首页 >> 物理 >> 文章

[what if]第148期:吃出一个大太阳Comments>>

发表于 2016-05-03 10:49 | Tags 标签:,

提问:

地球上所有人每天吃进肚子里的东西按卡路里来算相当于太阳发出的热量的百分之多少?如果想要使这两者相等,那么我们的日常食谱需要进行怎样的修改?

——James Mitchell

回答:

0.000000000065%。

easy

(人生目标:有足够多的吉百利奶油彩蛋用来确定其精确的休止角。)

麦当劳的一个巨无霸含有540膳食卡路里,约相当于2250000焦耳。而太阳的输出功率是每秒382,800,000,000,000,000,000,000,000,焦耳。[1]凭这一点我们就该清醒地意识到光多吃一点汉堡包是没有用的。

为什么会这么难呢?

太阳绝大部分的质量集中在核心周围,那里发生的聚变反应将氢原子聚合成氦原子,并释放出大量能量。按体积来算太阳的核心其实产生的能量并不多——一小块核心物质产生的能量和相同大小的爬行动物[2]身体产生的热量相当,比恒温哺乳动物要少一些。不过由于太阳体积太过巨大,所有这些热量加在一起[3]导致太阳的温度远高于爬行动物。[来源请求]

actualsize

(你的屏幕太小了,所以无法显示出整个太阳。)

就算爬行动物的产热速度和太阳相当,但如果它不吃不喝几个星期或者几个月就会耗尽能量而饿死。相比之下太阳已经燃烧了数十亿年,并且还将持续燃烧数十亿年——因为核聚变能够产生的能量远远多于脂肪或肌肉代谢。

那到底多多少呢?神奇的是,我们仅仅通过我们了解的动物常识就能得出一个很接近的估计数字来。动物仅靠自身的脂肪储备只能撑几周——或许有些蛇能撑个几个月——而太阳则可以撑大约100亿年,这里相差了约1000亿倍。一个蛇肉巨无霸所含的能量和巨无霸大小的太阳核心物质所含的能量之间差不多也是这么个比例。[5]

snakemeat

(还记得那年麦当劳又重新开始卖McRib了,但是他们忘了应该加的是肋排“肉”)

如果我们想通过吃足够多食物的方法追上太阳的产热速率,那我们要吃很多很多东西。普通人一天摄入约几千卡路里的能量,而且要提高这个数字并不容易,毕竟我们不都是巨石强森。所以为了实现目标,我们需要更多的人。

这篇文章的最后,我们假想了一个充满宜居星球的星系,每个星球上都有70亿个前任联邦总律师Ted Olson的克隆体(不要问我为什么是他……)。如果这些Ted每天摄入平均水平的热量,整个星系加在一起仍然不及太阳。事实上我们需要大约1000个这样满是汉堡狂人Ted Olson的星系才能达到我们的目标。

更重要的一点是如何把这些食物分散到每个星系中去。因为如果所有的食物都堆在一个地方,你可就有大麻烦了。

由于食物的能量密度远低于太阳,因而为了赶上太阳的能量输出你需要准备许许多多的食物。太阳几天的能量输出就抵得上地球大小的球形汉堡包,而太阳整个生命周期中释放出来的能量换算成汉堡包的话,体积将会远远超过太阳本身。事实上,它的质量会比银河系中央的超级黑洞[6]还要大。

所以结论是:如果你真的想通过给人吃汉堡包的方式追上太阳的能量输出,那你需要考虑开一些星际分店。

franchises

(鉴于那些分店只出售快餐给那些乐于提起大诉讼的律师,所以我很怀疑你能否说服谁去买下这些分店。)

注释:

[1] 这个单位又名瓦特。难得有这么一个美国常用单位和国际单位如此亲近,不过别忘了当我们接下去用千瓦时(以及毫安时)计算储存的能量时,一切又变得糟糕了起来。

[2] 有一个维基页面把太阳的单位体积产热量和新鲜的堆肥相提并论,不过堆肥产生的热量和其温度有关——因为温度太高的话会杀死堆肥中产生营养物质的微生物。

[3] 物体越大表面积就越大,而表面积越大散热也越快。不过由于表面积和半径的平方成正比,而产热物质的质量和半径的立方成正比,因此总的来说越大的物体越热。

[5] 如果你真的仔细去算这个比率的话,你会发现太阳/巨无霸所含的能量比率要比寿命之比略低一些。这一部分是因为动物体内有骨头、大脑之类的东西,而这些东西又无法像脂肪一样有效地转化为热量。

[6] 于是就会产生一个新的黑洞,或许整个银河系的中心位置都会发生改变。这些仅仅是基于我所知道的东西推测所得,其实我很想先玩一会儿沙盒宇宙游戏来看看会发生什么,之后再做出判断。

关于

原作:http://xkcd.com/

编译:猪的米

xkcd及衍生系列What if系列:http://songshuhui.net/archives/author/xkcd

在漫画原作上以鼠标悬停在图片上之后,会显示一段隐藏的文字。不想让大家错过这么独特的彩蛋,我们将文字放在了漫画下方,这样处理确实不那么酷……

关于翻译,无论是xkcd主站漫画还是衍生系列What if,译者常常要面临“这个梗讲的到底是什么?”、“这个梗怎么用汉语讲才传神”甚至是“这到底是不是一个梗”的挑战。如果你发现这里发布的编译作品有错误,亦或是你有更好的翻译版本,非常欢迎留言告知,或投递至邮箱:contact@songshuhui.net。

0
相关文章