Улучшенная эффективность!

Взято с https://physics.stackexchange.com/questions/46788/how-efficient-is-the-human-body

Показания МЕТ (метаболического эквивалента нагрузки) на вашем спортивном оборудовании показывают, что ваше тело вырабатывает 1 ккал/кг/ч = 4184 Дж/кг/ч и может быть достаточно точно измерено по тому, сколько кислорода использует жертва теста.

Сидеть на месте — примерно 1 м, а езда на велосипеде на 100 Вт — около 5,5 м.

Итак, взяв человека весом 75 кг, ездящего на велосипеде со скоростью 100 Вт (100 Дж/с), он должен проехать 5,5 * 4184 * 75 / 3600 с = 480 Вт, то есть эффективность составит 20%.

Помните, однако, что человек тратит 80-100 Вт, просто чтобы выжить, ничего не делая - в отличие от вашей машины. Существует интересное экспериментальное соответствие тому, сколько энергии вам нужно, чтобы просто остаться в живых, рассчитанное около 100 лет назад, уравнение Харриса-Бенедикта.

Если ваши герои более эффективны в преобразовании энергии, это может объяснить, почему они могут получать вдвое или втрое больше энергии из еды.

Также

Толстые герои.

Вы можете хранить много энергии в своем теле в виде жира, и именно это и делают ваши герои, повторяя поездки к Венди. Я могу поручиться за этот метод. В силу своего сверхгуманизма они очень быстро усваивают этот жир, чтобы совершать подвиги, требующие больших затрат энергии. Примечание: если их метаболизм работает нормально, очень быстрая мобилизация такого количества энергии повлечет за собой еще 3 вещи.

1: Быстрое дыхание. Они сжигают этот жир до CO2. Им будет нужен кислород и много его. У них может быть небольшой бак и переносная маска, как у Денниса Хоппера в «Синем бархате». Или они могут просто дышать очень быстро. Или оба.

2: Производство воды. CHO + O2 -> CO2 + H2O + энергия. Вода должна куда-то деться. Я полагаю, что они могли бы потеть с помощью суперпотовых желез.

3: Тепло. Энтропия берет свой налог, и это означает, что часть энергии идет на тепло. Эти герои будут разогреваться, когда будут делать свое дело. К счастью, тяжелое дыхание и обильное потоотделение позаботятся об этом обычными способами. Некоторые герои могут усилить бортовые охлаждающие способности, положив лед в штаны перед особенно героическими маневрами.

Ваши тучные, голодные, эффективные герои будут красными, пропитанными потом и тяжело дышащими, когда они будут выполнять свои суперприемы. Они будут похожи на турецких пауэрлифтеров. Я говорю, что это прекрасное отличие от крутой и спокойной вещи, которую вы обычно видите!

Ваши герои ядерны

Не совсем ядерные реакторы, но если вы собираетесь махнуть рукой до точки, где они способны направлять энергию в сверхчеловеческие действия, вы можете почти реалистично оправдать, что источник энергии исходит непосредственно из материи.

Не обращая внимания на маленькие картофелины, такие как потенциальная химическая энергия (наш биологический источник энергии), перейдите прямо к примерно 9x10 ^ 16 джоулей на килограмм (21,5 триллиона килокалорий), которые, как предполагает теория относительности, находятся в самой массе покоя. Если ваши герои преобразуют массу непосредственно в энергию, у них практически неограниченный источник.

Единственный вопрос в этот момент — зачем им продолжать есть, ведь один прием пищи может привести к бесконечным подвигам.

(Спасибо странице Википедии, посвященной эквивалентности массы и энергии.)

Классическим каноническим источником энергии для Супермена было «наше желтое солнце», и хотя сегодня это кажется смехотворным в каком-то смысле, вы можете использовать его в некоторых интересных вариантах:

1) Фотосинтез: ваши суперспособности фактически генерируют химическую энергию и гиперэффективно хранят ее в специальных клеточных хранилищах АТФ, которых нет у обычных людей, не говоря уже о нашей неспособности напрямую преобразовывать свет в химическую энергию.

2) Магнито-электрический: у ваших суперов клеточная биохимия, а также клеточная физиология радикально отличаются от обычных людей, а ферромагнитные частицы, отфильтрованные естественным путем, составляют существенную часть их суперметаболизма; в результате они генерируют электрическую энергию, когда они движутся через магнитное поле Земли посредством индукции, а углеродные нанотрубки, вплетенные в их клеточные митохондрии, фокусируют и транспортируют эту энергию к электрическим накопительным стекам на каждую клетку - эта энергия хранится для высвобождения в виде мощных всплесков. как природный конденсатор, и используется для катализа их и без того сверхэффективного метаболизма на клеточном уровне. Некоторые суперы также могут хранить и направлять эту энергию на системном уровне — отсюда метатели молнии в стиле Ороро / Шторм.

3) Космология-физика 01: ваша сверхосновная материя состоит из частиц/струн, которые необычно вибрационно выровнены в нескольких наиболее неясных из наших 11 измерений, так что они получают энергию от движения через определенные нами ненаблюдаемые нарушения симметрии (вроде как получение и высвобождение потенциальной энергии от лазания и прыжков с валунов), но они должны уделять особое внимание направлению и ориентации этих разрывов, когда они проходят через них, так как они могут совершить ошибку и вычесть энергию, если будут неосторожны.

4) Космология-физика 02: у ваших суперов есть метаболическая составляющая, которая в массе квантово запутана с областями частиц более высокой энергии, которые встречаются внутри звезд (отсюда Супермен - неправильное понимание прошлого желтого солнца) и которые обеспечивают их непрекращающейся энергией на протяжении всего их существования. живет до тех пор, пока звезда, с которой они лично связаны, продолжает вести себя как типичная звезда главной последовательности. На самом деле, если они не найдут выхода для всей этой дополнительной энергии, они спонтанно сгорят — отсюда и «драйв», который они все, кажется, постоянно совершают сверхподвиги, и сыпь необъяснимых смертей от самовозгорания в 1970-е годы — ленивые, обдолбанные суперы, не участвующие в супериграх.

Супер плотные продукты

В другом вопросе о построении мира мы имели дело с волшебным хлебом , который содержал 2000 килокалорий на укус. В наиболее принятых ответах говорится, что этот хлеб:

почти такой же плотный, как гранит

Однако ваш суперчеловек обладает сверхчеловеческой силой и сверхчеловеческим давлением укуса. Он может разжевать этого плохого мальчика, как холодную кашу!

Учитывая, что вам нужно 20 000 килокалорий, вам нужно всего 10 см ^ 3 материала на целый день сверхчеловеческой экономии!

Ваши супергерои могут полагаться на Ци/Ци/Ки или любые варианты того же принципа (например, «Силу» в «Звездных войнах»). Это может объяснить разницу в энергии. Супергерои способны извлекать энергию из самой жизни. Ци сама по себе не доказана наукой (из ссылки выше):

Ци — это псевдонаучное, непроверенное понятие, которое никогда не наблюдалось напрямую и не имеет отношения к понятию энергии, используемому в науке (жизненная энергия сама по себе является заброшенным научным понятием).

Однако восточные духовные течения и религии твердо верят в Ци . Например, введение можно найти на этом сайте .

Ци — это китайский термин, обозначающий жизненную энергию или жизненный дух, жизненную силу, которая течет через все живые существа. Это неотъемлемая часть акупунктуры, цигун, рейки и боевых искусств Востока, среди прочего. В этом нет никакой тайны.

Серия Dragon Ball использовала это для решения той же проблемы:

Поскольку существуют физические пределы силы самого тела, необходимо увеличить ки, чтобы преодолеть этот барьер и стать сильнее.

Прежде всего, вы не получите научно обоснованного ответа просто потому, что в реальном мире все так не работает. «Приходящие калории = расходуемые калории» — это один из способов взглянуть на это; сохранение массы и энергии - другое.

Вы фактически ищете правдоподобно звучащее псевдонаучное объяснение, в лучшем случае, независимо от того, хотите ли вы его признать. Тем не менее, только вам решать, насколько далеко вы отклоняетесь от респектабельных научных идей.

1. Объясняйте только то, что вам нужно. Если механизм, лежащий в основе сверхспособностей, не необходим для развития сюжета или персонажа, не обсуждайте его. Это хорошее общее правило письменной речи.

2. Преобразовать массу в энергию. Незначительное количество массы создает огромное количество энергии --- с точки зрения человека. Если ваши сверхлюди каким-то образом делают это, они способны на огромные подвиги при небольшом потреблении «еды».

3. Научная фантастика с четкими знаниями. Вы можете сделать так, чтобы вещи звучали научно обоснованными, не будучи на самом деле научными. Например, вы начинаете со слов «У сверхлюдей было выявлено несколько новых метаболических процессов, которые позволяют…», а затем кратко объясняете, как они могут извлекать больше полезных калорий из пищи, участвовать в каком-то виде фотосинтеза и т. д.

(Я помню некоторые научные предположения об АТФ с дополнительными фосфорильными группами, например, но это больше похоже на большую батарею, чем на больший генератор. Кроме того, она, вероятно, не эволюционировала ни в одном известном существе по какой-то причине.)

4. Научная фантастика с ограниченными знаниями. Современная наука может обнаруживать поля, энергетические волны и т. д. вокруг этих сверхлюдей, но не может объяснить, как функционируют их способности. На грани науки всегда есть необъяснимые явления, так что в этом нет ничего нового. Вы можете сделать явления более научными, упомянув любые измеримые эффекты, которые ученые наблюдали бы и исследовали.

5. Квазимагический. Вы сказали, что не хотите этого, поэтому я упомянул об этом только для полноты спектра. В любом случае, научная фантастика вторгается сюда часто. Большинство людей имеют нулевое представление о квантовой теории и теории струн. Вы можете придумать почти что угодно, и большинство читателей согласится с этим. Это может раздражать физиков и претенциозных интеллектуалов, потому что это бросает вызов официальной науке, но не голодающий Супермен бросает вызов официальной науке с самого начала.

Альтернативные источники энергии . Очевидно, что для того, чтобы в мире появились супергерои, необходимо нарушить хотя бы некоторые из наших предполагаемых законов физики. Я думаю, что самым ясным решением было бы, чтобы отличительным фактором сверхлюдей был доступ к какой-то другой форме энергии, которая обычно не учитывается.

Одна из моих любимых историй об Асамове, «Сами боги », включает в себя концепцию использования доступа к параллельному измерению, в котором физика работает несколько иначе, чем в нашей, для получения огромного количества энергии.

Представьте себе некоторую причуду квантовой механики, которая позволяет некоторым сознательным существам подключаться к какому-то другому измерению на бессознательном, субатомном уровне. Они будут направлять то, что составляет разность потенциалов атомных сил. На самом деле, если вы постулируете бесконечные параллельные миры, различия в сверхспособностях могут быть связаны с различиями в универсальных законах.

Таким образом, большая часть физики в вашем мире работает так же, как мы обычно предполагаем. И не обязательно будет какая-то очевидная разница в биологии (что часто беспокоило меня в некоторых концепциях мира супергероев; эволюция так не работает).

Они могут свободно манипулировать полями

Эти сверхлюди развили орган, контролируемый их мозгом, который позволяет им манипулировать различными полями ( электромагнитными , гравитационными , хиггсовскими? и т. д .). Каждый человек может манипулировать каждым полем по-разному, и поэтому их способности проявляются по-разному. Пища, которую они едят, используется для обычных функций тела, включая этот новый орган, поэтому они могут съесть столько еды, сколько спортсмены, в результате использования своих способностей. Сама сила является результатом того, каким полем (полями) они могут манипулировать и как ими манипулируют, поэтому их навыки также требуют немного умственной силы и практики, чтобы добиться успеха.

Поскольку может быть множество различных видов способностей, вот краткий список того, как некоторые силы могут быть объяснены в этом сценарии:

• сверхсила: антигравитация (ослабление гравитационных полей) против внешних объектов + ЭМ для укрепления скелетной системы
• полет: антигравитация против себя
• молнии / энергетические взрывы: манипулируйте электромагнитными полями для создания зарядов или фокусировки фотонов
• невидимость: (ЭМ) огибать фотоны вокруг объекта
• телепортация: манипулируйте гравитационными полями, чтобы искривить пространство между двумя удаленными местами (свободное путешествие во времени?)
• регенерация: это сложно. Клетки можно заставить быстро размножаться с помощью химических сигналов (изменения поля не требуются), но для этого потребуется много энергии (и концентрации?). Другим вариантом может быть использование гравитационных полей для локального обращения времени в отдельных частях тела или во всем теле. Непреднамеренный побочный эффект: после полного восстановления организма человек забывает, что произошло до инцидента.
• супер скорость: еще один хитрый. Возможно, человек делает себя легче и/или манипулирует пространством-временем так, что все вокруг него замедляется.

В целом, используя этот метод, вы можете минимизировать затраты энергии, объясняя при этом широкий спектр сверхспособностей.

Более высокая эффективность: человеческие мышцы имеют эффективность всего около 30%. Если ваши сверхлюди имеют почти 100% эффективность, они могут выполнять в три раза больше работы, не нуждаясь в дополнительной пище.

Более низкий метаболизм в состоянии покоя : людям нужно около 1500 ккал в день, чтобы оставаться в тепле и оставаться живыми. Ваши сверхлюди могут иметь более низкую температуру тела, лучшую изоляцию, впадать в спячку во время сна (и много спать) или что-то еще, чтобы резко снизить это требование.

Нормальный мужчина-человек сжигает около 2500 ккал при марафонском беге. С указанными выше модификациями ваши сверхлюди могут пробежать более двух марафонов без дополнительной еды (по сравнению с нормальными сидячими людьми) в этот день.

Цифры, которые вы указали в своем вопросе, не так уж впечатляют...

Рассмотрим борца сумо :

Идеальный вес для борца сумо составляет от 400 до 600 фунтов. Это означает, что для занятий сумо нужны не только сила и гибкость, но и правильная диета. Питание – неотъемлемая часть их тренировок.

Типичный борец сумо ежедневно потребляет 20 000 калорий, что довольно поразительно, если учесть, что рекомендуемая суточная доза для здорового, активного мужчины составляет 2 500 калорий. Они едят в 10 раз больше, чем ест нормальный мужчина, и все это делается за два огромных приема пищи по 10 000 калорий.

Ваш супергерой, по сути, стройный борец сумо в штанах из лайкры...

Вот типичный распорядок дня борца сумо:

Пропустить завтрак

День борца сумо начинается в четыре или пять часов утра с тренировок и упражнений. Удивительно, но завтрак не подается. Пропуск завтрака и тренировка вместо этого замедляют метаболизм борца, поэтому он обычно не ест до 11 утра. Это также делает их достаточно голодными для обеда в 10 000 калорий.

Основная нагрузка

Основное блюдо, которое едят борцы сумо, — это рагу под названием тянконабэ (ちゃんこ鍋). Это немного похоже на «кусок набэ», что как-то странно уместно. Это рагу с начинкой из рыбы, овощей, мяса и тофу. Набэ (鍋) — это традиционное японское рагу, но тянконабэ — это увеличенная версия, наполненная дополнительными ингредиентами с единственной целью — обеспечить калорийность. Чтобы дополнить свою обильную трапезу, борцы сумо съедают около 5–10 тарелок риса и обильное количество пива, необходимых для получения пустых калорий. Здоровый рикиси (力士, борец сумо) может выпить до 6 пинт во время полуденного приема пищи.

Возьмите сиесту

После обеда есть еще одна важная часть тренировки — сон. Как можно было не потерять сознание после такой еды? Борцы сумо устраивают сиесту целых 4 часа после обеда, чтобы замедлить метаболизм и прибавить в обхвате всего, что только что съели.

Ужин и отбой

В конце дня борцы сумо съедают еще один обильный обед и заканчивают вечер. Пока они спят, дневной белок и калории творят чудеса, и они просыпаются рано утром, готовые биться друг о друга.

Органический холодный синтез

Клетки или орган принимают воду и могут определить, тяжелая ли это вода . Если да, то он распадается на дейтерий и кислород. Затем он берет дейтерий и легким взмахом руки сплавляет его вместе, чтобы получить гелий. Это, в свою очередь, высвобождает огромное количество энергии, которая может питать супергероя.

Со стороны все, что вы заметите, это то, что герой пьет лишнюю воду и выделяет немного гелия в качестве отходов.

Я думаю, что основная проблема заключается в хранении энергии. Ваши герои могут потреблять 20 ккал, съедая еду (10 биг-маков с дополнительным картофелем фри) в течение всего дня и выпивая (+10 стаканов водки и достаточное количество орехов к ней) всю ночь напролет, что прекрасно впишется в любую историю. Также они могут восстановить свою энергию не за один день, а на несколько дней.

Теперь проблема с энергией: вам нужен сверхчеловеческий метаболизм, чтобы стать сверхчеловеческим. Не думайте, что это более высоко функционирующий человеческий метаболизм. Этот другой. Вместо АТФ, сахаров и жиров супергерои хранят свою энергию в гораздо более плотной молекуле, которая требует для сжигания того же количества кислорода, что и сахара, но генерирует гораздо больше энергии. Таким образом, они хранят энергию не в сахаре или жире, а в готовой к сжиганию чрезвычайно калорийной молекуле, которая также хранится в крови для быстрого доступа.

Ответ прост..

темная материя

Говорит все.

Обратите внимание, что действия, совершаемые «сверхсуществами», смехотворно выходят за рамки обычной физики.

Помните «Человека на шесть миллионов долларов»..? Конечно, его рука была, скажем так, из какого-то гиперматериала с невероятно сильными моторами. Но когда меня подбирала машина... она просто раздавила другие части его тела . Точно так же Супермен просто не мог делать то, что он делает, даже если его тело само по себе поразительно сильное / мощное в обычном смысле.

Сверхсущества обходят обычную физику материи-энергии. Очевидно, что речь идет о темной материи/темной энергии (которая, в конце концов, изгибает галактики ... !!!!!.. совершенно неньютоновским образом, что для нас совершенно загадочно).

Ваши сверхсущества нуждаются в обычной пище только для их обычного метаболизма и ньютоновской таблицы физики.

Остальное.. это тёмная материя/тёмная энергия. Та же самая силовая система, которую мы в настоящее время не знаем и не понимаем, которая сгибает галактики против условной гравитации целой галактики — черт возьми!

Простой способ компенсировать калории — пить два литра масла канолы в день. Литр масла канолы содержит более 8000 калорий. Объедините это с более эффективным пищеварением и использованием калорий, и, возможно, они смогут сократить это количество до литра в день.

Я часто иду по пути добавок «Супермен», как описано, но по существу диверсифицирую свой диапазон источников энергии. Многие из моих сверхлюдей проявляют своего рода... вампиризм... который подпитывает их способности. Например, у моего персонажа с набором способностей Супермена они есть только пока он держит электрический заряд. Если у него мало энергии, он либо должен сохранить свои способности, либо надеяться, что один большой всплеск энергии может спасти положение, ИЛИ быстро найти источник электрической энергии. В любом случае, без каких-либо обвинений, он такой же человек, как и невинные по стандартам (впервые я придумал этого персонажа, когда «Сумерки» были популярны… Я назвал концепцию «Искрящимся вампиром», чтобы сыграть на жалобе «Сверкающих вампиров»). ".)

Способности других персонажей съедят их, если они не найдут источник топлива. Например, злодей с телепатическими и телекинетическими способностями сожжет свое тело, если он не питается другими психическими энергиями, чтобы выжить... что фатально для его жертв... таким образом, он не может потреблять энергию, необходимую для выживания. делать то, что он делает, потребляя достаточно калорий и нуждается в пище.

В других случаях отсутствие надлежащего топлива является невосполнимым и является частью путешествия персонажа ... это будет фатальным, и то, что они сделают со своими способностями для своей укороченной жизни, будет важно. Хотя это не точная причина, я часто приписываю это той причине, по которой Биззаро является клоном Супермена (то есть человек, который клонировал Супермена, сделал это, полагая, что Супермен был человеком, а не инопланетянином, поэтому результат ухудшается из-за различия в физиологии между ними и неспособностью клона синтезировать белки, необходимые супермену для того, чтобы делать то, что он делает). Это также обсуждалось в оригинальном фильме «Парк Юрского периода», когда они говорили о непредвиденных обстоятельствах лизина, когда динозавры были генетически сконструированы так, чтобы не производить аминокислоту лизин, и им нужно было потреблять ее, чтобы предотвратить «впадение в кому и смерть». как Сэмюэл Л. Джексон объясняет это в его наименее дерзкой попытке кого-то убить. Достаточно сказать, что он был добавлен в рацион динозавров людьми (и если что-то пошло не так, они вымерли бы через несколько дней отказа от добавки). Хотя это в высшей степени нереалистично, общая идея заключается в том, что дополнительные энергетические потребности являются особенностями, а не ошибками, когда сверхчеловек создается кем-то, стремящимся контролировать его / ее (причина, по которой пример с Парком Юрского периода является плохой наукой, заключается в том, что НИКАКОЕ ПОЗВОНОЧНОЕ не может производить лизин и должны получать его с помощью диеты. В пунктах продолжения говорится об этом, когда они указывают, что травоядные едят растения, которые производят лизин, а плотоядные едят травоядных, и получают это таким образом ... что во вселенной действительно работает как первое фильм указал, что Хаммонд