Physicinweb
Чудовища и закон масштаба
Рассмотрим пример. Если бы Кинг-Конг существовал на самом деле, он никак не мог бы терроризировать Нью-Йорк. Наоборот, при первой же попытке шагнуть у него сломались бы ноги. Дело в том, что, если взять обезьяну и увеличить ее пропорционально в десять раз, ее вес при этом увеличится пропорционально объему, т.е. в тысячу раз (10 х 10 х 10 = 1000). Итак, обезьяна стала в тысячу раз тяжелее. Но ее сила увеличилась пропорционально толщине костей и мускулов. Площадь сечения костей и мышц увеличивается пропорционально квадрату линейной величины, т.е. вдесятеро (10 х 10 = 100). Другими словами, если Кинг-Конг будет в 10 раз больше обычной обезьяны, то он будет превосходить ее силой всего в сто раз, а весить в тысячу раз больше. Таким образом, при увеличении размера обезьяны вес растет гораздо быстрее, чем сила. Если говорить относительно, то Кинг-Конг окажется в 10 раз слабее обычной обезьяны. Вот почему его ноги сразу же сломаются.
Помню, как в начальной школе наш учитель удивлялся силе муравья, способного поднять лист, во много раз более тяжелый, чем сам муравей. Учитель делал из этого вывод, что будь муравей размером с дом, он мог бы легко поднять и унести этот дом. Но это предположение неверно. Причина та же, что и в случае с Кинг-Конгом. Если бы муравей был размером с дом, его ноги тоже сломались бы. Если увеличить муравья в тысячу раз, он станет в 1000 раз слабее обычного муравья и потому рухнет под собственным весом. (А также задохнется. Муравей дышит через отверстия в боку. Площадь сечения воздушных каналов растет как квадрат радиуса, а объем муравья — как куб радиуса. Таким образом, муравей в 1000 раз больше обычного будет получать в 1000 раз меньше воздуха, чем необходимо для нормального снабжения кислородом мускулов и тканей тела. Кстати говоря, именно поэтому чемпионами в фигурном катании на коньках и гимнастике становятся, как правило, люди небольшого роста, но нормальных пропорций. Они обладают большей мускульной силой на единицу веса, чем высокие люди.)
При помощи закона масштабирования мы можем также определить примерные параметры животных на Земле и, вероятно, инопланетян в космосе. Тепло, излучаемое живым организмом, пропорционально площади его поверхности. Следовательно, при увеличении животного в 10 раз его теплопотери вырастут в 100 раз. Но количество тепла в теле пропорционально его объему и поэтому вырастет в 1000 раз. Следовательно, крупные животные теряют тепло медленнее, чем мелкие. (Именно поэтому зимой у нас первыми замерзают пальцы и уши — у них максимальная относительная площадь поверхности; именно поэтому маленькие люди замерзают быстрее, чем крупные. Этим же можно объяснить, почему газеты сгорают очень быстро — у них очень большая относительная площадь, а толстые поленья горят медленно — у них площадь поверхности относительно невелика.) Этим объясняется также, почему киты в Арктике имеют каплевидную форму — из всех геометрических форм минимальной площадью поверхности на единицу массы обладает сфера. И почему насекомые в теплом климате могут себе позволить произвольную форму с относительной большой площадью поверхности на единицу массы.
В фильме киностудии Диснея «Дорогая, я уменьшил детей» в се члены семьи уменьшаются до размеров муравьев. Начинается гроза, и мы видим, как в микромире крохотные капли падают в лужи. На самом деле дождевая капля с точки зрения муравья должна выглядеть не крохотной капелькой, а громадной водяной полусферой. В обычном мире полусферический объем воды будет нестабилен и растечется под собственной тяжестью, но в микромире сила поверхностного натяжения относительно велика и легко удерживает воду в полусферическом объеме (представьте себе каплю на листе).
Источник
10 существ, которые будут доминировать на Земле, если человек исчезнет
Сценариев гибели человечества предостаточно – на Землю может упасть гигантский метеорит, может случиться ядерная война, неизвестный вирус также может «выкосить» всех хомосапиенсов за считанные месяцы. В общем, произойти всё может в духе любого постапокалиптического блокбастера.
Естественно, возникает ряд вопросов: Что же будет происходить на Земле, если вдруг нас – людей не останется? Какая цивилизация придет на смену нашей? Что это будут за существа, и как они будут выглядеть? Каким будет их развитие? Закончат ли они, в итоге, так же плохо, как и мы или избегут наших ошибок?
Если представить гипотетически, что человек действительно вымрет, его господствующую роль на Земле займут не фантастические гуманоиды с других планет. Властвовать на обновленной планете будут земные существа. Какие? Давайте разбираться.
Крысы
О да, крысы любят катастрофы! Неважно, где, как, при каких обстоятельствах — если случилось глобальное, масштабное бедствие, будьте уверены: крысы будут там. В момент вымирания человечества крысы начнут захватывать города, пожирая все на своем пути.
По словам Ричарда Докинза, британского ученого-этолога, биолога, изучающего процессы эволюции, когда крысы съедят все, что осталось от людей (и нас самих, и нашу пищу), а потом могут начать резко эволюционировать. Процесс будет следующим: апокалипсис вызовет резкий всплеск роста популяции крыс, но когда пища закончится, им придется бороться друг с другом. Это приведет к стремительной смене генераций крыс. Если катастрофа, уничтожившая людей, связана с радиацией, то крысы начнут мутировать буквально на глазах. Этому поспособствует и вновь обретенная изоляция одних популяций крыс от других в пост-человеческом и пост-транспортном мире. Иными словами, настанут идеальные условия для эволюции.
Учитывая, что социальные структуры крыс достаточно развиты, и эти грызуны обладают высоким уровнем интеллекта, у них неплохие шансы занять место человека на планете. Конечно, это займет миллионы лет, но Ричард Докинз уверен: разумные существа будущего, произошедшие от крыс, реальнее, чем мы думаем.
Медведи
Человек, конечно, не самый сильный хищник, но уж точно хищник-виртуоз. Крупные и опасные звери отступили перед оружием, которое мы изобрели для защиты собственной жизни. Но стоит только вывести из игры человека, на авансцене появятся такие животные, как львы, тигры и медведи, готовые сражаться за выживание. Если их оставить на достаточно продолжительное время в состоянии борьбы за доминирование на планете, они начнут эволюционировать, развивая свой интеллект. Такого мнения придерживает Эшли Беннисон, молодой ученый из Эксетерского университета в Англии. В интервью изданию PS Mag он отметил, что из крупных млекопитающих считает медведей наиболее перспективными кандидатами на господствующую роль на планете.
Дело в том, что с исчезновением человека увеличится количество травоядных животных (представьте, сколько «освободится» особей, которых мы ежедневно поглощаем), что, в свою очередь, расширит меню для хищников — и сделает их еще сильнее. На фоне этого пищевого изобилия умные млекопитающие получат хорошие шансы для развития. Именно богатство и доступность пищи способствовала скачку, который проделал человек от «достаточно умных хищников-собирателей приматов» до современного человека. Такой же скачок могли бы совершить и медведи.
Собаки
Если вы бывали в развивающихся странах, то наверняка видели, что собаки уже «руководят» отдельными участками планеты. В больших городах типа Мумбаи огромные стаи одичавших собак оккупировали некоторые районы, из-за чего в ночное время туда просто невозможно зайти. Только лишь в этом городе за период 1994—2015 гг. более 1,3 млн человек подверглись нападению собак, включая 434 летальных случая. При этом номинально считается, что городом управляют люди.
Как только людей уничтожит какой-нибудь смертельный вирус, собаки смогут занять города. Руины мегаполисов наводнятся гигантскими собачьими стаями. Бывший «друг человека» будет рыть траншеи и сражаться с крысами за остатки мяса. Глобальная катастрофа могла бы спровоцировать массовый рост популяции собак, и это привело бы к любопытным последствиям.
Уже сейчас собаки известны как одни из самых умных животных. У них непростые социальные отношения, они испытывают эмоции, во многом схожие с эмоциями человека, например, способны к сопереживанию. Мозг собаки — это, выражаясь метафорически, плодотворная почва для интеллектуального развития и эволюции. Как минимум, стаи собак смогут контролировать наши разлагающиеся города лишь за счет своего количества.
Муравьи
Оставив мир млекопитающих, обратимся к насекомым. Муравьи, конечно, не похожи на созданий, способных заменить человека на Земле. Однако не стоит обманываться на их счет: возможно, именно муравьи будут управлять планетой в будущем.
Вдумайтесь: на сегодняшний день планету населяют триллионы муравьев, тогда как людей всего лишь 7,3 млрд. Их суммарный вес — если можно было бы поместить на чашу весов всех людей и всех муравьев — значительно превышает наш. И они уже выигрывают у многих других существ по части развития интеллекта.
Да, каждый муравей по отдельности пока что не может сравниться с некоторыми животными, но если брать целый муравейник, то речь идет о коллективном разуме. Коллективное сознание муравьев — сложное явление. Колонии муравьев уже научились выращивать различные виды грибов, а также разводить тлей в качестве домашнего скота.
Муравьи используют военную тактику: например, выдвигая на передовую наиболее слабых членов колонии, оставляя в тылу самых мощных и боевых особей. У них есть все средства, чтобы расширяться и захватывать территории. На данный момент существует супер-колония муравьев, охватывающая почти всю территорию Калифорнии, ведущая затяжную войну с аналогичной по масштабу колонией в Мексике. Было бы сложно не увидеть здесь параллели с человечеством.
Свиньи
«Планета свиней» звучит как название какого-то дикого фильма, хотя это гораздо ближе к реальности, чем, например, «планета обезьян». На сегодняшний день на планете осталось не так много обезьян, а вот свиней несравнимо больше — их просто огромное количество. И они вовсе не так глупы и не так просты, как кажется. Социальные структуры свиней непростые, а сами особи демонстрируют эмпатию. Они используют социальное воздействие, способны манипулировать другими свиньями, обладают долгосрочной памятью и учатся с поразительной скоростью.
Кроме того, свиньи — одни из тех немногих животных, которые спариваются ради получения удовольствия. По некоторым оценкам, свиньи даже более интеллектуально развиты, чем собаки. Один рывок к огромной, глобальной популяции — и свиньи смогут достичь той ступени, на которой находимся сейчас мы.
Осьминоги
Пока они не на блюде, внушают ужас: они очень сильные, умные, ловкие. Они способны обучаться путем наблюдения и могут использовать психологические ухищрения. Мозг осьминога — один из самых высокоразвитых среди беспозвоночных, вдобавок он расположен вокруг пищевода, т. е. даже выстрел в голову не сразит моллюска. Однако причины, по которым осьминог может занять место человека, совсем другие. И они поистине устрашающи.
Относительно размеров тела, у осьминогов довольно большой мозг. А еще у них крупные глаза, с хрусталиком, похожие на человеческие, которые позволяют видеть примерно так же, как видим мы. Определенное превосходство добавляет человеку наличие большого пальца на руках. У осьминога целых восемь подобных инструментов: их щупальца куда более функциональнее, чем наши руки.
Осьминоги наблюдают за поведением друг друга, осваивая новые повадки — это может быть хорошей основой для создания сложных социальных отношений, формирования сообщества осьминогов на костях человеческого рода. В общем, осьминоги настолько перспективны для мирового господства, что биолог, профессор Рассел Бёрк, удивляется, почему они еще не захватили мир.
Еноты
Если вы считаете, что еноты совсем не похожи на человека, вы заблуждаетесь. Большинство живых существ оказалось в этом списке, потому соответствуют двум важным критериям: у них сложные социальные структуры и развитый интеллект. Все это есть и у енотов. К тому же они уже сталкивались с теми сложностями, которые испытывает человек — особенно в городской среде. Как только эти сложности вдруг возникнут — допустим, будет происходить медленно развивающийся апокалипсис — еноты будут готовы к эволюционному скачку, к мутациям, которые помогут развить интеллект.
Да, вероятность того, что еноты эволюционируют до такой степени, что начнут возводить небоскребы и проектировать автомобили, невелика. Но мысль о том, что они смогут плавно развиться в какие-то более крупные формы, склонные к доминированию, реальна. Как и крысам, енотам потребуются миллионы лет для подобной эволюции, но если человечество исчезнет, эти годы пролетят незаметно.
Тараканы
Именно эти малоприятные создания действительно могут перенести ядерный взрыв, а 10% тараканов вообще не восприимчивы к смертельным дозам радиации. Тараканы развиваются с бешеной скоростью: например, они выработали устойчивость к токсичным средствам дезинфекции всего за десятилетие. Это все равно как если бы иммунитет человека всего за несколько поколений стал невосприимчив в цианистому калию. Да, и размножаются они тоже невероятными темпами.
Выходит, тараканы не только способны выжить после ядерной войны, но и достойно поддержать свою популяцию. Смогут ли они достичь человеческого уровня в развитии интеллекта? Вряд ли. Но дайте им пару миллионов лет для развития безо всякой конкуренции — и кто знает.
Обезьяны
Обезьяны не могут похвастаться большой популяцией, количество особей большинства видов немногочисленно. По этой причине у них не так много шансов доминировать на планете, как, скажем, у собак. Однако стоит подумать и о таком сценарии: что, если апокалипсис станет следствием какой-нибудь программы по защите обезьян, в ходе которой невероятно увеличится их численность? Тогда, действительно, не придется ждать, пока остынет тело последнего человека, чтобы обезьяны захватили власть.
Крупные приматы — гориллы, шимпанзе, орангутанги, бонобо — очень умные. Действительно умные. Их можно обучить языку жестов и другим видам коммуникации. В их сообществе сложнейшая иерархия, достойная конкуренции с человеческой. Они используют инструменты, проявляют эмпатию, способны обучаться, наблюдая за другими, и могут планировать. Известны случаи, когда обезьяны охотились с оружием.
Они почти такие же, как мы, только крупнее. У них уже есть все, чтобы догнать человека в интеллектуальном развитии. Вернее, кое-что им все-таки еще требуется: полное отсутствие человека на планете. Так, если случится ядерный взрыв, обезьяны вымрут вместе с нами. Но если появится вирус, который убивает только человека, и убьет поголовно всех, то наступит эпоха обезьян.
Вольбахия
Это бактерия-паразит, и у нее есть шансы управлять миром не только тогда, когда вымрет человечество. У нее есть эти шансы уже сейчас. Вольбахия руководит судьбой тысячей особей. Бактерии живут внутри клеток насекомых (почти у 2/3) и членистоногих, и власть их над своими хозяевами поразительна. Так, бактерии могут поменять пол существа (!) с мужского на женский, увеличив свои шансы на распространение (с помощью яиц, которые откладывают самки).
Находясь внутри более сложных организмов, они способны убить эмбрион, если это самец, или изменить семя таким образом, что оно будет способно к зачатию только самок. Они могут встраиваться в ДНК хозяина, вызывая различные эволюционные мутации. Иными словами, в их руках — эволюция многих существ. Конечно, вольбахия не опасна как организм, способный к интеллектуальному развитию. Но в постапокалиптичном мире этот интеллект им может и не понадобиться, чтобы решить судьбу других созданий и стать доминирующим живым существом на планете.
Источник