborenen Menschen stärker als der durchschnittliche Erdbewohner. Sie wären in der Lage, auf der Erde große Kraftakte zu vollbringen und im Allgemeinen alle anderen wie einen Schwächling aussehen zu lassen.

Diese Effekte würden in der ersten dort geborenen Generation oder bei Menschen, die dort sehr lange Zeit verbracht haben, vorhanden sein.

Das ist der Grund, eine der Erde möglichst ähnliche Schwerkraft zu haben. Aber diese Schwerkraft wird nicht auf die gleiche Weise erzeugt. Also dachte ich, was kann mit Menschen passieren, wenn sie sich mit einer solchen Schwerkraft entwickeln? Theoretisch sollten Dinge, wie ihre Knochen schwächer werden, nicht passieren, wenn sie das gleiche oder sehr ähnliche Gewicht wie auf der Erde wiegen.
Wie würde sich eine langfristige Exposition gegenüber künstlicher Schwerkraft (wie sie von einem Stanford-Torus erzeugt wird) auf die menschliche Evolution auswirken?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v