SEGUIMENTO: O volume da humanidade ... se todo o espaço em nossos átomos for removido
>Um pouco atrás eu escrevi um pequeno artigo divertido sobre o volume total ocupado por pessoas neste planeta . Foi uma daquelas perguntas inúteis que às vezes penso e percebi que há uma maneira relativamente fácil de descobrir. Sei que não sou o único de forma alguma, mas acho que tive algumas aplicações bastante incomuns para esse conhecimento (graças ao meu amigo Randall )
Esse volume, aliás, é de cerca de 470 milhões de metros cúbicos. Uma quantia decente; se você quisesse uma caixa cúbica grande o suficiente para enfiar todos os humanos sem ar entre eles, teria que ter 770 metros de lado. Isso é três vezes a altura da água na Baía de São Francisco até o topo das torres da Ponte Golden Gate (supondo que seu Human Cube ™ flutuaria ... o que ocorreria, um ponto bastante importante que faço nesse artigo).
Então, sim, a matemática e os conceitos eram divertidos de jogar.
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Mas!
No Twitter, um casal do pessoas Perguntou sobre quanto volume ocuparíamos se todo o espaço em nossos átomos também fosse removido. Huh! Eu poderia ter me chutado quando vi isso; Não pensei nisso quando escrevi o artigo, mas parece uma questão óbvia em retrospecto (bem, óbvio para mim, um completo idiota da ciência e da matemática). Em meus cálculos, eu apenas assumi que todos nós seríamos esmagados juntos sem ar entre nós, mas isso adiciona um macaco na chave. Um divertido, então, vamos ver.
Um átomo é principalmente um espaço vazio. Os elétrons zunem em torno do núcleo bem longe, relativamente falando. Uma analogia: se um átomo tem o tamanho de um estádio de futebol, o núcleo seria do tamanho de uma uva na linha de 50 jardas. Os elétrons mais próximos estariam todos na seção de sangramento nasal das arquibancadas*.
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Então, se você remover todo aquele espaço vazio, basicamente esmagando os elétrons no núcleo, quão mais denso isso seria?
Bem, temos um exemplo disso no universo real: estrelas de nêutrons . Eles são os núcleos de estrelas massivas que entram em colapso após a própria estrela explode . Em certo sentido, os elétrons realmente são esmagados contra os prótons no núcleo para criar nêutrons (não se esqueça de adicionar uma pitada de antineutrinos ou então sua receita não funcionará ) Estes então se juntam essencialmente sem espaço entre eles!
Então, se soubermos a densidade das estrelas de nêutrons, podemos descobrir quanto volume ocuparíamos se fôssemos compactados de forma semelhante.
E nós fazemos. Grosso modo, material de estrela de nêutrons (apelidado de neutrônio, uma palavra que adoro) tem uma densidade de cerca de 1014gramas por centímetro cúbico - isso é 100 trilhões, ou 100.000.000.000.000 gramas. Isso depende de muitos fatores, então podemos tomar este número como uma estimativa da ordem de magnitude, provavelmente dentro de um fator de 10. Perto o suficiente, então vou apenas continuar com ele.
A massa total dos humanos na Terra é de cerca de 470 trilhões de gramas. Portanto, essa matemática é fácil! Isso significa que se fôssemos transformados em neutrônio, ocuparíamos cerca de 4,7 ccs. É um cubo de 1,6 centímetros de lado, um pouco menos do que o tamanho da ponta do meu dedo mindinho até a primeira articulação. Se fosse uma esfera, seria do tamanho de uma bola de chiclete†.
Bem agora. Isso é humilhante.
A propósito, a gravidade que você sentiria daquela Human Neutronium Ball ™ se a segurasse em sua mão (se pudesse segurá-la em sua mão) seria cerca de 30.000 vezes a gravidade da superfície da Terra. Isso é, hum, muito. Melhor não chegar muito perto; a marés vai rasgar sua mão. O resto de vocês também não se sairá muito melhor.
Por curiosidade, calculei a velocidade de escape da Human Neutronium Ball ™ também. Esta é a velocidade que algo deve se mover para evitar cair de volta no objeto; por exemplo, se você jogar uma pedra a 11 quilômetros por segundo, ela voará para longe da Terra para sempre, nunca caindo de volta (qualquer coisa menos do que isso e a gravidade da Terra acabará por desacelerá-la até parar e, em seguida, puxá-la de volta). A velocidade de escape depende da massa do objeto e de seu tamanho. Fazendo a matemática , Descobri que a velocidade de escape da Human Neutronium Ball ™ é de apenas 77 metros por segundo!
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Isso não é muito, apenas 277 quilômetros por hora. Mais rápido do que as velocidades das rodovias, mas apenas por um fator de 3 ou mais. Eu esperava que fosse muito mais alto, mas então percebi que a bola é pequena, com apenas 1 cm de raio. A gravidade diminui com o quadrado da distância, então quando você estiver a 10 cm dela, a força que você sente caiu em 100 metros. Saia 100 metros e a força da gravidade que você sentiria cairia em 100 milhões. Portanto, você não precisa ir muito longe para sentir muito menos gravidade, o que se traduz em uma velocidade de escape mais baixa. Huh.
De qualquer forma, voltando ao volume, uma forma alternativa de pensar em tudo isso é que, enquanto os humanos ocupam um volume cúbico de aproximadamente três quartos de quilômetro de lado, uma quantidade equivalente de estrela de nêutrons teria apenas 1,6 cm de lado. Coloque-os um ao lado do outro e você nem perceberá o cubo da estrela de nêutrons.
… Ou você faria? Se você realmente tentasse isso (retirando a quantidade adequada de estrela de nêutrons, que tem suas próprias dificuldades, ou comprimindo todos os humanos como algum vilão de Bond de próximo nível ou Doutor quem vilão), aquele cubinho cairia direto na Terra! A superfície da Terra tem uma densidade tão baixa em comparação com a Human Neutronium Ball ™ que a gravidade do nosso planeta a puxaria direto para o centro, quase em queda livre. Para o neutrônio, a Terra está perto do vácuo. Um fantasma.
Se o seu cérebro não foi suficientemente exercitado (ou exorcizado) por tudo isso, deixe-me virar de novo. Se um pedaço de estrela de nêutrons do tamanho de um cubo de açúcar tem a mesma massa de toda a humanidade, pense na massa de uma estrela de nêutrons inteira, com 20 quilômetros de diâmetro! Normalmente, eles têm quase tanta massa neles quanto o sol. O sol. Em uma bola do tamanho de uma cidade decente.
Eu já disse isso e vou dizer de novo: CIÊNCIA! Eu amo essas coisas
P.S. Uma versão deste artigo (e a original sobre o volume total da humanidade) apareceu pela primeira vez no meu boletim informativo de Bad Astronomy . Às vezes eu brinco com as ideias lá e depois as expendo para o blog. Eu também tenho muitas outras coisas divertidas lá.
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* Esta é uma analogia, veja bem, e a realidade é um pouco mais complicada. Você precisa da mecânica quântica para fazer isso direito, e felizmente um bom amigo meu fez um vídeo sobre isso :
† Digamos que seu Humanity Crushing Device ™ não seja tão bom quanto o folheto de vendas prometido, e só pode esmagar as pessoas a anã branca densidade. Ainda é fenomenalmente denso, mas apenas cerca de 108gramas por cc - um milionésimo da densidade da estrela de nêutrons. Isso seria um cubo de apenas cerca de 1,6 metros de lado. Tenho altura média, cerca de 177 cm, então este cubo seria mais curto do que eu! Ainda assim, se você continuar lendo o texto principal acima, pode entender porque eu não gostaria de estar perto dele.