우리 우주의 사물의 크기는 쿼크 상호 작용을 특징 짓는 작은 10 미터 규모에서 10 미터 떨어진 우주 지평에 이르기까지 계속됩니다. 이 45 개의 가능한 크기의 수명에서, 우리가 아는 한, 우리가 아는 한, 보편적 인 범위의 중간에있는 9 배가 넘는 비교적 작은 괄호에 국한됩니다. 박테리아와 바이러스는 미크론 또는 10 미터보다 적은 측정 할 수 있으며 가장 큰 나무의 높이는 대략 100 미터에 도달 할 수 있습니다. 오레곤의 블루 마운틴 아래에 사는 허니 곰팡이는 아마도 단일 살아있는 유기체 일뿐 아니라 약 4km 떨어져 있습니다. 알려진 지각 수명에 관해서는, 규모의 범위는 약 3 배 정도 더 작습니다.
상황이 다를 수 있습니까?
계산 이론의 진보는 감각과 지능에 2 만 명의 원시 "회로"요소가 필요할 수 있음을 시사합니다. 우리의 두뇌는 본질적으로 전문화 된 단일 세포 유기체 자체 인 뉴런으로 구성되어 있다는 것을 감안할 때, 우리는 생물학적 컴퓨터가 우리가 가진 능력을 나타내려면 우리 자신의 뇌의 물리적 크기에 관한 것이 필요하다고 결론을 내릴 수 있습니다.
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우리는 인공 지능 시스템에서 우리 자신보다 작은 뉴런을 구축하는 것을 상상할 수 있습니다. 예를 들어, 전자 회로 요소는 이제 뉴런보다 실질적으로 작습니다. 그러나 그것들은 또한 그들의 행동이 더 간단하며, 상당한 양을 차지하는 지원 (에너지, 냉각, 인터 커뮤니케이션)의 상위 구조가 필요합니다. 최초의 진정한 인공 지능은 근본적으로 다른 재료와 아키텍처를 기반으로 함에도 불구하고 우리 몸의 크기와 크게 다르지 않은 양을 차지할 것입니다.
스펙트럼의 초대형 끝에있는 것은 어떻습니까? William S. Burroughs, 그의 소설에서 폭발 한 티켓 , 행성 표면 아래에는“느린 결정의 형성에서 절대 제로 사고 근처의 광대 한 미네랄 의식”이 있다고 상상했습니다. 천문학 자 프레드 호글 (Fred Hoyle)은 지구-매싱 거리와 비교할 수있는 지각있는 과다 지능적인 "검은 구름"을 극적으로 설득력있게 썼습니다. 그의 아이디어는 별을 완전히 둘러싸고 대부분의 에너지를 포착하는 거대한 구조, 다이슨 구체의 개념을 전제로했다. 또한 내 동료 인 Fred Adams와 저는 수행중인 계산에 의해 뒷받침됩니다. 이는 현재의 은하계에서 가장 효과적인 정보 처리 구조가 붉은 거인 별으로 죽어가는 그을음 바람 내에서 촉매 될 수 있음을 나타냅니다. 수만 년 동안 먼지가 삐걱 거리는 붉은 자이언트는 충분한 에너지, 충분히 큰 엔트로피 구배 및 10 억 지구 같은 행성의 생물구를 잠재적으로 압축 할 수있는 충분한 원료를 제공합니다.
이와 같은 생명체가 얼마나 커질 수 있습니까? 흥미로운 생각은 복잡한 뇌뿐만 아니라 제형 시간에 충분한 시간이 필요합니다. 신경 전달 속도는 시간당 약 300km이며, 이는 인간 뇌의 신호 교차 시간이 약 1 밀리 초임을 암시합니다. 그러므로 인간의 수명은 2 조 2 조의 메시지 교차 시간을 포함합니다 (그리고 각 교차 시간은 풍부하고 거대한 병렬화 된 계산 구조에 의해 효과적으로 증폭됩니다). 우리의 뇌와 뉴런이 모두 10 배 더 크고 우리의 수명과 신경 신호 속도가 변하지 않았다면, 우리는 평생 동안 생각이 10 배 적을 것입니다.
우리의 두뇌가 우리의 태양계의 크기와 조명 속도 신호 전달을 특징으로한다면, 같은 수의 메시지 교차로는 우주의 현재 시대 전체보다 더 많은 것을 요구할 것이며, 진화가 진행될 시간이 없습니다. 뇌가 우리 은하만큼 크면 문제가 더욱 심해질 것입니다. 그 형성의 순간부터 10,000 명 정도의 메시지가 은하의 한쪽에서 다른쪽으로 이동할 시간이있었습니다. 그러므로 우리는 훌륭한 크기 규모보다 더 큰 척도를 점유하는 인간의 두뇌와 경쟁하는 복잡성을 가진 생명과 같은 실체를 상상하기가 어렵다고 주장 할 수 있습니다. 그들이 존재해야했을 때, 그들은 아직 do 에 충분한 시간이 충분하지 않았을 것입니다. 무엇이든.
놀랍게도, 육체에 대한 환경의 제약은 또한 수명을 지능과 거의 같은 크기로 제한합니다. 가장 높은 레드 우드의 높이는 100 미터 이상의 물을 하늘로 펌핑 할 수 없기 때문에 제한되어 있으며, 지구의 중력 (물을 끌어 당기는)과 식물 Xylem의 증산, 물 접착력 및 표면 장력의 조합으로 설정된 한계입니다. 가장 거주하는 행성의 중력과 대기 압력의 힘이 지구의 10 배 안에있을 것이라고 생각한다면, 우리는 동일한 최대 한계의 몇 배 안에 남을 것입니다.
우리가 또한 대부분의 생명이 행성, 달 또는 소행성에 묶여 있다고 가정하면 중력도 자연스런 규모를 설정합니다. 행성이 커지고 중력이 더 강해짐에 따라 일부 가상의 동물의 힘 (또는 그에 동등한 일이 무엇이든)의 힘이 증가합니다. 그러므로 그 동물은 더 큰 힘을 다루기 위해 뼈의 단면을 증가시켜야하며, 이는 동물 크기의 제곱으로 증가합니다. 그러나 이러한 보디 빌딩 노력은 대량이 신체 크기로 상승하기 때문에 궁극적으로 자기를 피할 수 있습니다. 일반적으로, 이동 지상 유기체의 최대 질량은 중력의 강도가 증가함에 따라 대략 선형으로 감소합니다. 반대로, 지구보다 중력이 10 배나 낮은 행성은 잠재적으로 10 배 더 큰 동물을 가질 수 있습니다.
그러나 행성이 얼마나 작은 지에는 한계가 있습니다. 너무 작다면 (지구 질량의 약 10 분의 1보다 작 으면) 중력을 끌어 들이고 대기를 유지할 수 없습니다. 우리는 다시 지구상에서 볼 수있는 크기의 10 인형으로 다시 제한됩니다.
인생도 식힐 필요가 있습니다. 컴퓨터 칩 설계자는 계산에 의해 생성 된 열을 제거하는 데 내재 된 문제에 지속적으로 직면합니다. 생물은 같은 문제가 있습니다. 큰 동물의 부피 대 표면적 또는 "피부"비율이 높습니다. 피부는 동물을 식히는 데 도움이되기 때문에 모든 열이 생성되는 부피는 큰 동물이 냉각하는 데 덜 효율적입니다. Max Kleiber가 1930 년대에 처음 지적했듯이, 지구 동물 킬로그램 당 대사율은 0.25의 힘으로 인한 동물의 질량에 비례하여 감소합니다. 실제로이 가열 속도가 감소하지 않으면 큰 동물은 문자 그대로 스스로 요리 할 것입니다 (최근에 Aatish Batia와 Robert Krulwich가 생생하게 설명했습니다). 나노 그램 당 1 조의 최소 관측 된 전신 대사율이 포유류 기능에 필요하다고 가정하면, 우리는 1 백만 킬로그램 이상의 최대 열 제한 제한된 유기체 크기 또는 푸른 고래보다 다소 큰 지구의 기록적인 동물이 크기로 도달한다고 가정하면
.원칙적으로 훨씬 더 큰“생물”을 상상할 수 있습니다. 우리가 계산에 대한 최소 에너지를 설명하는 Landauer의 원칙을 이끌어 내고, 초소형적이고 초소형의 다 세포 유기체의 에너지 자원이 세포를 천천히 재현하는 데 전념한다고 가정한다면, 기계적지지의 문제가 성장에 대한 궁극적 인 제한 요인으로서 기계적지지의 문제를 발견한다는 것을 발견했다. 그러나 이러한 척도에서는 그러한 생물이 무엇을 할 것인지, 어떻게 진화했는지는 불분명 해집니다.
고전적인 Charles와 Ray Eames 단편 영화 Ten 거의 40 년 전에 만들어졌지만 그 영향은 심오했습니다. 예를 들어 과학 커리큘럼의 표준 측면으로서의 크기의 순서 추정치와 연결될 수 있으며 Google 어스와 같은 소프트웨어 매핑 애플리케이션의 설계에 대한 직접적인 영감입니다.
.의 힘의 영향 내부 스윕의 이야기 (시청자가 시카고 호수의 피크닉에서 하위 핵 스케일까지 내부로 내려 오는 내부로 내려 오는)와 외부 스윕의 아크 (뷰가 지구와 그 내용을 대규모 규모의 코스모스로 설정하는 것) 사이의 놀라운 대칭에 의해 높아집니다.
.우리는 지각있는 존재로서 양방향으로 쓸어 내고 우주의 규모를 크고 작은 우주의 비늘을 조사 할 수 있도록 운이 좋았습니까? 아마도.
Gregory Laughlin은 산타 크루즈 캘리포니아 대학교의 천문학 및 천체 물리학 교수입니다. 그는 의 공동 저자이다 우주의 5 세 - 영원의 물리학, 그리고 그는 Oklo.org의 블로그입니다.
참조
1. Koch, G.W., Sillett, S.C., Jennings, G.M., &Davis, S.D. 나무 높이로의 한계. 자연 428 , 851-854 (2004).
2. Kleiber, M. 신체 크기 및 신진 대사. hilgardia :농업 과학 저널 6 , 315-353 (1932).
3. West, G.B., Woodruff, W.H. 및 Brown, J.H. 분자 및 미토콘드리아에서 세포 및 포유 동물로의 대사 속도의 동종 스케일링. 국립 과학 아카데미의 절차 99 , 2473-2478 (2002).
이 기사는 원래 2016 년 3 월에“적응”문제에 출판되었습니다.
