Наука правити ними всіма! Нерішучість
Тібо Реннессон - 7 лютого 2017 р
Протягом 75 років історії та міфи Середзем’я, розказані Дж. Р. Р. Толкіном, підживлювали популярну культуру та нашу колективну уяву. Молоді та старі мріють про цей Всесвіт, населений монстрами та героями, що протистоять один одному в нещадній боротьбі.
Вчені між написанням двох статей не пропустили явища. Хоча деякі з них задовольнялися насолодою від історії, інші не могли не дивуватися правдивості того, що представлено на екрані. На це намагаються відповісти, використовуючи наукову методологію. Поєднуючи елементи літературних, кінематографічних та опублікованих наукових даних, вони шукають свої відповіді.
Щоденні потреби в енергії
Середзем’я має помітну відмінність від нашої планети, існує не лише один так званий розвинений вид, який домінує в його середовищі. Вчені отримали задоволення від порівняння щоденних потреб у енергії цивілізованих видів у цьому Всесвіті. Для цього дослідження вони обрали три типи зразків: ельфи, хобіти і, звичайно, люди.
По-перше, щоб поставити дослідження в контекст нашого світу, вони відібрали наземних ссавців з тими ж характеристиками, що і мешканці Середзем’я. Критеріями вибору були дієта, середовище проживання та фізіологічні особливості. Таким чином, були обрані еталонні ссавці: олень для ельфів, пігмей опосум для хобітів та руда лисиця для людей. Наприклад, для першої обраної пари два види є вегетаріанцями, живуть у лісі та мають дуже швидкі рефлекси.
Рівняння Гарріса-Бенедикта обчислює добову потребу в енергії для людини на основі ваги, зросту та віку. Однак використання цієї формули з іншими видами вимагає визначення співвідношення з урахуванням особливостей обраної тварини.
Зліва: пігмейський опосум, у центрі: олень, праворуч: руда лисиця
Для визначення цього співвідношення дослідницька група спиралася на середні маси видів та споживання кисню за годину, знайдені в наукових статтях з біології. Отримане співвідношення, в порівнянні з характеристиками лисиці, що представляє людину, становить 0,70 для ельфів і 2,18 для хобітів. Щоденні енергетичні потреби рас визначаються з рівняння Гарріса-Бенедикта, розрахункового співвідношення та фізичних характеристик виду (знайдено в роботах Толкіна).
Людина в нашому світі спалює від 1450 ккал для жінки до 1800 ккал для чоловіка. Люди Середзем’я, незважаючи на інше середовище проживання, споживають майже стільки ж: 1702 ккал. Для виживання середньому хоббіту потрібно 1818 ккал, що трохи більше, ніж люди, незважаючи на їх значно менший розмір. І навпаки, ельфи спалюють 1416 ккал, хоча вони часто більші за людей у світі Толкіна. !
Вибагливий любитель Всесвіту не здивується цим результатам, адже він давно помітив, що хоббіт їсть до семи страв на день, тоді як ельф не їсть багато. Остання деталь: ці отримані результати відповідають живій істоті, яка перебуває в стані бездіяльності, потреби значно зростають під час фізичних вправ, наприклад, поїздка в Мордор (земля темного володаря: Саурон).
Лембам потрібно було дістатися до Мордора
Знаючи енергетичні потреби кожної раси, скільки Лемб потрібно було взяти Братству Кільця, щоб досягти Гори Долі? Для того, щоб відповісти на це питання, вчені відступили від оригінальної історії Толкіна. Під час їх моделювання Боромир не вмирає, Гендальф не потрапляє в глибину Морії, а громада ніколи не відокремлюється, кидаючись прямо до своєї мети. Крім того, щоб все було простіше, Гімлі вважається маленькою людиною значної маси, а Гендальф - чоловіком.
Після встановлення цих свобод, взятих, що змусить найбільш вірних у роботі кричати, давайте підійдемо до деталей типового подорожнього дня. Людина подорожує із середньою швидкістю 5 км/год. Але при хоббіті, який уповільнює групу, обрана швидкість становить 3,8 км/год. З 24 годин на добу супутники ходять 10 годин, сплять 8 годин, а решту часу харчуються, практикують бій і відпочивають. Час прогулянок класифікували за небезпекою та складністю поїздки. Коефіцієнт множника визначає додаткову кількість спалених калорій за типом прогресування. Потім вчені визначили різні етапи подорожі, їх тривалість у днях та складність.
За характеристиками поїздки та спаленими калоріями кожної людини можна дізнатися енергетичну потребу всієї громади на день подорожі відповідно до її складності. Вчені помножили ці результати на тривалість кожного етапу цієї пригоди для того, щоб визначити загальну енергетичну потребу товаришів, щоб перейти від Рівенделла до гори Дум: 1 780 215 кілокалорій !
Ельфійський хліб, якого звали Лембас, годує, за словами Галадріель, людину на цілий день важкої праці. Якщо повернутися до розрахунків енергії та коефіцієнта на цілий день вправ, то це дорівнює 2638,5 ккал. Поділивши загальну вартість енергії на цю останню величину, вчені дійшли висновку, що громаді знадобиться, як мінімум, 675 хлібів ельфів! Але куди можна покласти всю цю їжу ?
Виживання Фродо в Морії
Цього разу дослідницька група вирішила розглянути конкретну сцену з першої частини саги. У шахтах Морії спис досягає Фродо на рівні грудної кістки. Калькулятор в міфріл те, що він носить, заважає йому пробити наскрізь. Однак остання не сприйняла шоку, і грудна кістка хоббіта цілком могла бути зруйнована. Це завадило б йому бігти, як він пізніше врятує Балрога. Фізика та біомеханіка дають відповіді на це “універсальне” питання.
По-перше, існує важлива різниця між книгою та екранізацією. У літературному творі істота, яка нападає на хоббіта, є лідером гоблінів, невисокий і кремезний, тоді як у фільмі він - печерний троль, величезна і потужна істота. Ця різниця сильно впливає на розрахунки, оскільки маса зловмисника враховується при вимірюванні сили, яку отримує грудина Фрода. Ця кістка руйнується, починаючи зі значення 23 500 ньютонів (N). Це було визначено, взявши значення для людини і трохи зменшивши опір, оскільки хобіти менші.
Маса руки нападника, спис, швидкість удару і тривалість удару дозволяють оцінити силу, яку отримує Фродо. Згідно з біомеханічними даними, при ударі над людиною-гуманоїдом при розрахунку враховується 5% від загальної маси, що відповідає плечу. Відповідно до характеристик породи, виявлених у різних роботах Толкіна, гоблін важить в середньому 65 кг, а печерний троль понад 5 тонн. Для спису було взято середнє значення серед тих, які ми знаходимо у нашому світі, еквівалентне 4,25 кг. Для пояснення швидкості штампування були використані характеристики боксера в середині бою: 7,6 м/с. Нарешті, завдяки фільму виміряли тривалість удару: 0,033 секунди.
Тож вчені розрахували силу, яку зазнає грудна кістка в обох випадках. Лідер гоблінів у цій книзі застосовує силу 1727 р. Н. Він би, безперечно, обеззброїв хоббіта, але грудна кістка не руйнується під цією силою. І навпаки, печерний троль у фільмі вибухнув би кістку Фродо із силою 64 300 Н. Він не може встати після такого поштовху, навіть якщо спис його не пронизав.
Вчені? Справді? ...
Протягом усієї статті я, мабуть, мав надто великий ентузіазм, розповідаючи вам про вчених або команду дослідників. Справді, авторами цих статей є не професори чи викладачі, а лише студенти Лестерського університету. Ці дослідження є результатом вправ, які вони виконують за допомогою своїх вчителів. Мета - навчитися процесу, якого слід дотримуватися під час написання дослідницької статті. Вони дуже методично відповідають на наукові запитання, пов’язані з фільмами, серіалами, відеоіграми тощо ...
Всі ці статті публікуються в газеті, яка виходить щороку: Журнал міждисциплінарних наукових тем (JIST). Деякі з цих публікацій навіть іноді робили тематика предметів у британській пресі. Я можу порадити вам, якщо ви вільно володієте англійською мовою, загляньте на сайт, де перелічені всі їх статті: http://www.physics.le.ac.uk/jist/index.php/JIST/issue/архів. Це золота шахта науково-популярної науки на теми, які говорять кожному.
Студенти цього університетського модуля написали інші статті про Всесвіт Толкіна, щоб відповісти на інші запитання. Результати їхніх досліджень показують, що більшу частину часу те, що відбувається на екрані, є недоцільним. Іноді ці всесвіти не дотримуються законів науки такими, якими ми їх знаємо. Однак найважливіше для уявного світу не в тому, що він справжній, а в тому, що він цілісний і що змушує нас мріяти !