Сколько людей может поддерживать мой мир Spire?

Итак, у меня есть этот большой корабль-колония/искусственный мир, и мне нужно выяснить, какое население он может поддерживать. Я сразу перейду к делу и расскажу подробности.

  • Протяженность: около 1 000 000 миль
  • Диаметр: 100 миль
  • Окружность: 314 миль

Еще немного деталей: люди живут на внутренней поверхности Шпиля, поэтому, если бы вы стояли внутри Шпиля, ваши ноги были бы направлены наружу, а голова была бы направлена ​​к центру. Шпиль разделен на «единицы» длиной 500 миль. Каждая единица имеет 200 миль производства продуктов питания и воды, 100 миль жилых зон (включая зоны отдыха), 100 миль производства, производства электроэнергии и управления, а также 100 миль обработки отходов, переработки и центр управления дронами.

Вы можете предположить, что существует идеальный цилиндр длиной 1 000 000 миль и диаметром полезного пространства 100 миль.

Итак, учитывая такое количество места и производство еды, какое максимальное количество людей этот Шпиль может технически поддерживать?

Редактировать: люди, живущие здесь, владеют технологиями, которые в лучшем случае относятся к раннеиндустриальному уровню, для некоторых — к технологиям эпохи Возрождения, а некоторые отколовшиеся группы все еще находятся на средневековом уровне. Однако сам Шпиль далеко в будущем. Мы говорим об искусственном интеллекте, программируемой материи, легком создании антиматерии, экзотической материи, о чем угодно, что только можно придумать. Шпиль заботится об атмосферных условиях и погоде, поэтому они идеально подходят для выращивания продуктов питания, но люди несут ответственность за посадку и сбор урожая.

Какой уровень технологий используется для производства продуктов питания и жизнеобеспечения?
Они живут внутри цилиндра, который производит и перерабатывает атмосферу.
То, что вы описываете, называется «цилиндром О’Нила».
Да, предположим, что средние жители размером с человека.
Какие культуры они выращивают? Есть ли у них вредители? Я правильно понимаю, что климат полностью контролируется? Какая сельскохозяйственная зона моделируется? Урожайность зависит от типа культуры, агротехники, доступа к удобрениям и зоны. Вам нужно указать их и количество пахотных земель, чтобы иметь возможность рассчитать, сколько еды может быть потенциально произведено.
На каждую единицу размером 500 х 314 миль приходится 200 х 314 миль обрабатываемых сельскохозяйственных угодий, я полагал, что 200 миль будут разделены на разные зоны, которые лучше подходят для определенных культур, и несколько меньших участков для мяса. Вредители — случайные отродья местных жутких мерзостей, но это вызывает больше проблем, чем просто потеря урожая. И да, климат контролируется Шпилем, поэтому в каждой секции есть идеальный климат для определенной культуры, например, 100 квадратных миль идеально подходят для кукурузы, еще 100 квадратных миль идеально подходят для сои и т. д.
@cowlinator Цилиндр О'Нила представляет собой определенный ряд конструкций, которые значительно меньше этого по всем размерам.
Это площадь около 180 миллионов квадратных миль, доступная для проживания людей. Это в 57 раз больше площади Соединенных Штатов Америки и в 3,5 раза больше площади Европы, Азии и Африки вместе взятых.
Это площадь поверхности 3,14x10^8. Площадь поверхности Земли составляет 1,97x10^8. Прогнозируемое максимальное население: 10-20 миллиардов. (Предположим, что оболочка бесконечно тонкая, утолщая оболочку, например, для машин, вы уменьшаете доступную площадь поверхности внутреннего цилиндра.) Ваши предположения относительно доступного пространства не учитывают огромное количество воды, которое вам нужно, поэтому Я просто умножаю население Земли.
Ну измерения были для внутренней части цилиндра. Я думал, что «кожа» цилиндра будет толщиной в милю или около того, что позволит хранить, транспортировать и т. д. Я также полагал, что будет центральный вал, возможно, в милю в окружности, который проходит по всей длине цилиндра, который займет забота о свете, температуре, осадках и других атмосферных факторах.
Вы можете сделать это так, как нужно вашей истории. Вместо того, чтобы выбирать произвольные числа для размера вашего корабля, а затем чувствовать себя вынужденным использовать расчеты населения, выберите население, которое лучше всего подходит для вашей истории, а затем найдите причину, по которой это так. С помощью своих технологий они могут производить неограниченное количество еды и иметь дело с неограниченным количеством отходов. Вы могли бы упаковать их, как тюрьму, на каждом обитаемом пространстве. Я мог представить, что корабль, полный беженцев, мог бы сделать это таким образом, чтобы спасти как можно больше людей от умирающего мира. Или вы могли бы создать Шпиль для гораздо большего количества людей, чем сейчас.
Неизвестные переменные, на которые необходимо обратить внимание: восполняет ли ИИ ресурсы, которых не хватает в областях с более низкими технологиями? Сколько сегментов составляют фермеры, ведущие натуральное хозяйство, или фермеры эпохи Возрождения, и сколько — фермеры индустриальной эпохи? Сколько между ними? В скольких регионах фермеры были побеждены и захвачены скотоводами/кочевниками? Сколько регионов мертво?
Это цилиндр Маккендри, а не О'Нила.
Какой климат(ы) существует внутри цилиндра? (идеальные условия различаются для разных видов культур) К каким культурам они имеют доступ? А как насчет таких материалов, как дерево и камень, насколько они доступны людям? Имеются ли какие-либо патогены и/или паразиты? Доступен ли какой-либо домашний скот или в шпиле существуют только растения и ваши гуманоиды? Эти переменные могут немного повлиять на цифры.
ИИ всегда будет обеспечивать доступ любой группы людей к необходимым им инструментам и ресурсам. Климат может меняться, но, вообще говоря, в каждой сельскохозяйственной секции есть несколько подразделений, каждое из которых имеет свой климат. Единственные патогены или паразиты очень жуткие, с привкусом космического ужаса и имеют гораздо более серьезные последствия, чем просто потеря урожая. Наконец, я подумал, что в дополнение к овощной диете будет немного домашнего скота/рыбы.
Из чистой площади поверхности у вас уже есть ответ. Но в вопросе я упускаю некоторые детали. Могут ли их посевы потерпеть неудачу или управление дроном исправит человеческие ошибки? Какими знаниями обладают эти общества? Они не используют удобрения, я думаю, так что они знают севооборот? Наша земля сегодня могла бы прокормить один миллиард человек без удобрений.
Я полагал, что урожай может погибнуть, но только из-за вмешательства извне или полного отсутствия людей-рабочих. Дроны не будут делать все, но они сделают многое. Фермеры, живущие в этих обществах, были бы очень осведомлены в своем ремесле и определенно знали бы о севообороте.
Эта конструкция шпиля не оправдывает ожиданий по математике. Его длина чуть более чем в 250 раз превышает диаметр Земли, что делает его структурно неустойчивым. Люди на дальних концах будут испытывать гравитационное притяжение к центру шпиля, и это при условии, что структура не преодолеет гравитацию и не врежется в сферу расплавленного металла. Откуда вообще взялись строительные материалы?
Для справки: максимальная длина конструкции этого типа при нынешнем технологическом уровне строительных материалов примерно на 25% меньше диаметра Земли. Предложенный вами мир шпилей слишком длинный.
@Beefster в истории оправдание невозможной машины заключается в том, что она была создана обществом постсингулярности. Это одна из 7 великих «машин», которые, насколько мы можем судить, одинаково невозможны, но для цивилизации, способной буквально создать галактику с нуля, они едва ли возможны.

Ответы (4)

Этот ответ представляет собой комбинацию относительно простой математики и предположений.

Предполагается, что основным лимитирующим фактором численности населения является обеспеченность продовольствием. Один сельскохозяйственный участок имеет длину 200 миль и ширину 314 миль, что дает нам 62 800 квадратных миль или 162 651,25 квадратных километра.

Допущение № 1: использование сельскохозяйственных земель составляет 90%. Остальное занимают здания, дороги и водоемы.

Пахотная земля на участок: 56 520 квадратных миль; 146 386,13 кв. км; 36 172 800 акров

Допущение №2: один акр земли может прокормить от 2 человек (неинтенсивные методы) до 4 человек (интенсивные доиндустриальные методы).

Допущение № 3: все участки Шпиля хорошо управляются, а это означает, что болезни, войны и отходы не оказывают существенного влияния на население.

Количество человек в секции: от 72 345 600 до 144 691 200 человек.

Шпиль длиной 1 000 000 миль означает, что у нас есть 2 000 секций.

Общая численность населения: от 144 691 200 000 до 289 382 400 000 человек.

Площадь поверхности всего на 50% больше, чем у Земли. Куда вы деваете всю воду? (Предположения ОП об использовании немного неверны.)
@JBH Нигде. Поверхность, покрытая водой, необязательна.
На самом деле хранилище воды могло быть удобно расположено в слое между внешним корпусом и внутренним ландшафтом. Вода — отличный щит от радиации.
@LoganR.Kearsley Вода нужна всегда. Этот вопрос предполагает 49 000 с лишним человек на квадратный километр или 12,7 триллиона, если 100% площади отведено под сельскохозяйственные угодья. Но все это предполагает очень многое, например, генерацию света, воду и механизм жизни.
@JBH Вода необходима. Площадь поверхности, покрытая водой, не является. С площадью поверхности на 50% больше, чем у Земли, это дает нам в 4,5 раза больше площади земли для работы, а учитывая, что большая часть земли Земли необитаема или необитаема, гораздо больший множитель фактической жилой площади.
@LoganR.Kearsley Мне все равно, куда это пойдет, меня волнует, что это не приспособлено. Это потребует объема - намного больше, чем люди думают. Менее тривиальное количество воды содержится в воздухе Земли, реках, озерах (например, орошение) и водоносных горизонтах. ОП не учел, насколько толстой должна быть эта оболочка.

Без серьезного махания руками, ноль

Такой мир структурно нестабилен. Теоретически максимально возможная структура такого рода с использованием углеродных нанотрубок (10 000 км) короче диаметра Земли (~ 12 750 км). Шпиль предлагаемой вами длины рухнет под действием собственной силы тяжести в расплавленную сферу углеродных нанотрубок в ужасающей катастрофе, мало чем отличающейся от кротов . Я считаю крайне неправдоподобным, что даже сверхразвитая наука о материалах способна производить материал более чем в 300 раз прочнее углеродного волокна, который может каким-то образом сопротивляться космической тенденции очень больших объектов схлопываться в сферы. Гравитация всегда побеждает.

Эта структура достаточно длинная, чтобы вести себя как гигантская сырая лапша (может быть, даже приготовленная лапша, в зависимости от способности материала изгибаться). Достаточно большой дисбаланс масс, особенно на обоих концах, выведет эту структуру из-под контроля (я предполагаю, что гравитация моделируется вращением) и заставит ее разбиться на куски или, по крайней мере, вызвать частые сильные землетрясения на большей части территории. структуры.

Если как-то физически возможно, есть еще другие проблемы.

Существует также проблема гравитационного притяжения к центру шпиля. Крайние концы шпиля будут ощущаться как крутые горы и в результате потенциально непригодны для проживания. Шпиль должен применять антигравитацию в экстремальных условиях, чтобы эта настройка работала.

Транспортировка товаров и данных представляет собой огромную логистическую проблему. Сообщение, отправленное с одного конца шпиля на другой с помощью света, будет доставлено примерно за 6 секунд (1 000 000 миль / 186 000 миль в секунду). Это без учета потери сигнала. Имейте в виду, что это расстояние чуть больше, чем 2 полета до Луны туда и обратно.

Если бы у вас была какая-то магнитная транспортная система, такая как сверхскоростной поезд, вы могли бы достичь скорости не менее 125 миль в час, возможно, намного больше, избегая сопротивления воздуха, но даже выигрыш в 10 раз будет достигнут при значительно более высокой энергии. затраты и тепловая мощность. Если бы вы каким-то образом достигли практического 100-кратного прироста скорости (для 12 500 миль в час), вам все равно потребовалось бы 80 часов, чтобы перевезти товар с одного конца шпиля на другой. На самом деле вы застрянете на гораздо более низких скоростях для повседневного использования, эффективно изолируя крайние концы шпиля друг от друга.

Юниты Шпиля должны быть достаточно самодостаточными и могут реально торговать только в пределах дюжины юнитов или около того. Если у каждой единицы есть собственное суверенное правительство, высока вероятность того, что на каждой единице будут действовать прогрессивные тарифы, что еще больше ограничит торговлю.

Что касается населения, 1 миллион * сотня пи = сотня пи миллионов квадратных миль. В среднем 10 человек на квадратную милю дают общую численность населения около пи миллиардов человек. О более высокой плотности населения не может быть и речи, а теоретический предел составляет где-то около 30 миллиардов человек, а возможно, и больше.

Вы хотели научно обоснованное , так что я даю вам суровую реальность. Я предлагаю удалить этот тег, если вы намерены серьезно заняться этой настройкой.

Я не очень уверен в гравитации. Крот кротов - это про довольно неуправляемую гравитационную мясорубку, это про инженерию. Если сила тяжести учитывается во время строительства, разумное размещение запасов материалов и шиферных полов может помочь. Я понятия не имею, как рассчитать что-то подобное, но, возможно, размещение массовых депозитов на обоих концах могло бы помочь. Кроме того, места обитания в цилиндрах мизерны. Миры-оболочки, топополисы и миры-кольца активной поддержки доминируют среди реалистичных мегаструктур.
Прошу не согласиться. Вся конструкция, несмотря на свою внушительную длину (1 000 000 миль), будет иметь лишь малую долю массы Земли, которая на таких расстояниях превратится в мизерную гравитацию. В цитируемых источниках не говорится, что гравитация является здесь ограничивающим фактором. Даже если это так, предположительно ничто не может помешать нам вращать весь шпиль вокруг его середины (над 2-й/3-й главной осью), тем самым сводя на нет любые возможные эффекты гравитации.
@ Александр, ты не можешь вращаться вокруг двух осей одновременно. Вы также должны иметь в виду, что любое вращение потребует, чтобы конструкция выдерживала изгиб и скручивание или была способна идеально синхронизировать миллионы ракетных ускорителей. Любая сила или крутящий момент, возникающие на одном конце, передаются на другой конец не менее чем за 6 секунд. Твердых тел не существует, особенно в таком масштабе.
@Beefster Нет, объект может вращаться вокруг двух осей: две оси для вращательного движения . Ваше второе возражение справедливо, если у нас есть требование, чтобы шпиль все время оставался жестким и прямым, но я представляю этот шпиль как поезд из автомобилей, а не как один большой сплошной стержень.
@ Александр, даже несмотря на это, это означает катастрофу для стабильности конструкции и, вероятно, вызовет как минимум сильные землетрясения.
@Beefster да, процесс раскрутки может быть немного ухабистым (точно так же, как и раскрутка в одном направлении).

Мы не знаем точно. Но он функционально неограничен.

Земля (примерно) представляет собой сферу, радиус которой составляет около 4 тысяч миль . Грубо говоря, мы можем сравнить площадь поверхности Земли с площадью поверхности этого цилиндра, чтобы приблизительно оценить, сколько людей может вместить ваше судно.

Это не будет точно; люди на самом деле живут в объеме, конечно, но эти две установки имеют почти идентичное третье измерение. Все живущие на внутренней поверхности цилиндра очень похожи на всех живущих на внешней поверхности Земли. Это примерно постоянный фактор, скажем, треть мили в высоту; это не совсем точно компенсируется, но достаточно близко.

Таким образом, площадь поверхности Земли составляет ~ 197 миллионов квадратных миль. Площадь поверхности вашего цилиндрического сосуда равна A = 2πrh . (Вы можете не обращать внимания на диски на каждом конце; это работает примерно с точностью до сотой доли процента.) В итоге получается 314 миллионов квадратных миль.

Ваш сосуд примерно на пятьдесят процентов больше (по площади поверхности), чем вся Земля. Интересно, что по объему Шпиль составляет сороковую часть Земли. Это связано с тем, что сфера имеет оптимальное отношение площади поверхности к объему, а цилиндр отдаляется от оптимального по мере того, как становится более однобоким. Шпиль очень однобокий.

Мы не проверяли максимальный допустимый предел численности населения Земли.

Люди и раньше делали грандиозные предсказания о пределе биосферы и так далее. Ни одно из их мрачных пророчеств о гибели из-за неспособности выращивать достаточно пищи так и не сбылось. Конечно, должно быть какое-то ограничение, налагаемое исключительно тем, сколько людей может прокормить Земля, но до настоящего времени сдерживающим фактором было давление общества. Если бы мы хотели взрывного роста населения, мы могли бы реструктурировать общество, чтобы добиться этого; у нас другие приоритеты.

TL;DR

Судно примерно в 1,5 раза больше Земли по площади поверхности. Разумное приближение Ферми для того, «сколько людей может выдержать это судно», кажется, «примерно вдвое больше, чем Земля».

Но на самом деле мы не знаем , сколько Земля может.

Почему вы считаете объем? Весь объем недр земли по большей части не имеет отношения к количеству людей, которое она может поддерживать. Нужно смотреть на площади поверхности, а не на объем.
Потому что это сравнение яблок с яблоками, а не попытка сравнить площадь поверхности Земли с объемом корабля. Мой ответ даже поднимает это.
Думаю, вам нужно сравнить сухопутную поверхность Земли с поверхностью корабля. Люди живут только на внутренней поверхности цилиндра, а не во всем объеме.
Эгадс. Вы правы, мои глаза остекленели от этой очень важной детали. Хорошо, что кто-то здесь обращает внимание! У меня сложилось впечатление, что весь внутренний объем корабля был пригодной для использования внутренней конструкцией. Итак, я сравниваю яблоки с воображаемыми яблоками в гораздо более сложной, чем необходимо, плоскости. Я исправлю это.
Добавьте к этому, что в цилиндре О'Нила, конечно, не было бы огромных океанов. Это было бы просто пустой тратой недвижимости. Сельскому хозяйству в любом случае придется полагаться на рециркуляцию и фильтрацию воды, потому что строители будут использовать как можно более тонкий слой грязи. (Грязь тяжелая и не увеличивает прочность конструкции цилиндра.)

Просто сравните с землей. Площадь Земли составляет около 57 миллионов квадратных миль. В вашем цилиндре 314 миллионов квадратных километров, примерно в 6 раз больше. Население Земли в 1600 году составляло около 0,5 миллиарда человек, в 1800 году — около 1 миллиарда. Это дает вам оценку от 3 до 6 миллиардов.

Это намного меньше, чем ответил Александер, потому что он везде предполагает идеальные климатические и почвенные условия, тогда как в моей оценке используется только средний земной климат.

Сколько людей может поддерживать мой мир Spire?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v