En la película Pacific Rim , vemos el comienzo de una invasión extraterrestre utilizando formas de vida móviles muy grandes.
Dado que queremos una forma de vida lo más grande posible con los siguientes rasgos:
Debe poder moverse por sus propios medios a una velocidad máxima mínima de 45 km/h durante al menos 2 minutos antes de necesitar descansar (reducir a una velocidad de duración indefinida). Es decir, capaz de dejar atrás a un humano a pie a máxima velocidad.
Debe ser capaz de moverse por sus propios medios a 10 km/h durante un mínimo de 48 horas, es decir, capaz de dejar atrás a un humano a pie en el transcurso de este tiempo.
Debe poder vivir y funcionar en la superficie terrestre de la Tierra durante al menos 14 días (en ausencia de acciones hostiles) con plena eficacia. Bonificación por poder nadar.
Debe crecer hasta su tamaño operativo durante cualquier período de tiempo de 25 años o menos, no debe construirse, aunque su primer bloque de construcción/célula/unidad funcional puede construirse/diseñarse. Puede ser gestado en uno de su propia especie como padre o en un útero artificial, pero debe hacer el trabajo de crecer por sí mismo, provisto solo de materias primas y energía.
Debe ser capaz de (e inclinado a) infligir un daño significativo a la infraestructura humana y las poblaciones, utilizando medios no bioquímicamente específicos (es decir, sin toxinas) durante toda su duración operativa efectiva. Si está armado con armas de proyectiles/incendiarias, debe estar equipado con suficiente capacidad de cargador para durar 14 días de combate o ser capaz de reabastecerse en el campo utilizando los recursos encontrados.
La evolución no es una preocupación. Estos son seres creados, por lo que siempre que puedan crecer a partir de una sola unidad, pueden incorporar elementos de diseño que no están disponibles para las criaturas meramente evolucionadas.
Debe ser resistente a las armas humanas convencionales (es decir, no nucleares) de la era actual (C2016) y debe poder absorber cualquier cantidad práctica de fuego de las armas de fuego estándar portátiles y al menos un impacto directo de un tanque. arma basada o al menos una carga de cualquier ordenanza convencional de cualquier avión de combate y todavía siguen siendo al menos parcialmente efectivos en combate.
¿Qué tamaño de forma de vida podríamos tener de manera realista y, en términos muy generales, qué química y plan corporal necesitaría para cumplir con todos estos criterios, si todos pueden cumplirse? ¿Cómo (si es que lo hace) obtendría energía adicional para operaciones continuas? ¿Son realistas los kaiju de Pacific Rim?
Se dará preferencia a las respuestas que puedan justificar una mayor capacidad de combate, duraciones operativas más largas y un tiempo de producción más corto para una determinada magnitud de masa y volumen corporal.
EDITAR
Piense fuera de la caja aquí, muchachos. No se sienta limitado por la química de los CHO o los planes corporales de los vertebrados. Si se puede justificar algún tipo de nanotecnología de Von Neumann hecha de metal y alimentada por reactores atómicos, adelante. ¿Debería parecerse el cuerpo a una estrella de mar, a un ciempiés, a un erizo de mar oa alguna otra cosa?
Actualmente estoy escribiendo un artículo sobre un tema similar, observando cómo la gravedad afecta la evolución de la vida extraterrestre (tamaño y estructura interna). Por lo tanto, puedo ofrecerle algunos consejos sobre cómo un animal móvil está limitado en la Tierra, pero me temo que este asunto es lo suficientemente complejo como para introducir el problema de cuánto daño podría soportar la criatura, o cómo debería ser diseñada.
En primer lugar, Hokkanen estimó que la masa máxima que puede obtener un organismo compuesto por los mismos músculos y huesos que el resto del reino animal es de alrededor de - kg. Si llevaras a la naturaleza a los límites de esta manera, la energía requerida solo para sostener este organismo sería enorme: según la ley de Kleiber , la energía metabólica escala como masa a la potencia de .
Digamos que descuidamos la enorme energía requerida para mantener este ser vivo por el momento, y queremos encontrar la energía requerida para la locomoción . Todo ser vivo en la Tierra camina utilizando el paso de péndulo invertido . Usando el período natural de la pierna y ampliando el trabajo del artículo con hipervínculo, después de algunos cálculos básicos, encontramos que el trabajo (energía) requerido para un paso es
,
donde m es la masa de la pata, L su longitud y F es el número de Froude , que caracteriza la forma de andar del animal y es igual a . La pierna es el 18% de la masa de un humano, digamos que es el 30% de la masa de tu animal ( kg), para poder soportar su peso. Para un Kaiju de 180 metros de altura, podemos decir que el 40% de eso es la longitud de la pierna. Si quieres que camine a 10 km/h, esto equivale a casi 20 000 julios por paso. (En comparación, un ser humano requiere 150 julios por paso). Si desea que funcione en ráfagas cortas, la energía requerida se duplicaría como mínimo, ya que la energía de un ser humano para correr se duplica aproximadamente en comparación con caminar.
Si quieres que camine durante 48 horas, son unos 150.000 pasos a esta velocidad, lo que nos lleva a un total de . Cuando convierte eso en calorías dietéticas , obtiene "71 veces la energía calórica consumida por Michael Phelps por día cuando entrena para los Juegos Olímpicos", o "310 veces la energía alimentaria recomendada por día para una persona promedio".
Así que nuestro monstruo gastará, según la ley de Kleiber, aproximadamente 180 veces la tasa metabólica basal humana para mantenerse con vida, y con el gasto de caminar, esto llega a . Resulta que un cadáver humano tiene alrededor de 81.500 Calorías de energía, por lo que al alimentarse exclusivamente de humanos, el monstruo tendría que consumir más de quince mil personas por día para sobrevivir.
Esto explicaría el hambre furiosa de Godzilla, supongo.
Obviamente, soy físico y no biólogo, por lo que mi solución demasiado específica solo se aplica a las vacas esféricas en el vacío . Podríamos especular salvajemente sobre otros factores, análisis dimensional, alometría, ciencia ficción que aflojarían o impondrían restricciones adicionales a nuestro monstruo, pero al considerar solo su movimiento en el campo gravitatorio, podemos obtener este interesante juego con los números.
EDITAR : Si deseamos discutir construcciones completamente artificiales, entonces el medio de locomoción más eficiente definitivamente sería rodar . Eso implicaría que el centro de masa no se 'bamboleara', como sucede cuando caminas, y por lo tanto relajaría completamente el límite gravitatorio del tamaño. Sin embargo, una criatura que es completamente esférica o rueda sobre orugas o se arrastra como una serpiente estaría severamente limitada en términos de extremidades disponibles, por lo que no es demasiado efectivo para un arma (inteligente) de destrucción. Cualquier otra locomoción asistida por extremidades se realiza mediante el modelo de péndulo invertido y se aplica el cálculo anterior.
Además, si la criatura funcionara con energía nuclear, podría hacerlo con un reactor relativamente pequeño: una planta de energía en los EE . UU . genera 10,000 veces más energía por día de lo que requeriría nuestro monstruo. La energía que requiere para las funciones básicas en realidad no es tan grande, se reduce a aproximadamente el gasto anual de una secadora de ropa, excepto en un día. Entonces, lo único a considerar es una fuente de energía muy rápida y eficiente: consumir alimentos es obviamente una, aunque en grandes cantidades, pero un reactor nuclear también sería suficiente.
No se trata precisamente de la gravedad tanto como de la altura . Las criaturas naturales más grandes son probablemente tan grandes como pueden ser las criaturas naturales con diseños corporales tradicionales, pero las restricciones en un kaiju diseñado son extraordinariamente relajadas.
En todo momento, un titanosaurio debe ser móvil y competitivo con otros organismos, pero un kaiju se puede cultivar con cantidades arbitrarias de andamios, etc. El límite de tiempo de 25 años es mucho tiempo, considerando que la biomasa aumenta exponencialmente. Un 'kaiju' que consiste solo en bacterias alimentadas con toda la comida que quieren en las cantidades correctas durante 25 años tiene una masa extremadamente grande. (Una E. coli tiene un tiempo de duplicación de alrededor de una hora en medios mínimos, y hay 219000 horas en 25 años. Esto significa que después de 25 años habrá alrededor de 4*10^65000 bacterias, cada una de las cuales pesa alrededor de un picogramo. Las estimaciones de alto nivel para la masa del universo observable son 4 * 10 ^ 70 picogramos. 25 años para un tiempo de gestación es suficiente ).
Considere el exótico 'kaiju', que son solo 500 toneladas de hormigas, todas unidas con pequeños bigotes vivos en una alfombra gigante espeluznante. Está claro que este superorganismo puede volverse casi arbitrariamente grande. Véase Pando , que es más pesado que Godzilla (mucho más pesado) pero más bajo y extendido. El suministro de oxígeno no es una preocupación si se permite tener múltiples pares de pulmones o ventilación convectiva pasiva como un rascacielos (o si es un árbol).
El peso no es una preocupación si te permites extenderte horizontalmente. La respiración no es una preocupación si te permites ser poroso. Los materiales de mayor resistencia (por peso) son Kevlar o Dyneema o lo que sea. Es cierto que estas son resistencias a la tracción, no a la compresión, pero si tiene un tubo que está lleno de agua y aproximadamente un 50% de agua en peso, puede convertir uno en el otro usando compresión hidrostática con una penalización de fuerza del 50% (bla, bla, ley de Laplace, bla, bla, radio óptimo bla. Somos ingenieros excepcionales, lo resolveremos). De todos modos. El hormigón es uno de los materiales de construcción más débiles por resistencia específica, y no puede alcanzar más de 400 metros de altura por su propio peso. Un poste de hormigón de 500 metros de altura se derrumbará incluso si se evita que se parta o se doble.. Incluso si nos ceñimos a los materiales orgánicos tradicionales (seda de araña), podemos construir un poste de 100 km de altura si se evita que se rompa o se doble. Los seres construidos con hormigón realmente nunca pueden tener más de 400 metros de altura a menos que construyas pirámides.
Así que queremos construir una criatura gigante que pueda romper cosas. Eso significa que queremos brazos o piernas o algo así, por lo que debemos permanecer muy por debajo de nuestra altura máxima para que podamos tener espacio sin carga para el cerebro, los pulmones y los ojos. Además, un palo grande podría tener mucha más tensión mientras se balancea que el palo que experimentaría bajo la gravedad. Podemos estimar la altura máxima permisible para cargas ambulantes realistas usando titanosaurios. Los titanosaurios tenían unos 50 m de altura y usaban hueso y carne. La longitud de autosoporte del hueso es de unos 20 km más menos, por lo que caminar y ser una criatura real significa que el esqueleto tiene que soportar unas 400 veces las tensiones de la gravedad. Dyneema puede soportar hasta casi 400 km, por lo que usando esta heurística extremadamente sucia, una criatura con esqueleto de Dyneema podría tener casi 1 km de altura y aún así ponerse de pie y teóricamente caminar.
Construir una estrella de mar gigante de unos 30 pisos de altura y con forma de estrella de mar definitivamente podría destruir edificios, pero no estoy seguro de los requisitos de velocidad. De todos modos. Un organismo de esta escala es inmune al fuego de las armas pequeñas convencionales de manera esencialmente trivial, ya que puede descartar el metro exterior de carne como prescindible y luego tiene 100 cm de armadura ablativa. Técnicamente, muchas armas automáticas podrían actuar como un chorro de arena (eventualmente), pero no sé quién tiene ese tipo de tiempo/municiones. Las rondas antitanque son en realidad más fáciles de derrotar que las armas convencionales, porque están muy especializadas para capas gruesas de metal. Muygruesas capas de carne (desde el punto de vista de un objeto del tamaño de un tanque) disipan la energía mucho antes de que pueda alcanzar algo importante, y los altos explosivos convencionales pueden disiparse lentamente mediante un compuesto de cerámica/kevlar (o caparazón/cartílago, dependiendo de cómo lo miras) capa.
tl;dr Ser alto es difícil, ser grande es más fácil que ser alto, la parte más difícil de esto es ir rápido siendo grande o alto.
Como ya han mencionado muchas respuestas, las leyes de escala hacen que el peso y los costos de energía de los animales grandes sean prohibitivamente altos. Sin embargo, es posible que podamos recurrir a otros tipos de animales para alcanzar tamaños finales más grandes de los kaiju .
Los insectos son sorprendentemente rápidos, incluso sin corregir el tamaño de sus cuerpos. Este artículo de la BBC cita este documento que mide los escarabajos que se mueven a 9 km/h.
De manera similar, las cucarachas americanas se cronometraron a 5,5 km/h mientras caminaban. También son muy capaces de volar, y un enjambre de sub-kaiju voladores puede alcanzar fácilmente la velocidad máxima requerida.
Con aumentos adicionales, estos organismos individualizados pueden moverse fácilmente a la velocidad máxima de caminata de un ser humano durante largos períodos de tiempo.
Cuando no atacaban activamente una ciudad, los sub-kaiju mantendrían una estructura colonial similar a la de los mohos de limo Dictyostelium , manteniendo el contacto como un enjambre pero no vinculados activamente entre sí. De esta forma, también pueden alimentarse y actuar como enjambres de langostas, destruyendo los cultivos y la economía local.
Sin embargo, cuando necesitan atacar una ciudad, pueden unirse en una estructura más grande (al igual que los cuerpos fructíferos de Dictyostelium ) que es capaz de causar daño físico a los edificios. El kaiju colonial combinado debería poder realizar tareas similares a los microbots en la película Big Hero 6
Este modo les permite reponer fácilmente sus niveles de energía y reproducirse (viviendo como cucarachas terrestres). Pueden propagarse en enjambres y asaltar las ciudades despobladas, convirtiendo cualquier sub-kaiju destruido, humanos/animales asesinados y alimentos de supermercados abandonados en más biomasa.
Además, su estructura colonial los hace muy resistentes a los ataques convencionales. Simplemente desvinculando pequeños fragmentos de sí mismos, pueden resistir eficazmente cualquier arma física, como pistolas, bombas y artillería. De hecho, la resistencia extrema de los insectos (como lo demuestra la resistencia de las cucarachas a las bombas nucleares ) significa que los kaiju coloniales combinados pueden simplemente desvincularse para sobrevivir incluso a las explosiones nucleares.
La respuesta corta es no .
La respuesta larga es que la forma en que ha evolucionado la biología hace imposible que las criaturas crezcan mucho más de lo que ya son.
Los huesos solo pueden ser tan fuertes, soportar tanto peso. Un corazón solo puede bombear tanta sangre, y el tejido solo puede ser tan "resistente" al daño, y ninguna criatura viva podría tomar un tanque perforador de armadura y vivir, simplemente no hay tejido que pueda resistir eso.
animales modernos
Las ballenas azules, que son los animales más grandes de la Tierra, sufren lesiones en la espalda a medida que envejecen, simplemente debido a su gran tamaño (a pesar de que sus cuerpos están suspendidos en el agua durante toda su vida).
dinosaurios
Los dinosaurios existieron durante un período de tiempo muy largo. Sin embargo, cuanto más nos acercamos al presente, más pequeños se volvieron. A medida que evolucionaron, la naturaleza descubrió que los diseños más pequeños eran más eficientes.
Los más grandes que jamás hayan existido (los llamados titanosaurios) tenían 20 m de altura y 40 m de largo. Estos eran herbívoros, se movían muy lentamente y se cree que tenían múltiples corazones para llevar sangre de un extremo al otro de sus cuerpos.
Si bien eso es impresionante, recuerde que no resistieron la prueba del tiempo, y también que son absolutamente los más grandes que jamás haya existido en la Tierra. Ninguna criatura como Godzilla podría existir, se panquecaría por su propio peso.
en ciencia ficción
Si miras películas como Avatar, explican la biología de las criaturas pandoranas (criaturas masivas tipo dinosaurios voladores y humanoides increíblemente altos) como un subproducto de su baja gravedad y nanotubos de carbono que se encuentran naturalmente en sus huesos, lo que los hace "muy difícil de matar".
Sin embargo, incluso los nanotubos de carbono no podrían ayudar a Godzilla.
Merlín confundido
scott downey
Doble doble
MER
monty salvaje