Выдержит ли человеческое тело жизнь на планетах с большей гравитацией, чем на Земле?

Однажды я читал роман о планете-тюрьме, которая была выбрана для того, чтобы заставить заключенных страдать. Одной из различных «пыток» была гравитация в три раза выше, чем на Земле.

Выдержит ли человеческое тело жизнь при такой гравитации? Известно, что длительное пребывание в условиях невесомости имеет негативные последствия для организма. Будет ли среда с высокой гравитацией также отрицательной, или она со временем только сделает людей сильнее?

ПРИМЕЧАНИЕ. Здесь обсуждается вопрос о том, актуальны ли вопросы об уже существующих мирах.

Планеты тяжелого мира и люди, приспособленные для жизни на них, — довольно стандартный научно-фантастический троп. Так что не имеет большого значения, является ли это конкретным существующим миром.
Цитата из книги «Биология человеческого выживания: жизнь и смерть в экстремальных условиях», Клод А. Пиантадоси: Люди-добровольцы переносили 1,5 г в течение семи дней без каких-либо явных побочных эффектов. Однако всего через 24 часа после приема 2 г обнаруживаются признаки значительного дисбаланса жидкости. При дозах от 3 до 4 г ограничивается утомляемость, а при превышении 4 г сердечно-сосудистые факторы ограничивают толерантность к перегрузкам. - Я не читал полный текст, поэтому считаю нецелесообразным указывать его как полный ответ. books.google.com/books?hl=fr&id=Lqz-4XU5m28C
@Keeta, вы действительно должны превратить это в полный ответ, пока что он лучший только для источника.
Побочные мысли: мир 3G требует веских причин, чтобы не иметь невероятно плотную атмосферу. Чтобы разрежить атмосферу, вам нужно либо среагировать с ней, чтобы сформировать камни (большая часть CO2 на Земле находится в карбонатных породах - Венера, не так уж и много), или вам нужно придать ей скорость убегания. Последний очень чувствителен к гравитации.

Ответы (15)

Простой ответ - да".

Более сложный ответ: «это зависит» и «насколько тяжелее».

Со временем можно было ожидать, что эволюция поможет, кости станут толще. Рост уменьшится, люди могут даже вернуться к более коротким ногам и четвероногим движениям в стиле великих обезьян.

Это не поможет первым бедным жертвам, так что давайте подумаем об этом.

Допустим, взрослый мужчина весит на земле 80 кг.

В 2G они будут весить 160 кг; в 3G они будут весить 240 кг.

Это начинает быть серьезным весом, вы все еще можете двигаться, но это потребует усилий. Предполагая, что вы достаточно накормлены, вы нарастите серьезную мышечную силу, но вы все равно можете ожидать, что кости и суставы будут чувствовать нагрузку. Сердце и легкие должны были бы работать больше, пролежни развивались бы быстрее.

Даже незначительные поездки и падения станут гораздо более серьезными, простая поездка может легко привести к множественным переломам костей, а поскользнуться на лестнице может быть фатальным. На самом деле там вряд ли будут лестницы и, конечно, лестницы.

Сон будет проблемой, и плавание в воде с дыхательным устройством может стать популярным способом сна. Плавание, безусловно, будет популярным развлечением, так как вода выдержит ваш вес (вы все равно должны быть на плаву).

Беременность была бы серьезным риском, даже на Земле люди испытывают проблемы со спиной и другие боли из-за веса. Даже если беременность протекала нормально (а я не знаю ни одного исследования, которое могло бы подтвердить это в любом случае), существовал бы высокий риск травм и несчастных случаев.

Окружающая среда будет создавать для вас постоянную нагрузку, поэтому вы можете ожидать, что продолжительность жизни уменьшится (слабое сердце будет фатальным, кости имеют тенденцию ослабевать с возрастом).

Таким образом, немедленный вывод состоит в том, что молодые здоровые взрослые люди выживут. Все остальные в беде....

«со временем можно ожидать, что эволюция поможет»: только если люди выживут. И если вы постоянно отправляете колонистов на тяжелую планету, ожидая, что часть из них умрет, чтобы те, кто выживет, могли произвести более подходящих детей, то вы делаете технически евгенику. Жестокая гравитационная евгеника.
@JoeBloggs Ага. Я и не говорил, что это приятно :)
Я рад, что мы согласны в этом вопросе! :D
+1 за включение проблем с беременностью (тоже хороший ответ, но да).
Вы хотите решить проблему с весом. Масса никогда не меняется; вес делает. Таким образом, масса всегда будет 80 кг, а вес — нет.
Я думаю, что адаптация к среде с сильной гравитацией потребует гораздо больше времени, чем адаптация к среде с низкой гравитацией. Таким образом, если бы люди действительно адаптировались к среде с высокой гравитацией, переход в среду с низкой гравитацией, вероятно, был бы плохой идеей, если бы они захотели вернуться в среду с высокой гравитацией позже. Таким образом, я думаю, что физические встречи между людьми с планет с низкой и высокой гравитацией были бы маловероятны, если бы они не планировали остаться. Просто аккуратный аспект человеческого взаимодействия или его отсутствие, которое потенциально может развиться.
Вес равен массе (м), умноженной на ускорение свободного падения (G = 9,8 м/с^2). На Земле ваш вес в системе СИ равен 80 кг * G = 784 ньютона (я забыл, что это правильная единица измерения веса... но это для силы, что одно и то же (масса * ускорение). Если вы увеличите гравитацию, на ваши два фактора будут 80 * (G * 1,5) = 1176 Н и 80 * (G * 3) = 2352 Н соответственно.Обратите внимание, что масса (80 кг) никогда не меняется (см. следующий пост для имперского веса, т.е. того, что используют американцы).
@hszmv Умм. Почему увеличение гравитации на 2 представлено в вашей формуле 1,5? Откуда это. 1G = 9,8 м/с, 2G = 19,6 м/с и т. д. Масса 80 кг имеет вес, эквивалентный 80 кг на Земле при 1G, вес, эквивалентный 160 кг на Земле при 2G, и т. д.
В имперских фунтах 80 кг на Земле составляют около 176 фунтов. Имея в виду, что фунты не измеряют массу. Эта единица называется слаг и редко используется. Опять же, в любой ситуации он останется постоянным. В мире с 1,5-кратной гравитацией такая же масса будет весить 264 фунта. При трехкратной гравитации эта же масса будет весить 528 фунтов. Люди с таким весом действительно существуют на Земле и находятся на разных стадиях физического здоровья... однако у человека, который весит 528 фунтов на Земле, были годы, чтобы нарастить мышечную массу, необходимую для перемещения этого веса.
@TimB Потому что я прочитал другой ответ, в котором обсуждалась версия 1.5, мой плохой. Между прочим, ньютоны и фунты соответственно равны 1568 Н и 352 фунтам.
Если бы люди выросли (всего одно поколение) на этой планете, они были бы более привычны к той среде, не так ли? у них должны быть более крепкие кости и мышцы, чем у их родителей, верно?
@NuloenTheSeeker В определенных пределах да. Тело будет реагировать на возложенные на него нагрузки, и, например, постоянная работа усерднее приведет к развитию большего количества мышц. Существуют ограничения как для непосредственной адаптации (первое поколение), так и для эволюционной адаптации (n поколений) с точки зрения того, насколько резкими изменениями она может справиться. Если выживает недостаточное количество людей, чтобы размножаться, то все умирают до того, как эволюция получит шанс вмешаться, а если напряжение слишком велико, первое поколение не сможет достаточно адаптироваться, чтобы выжить.
Если вы когда-либо ездили на Rotor en.wikipedia.org/wiki/Rotor_(ride) или Graviton en.wikipedia.org/wiki/Gravitron , вы сталкивались с 3G. В детстве я «стоял» в роторе (перпендикулярно вращающимся стенкам). Это было тяжело, но выполнимо на протяжении всей поездки. Без технической поддержки (например, экзоскелета) было бы трудно поддерживать его в рабочем состоянии в течение нескольких часов, не говоря уже о годах.
@ЭрикДж. Это кажется маловероятным (как из соображений безопасности, так и из соображений баланса) - детские воспоминания ненадежны, поэтому вы можете как-то проверить это :) Я согласен, что это было бы тяжело, хотя тяжело не невозможно, и мышцы адаптируются, если вы выживете достаточно долго.
@TimB Когда я был ребенком, была другая эпоха. Сказав это, я нашел кадры некоторых детей, стоящих на Гравитоне (также поездка 3G согласно Википедии) youtube.com/watch?v=ekWGSw9fxzI

Ваше местоположение 3g довольно быстро убьет большинство людей без улучшений — в течение нескольких дней или недель, в зависимости от исходного уровня физической подготовки человека, о котором идет речь. Величина дополнительной нагрузки, которую это оказывает на сердце, довольно велика для любого положения, которое не предполагает лежания, сродни постоянному бегу почти на полную катушку , и даже лежание оказывает давление на сердце, как при постоянной ходьбе. .

Кроме того, лежание в этих условиях может быстро вызвать пролежни, которые потребуют каких-либо движений.

Даже движение было бы опасным, падение в положении стоя было бы эквивалентно падению с балкона второго этажа в 1 г, а падение на четвереньках - не невозможно, учитывая, что эффективный вес субъекта был бы в три раза больше нормального, когда люди обычно могут поднять только собственного веса удвоить собственный вес - было бы все равно, что упасть с собственного роста в 1г.

Для меня это звучит как довольно эффективная пытка...

Вы в этом уверены? Я думаю, вы преувеличиваете влияние 3G, учитывая, что сегодня есть люди, которые весят более 600 кг... это было бы неприятно, но я думаю, что 3G будет на пределе выживаемости. Я хотел бы знать, откуда взялась фигура балкона 2-го этажа.
@TimB: Люди весом более 600 кг? Можете ли вы предоставить доказательства этого утверждения?
@celtschk Google предоставит множество примеров. en.wikipedia.org/wiki/List_of_the_heaviest_people — двое имеют пиковый вес более 600 кг, а третий всего на 3 кг меньше. У одного был неподтвержденный пиковый вес более 700 кг.
Так какова будет максимальная сила тяжести, которая все еще будет выживаема для большинства, но будет наказывать?
@ mike3, 2 г, вероятно, будет выживаем для большинства, хотя смертность будет значительно выше. С другой стороны, я не уверен, что это было бы таким большим наказанием, несмотря на всю неприятность ситуации - сделать выживших такими же мускулистыми и сильными, как бодибилдер...
600-килограммовым людям по-прежнему «просто» приходится перекачивать кровь с 1 г, как и всем остальным. Возможно, им придется перекачивать больше, но сама кровь не весит в 3 раза больше...
И сколько из этих 600-килограммовых людей когда-либо стояли без посторонней помощи?

Я бы начал с мысленного эксперимента. Если бы меня отправили на планету 3G, думаю, это убило бы меня в течение пары дней, по крайней мере, если бы я не был к этому готов заранее. Я бы весил более 600 фунтов, простое сидение в постели было бы похоже на скручивание с женой, сидящей у меня на груди, и шаром для боулинга, прикрепленным к моей голове.

Я думаю, что 2G подтолкнет его, и даже там потребуется немного обучения и много квалифицированного медицинского опыта. 1.5G будет достаточно пыткой.

Я думаю, что мы упускаем некоторые факторы в этом разговоре. Эффект не будет таким же, как увеличение веса на этой планете. Да, гравитационное притяжение притянет вас к весу... скажем, 600 кг. Ну, это также будет тянуть всю жидкость в вашем теле вниз к вашим ногам с более высокой скоростью. Ваше сердце будет работать не только против собственного веса тела, но и отталкивать кровь от земли. Я говорю: не обращайте внимания на то, что весы покажут, что вы больше весите. Важно то, что вся материя притягивается к ядру планеты. Даже вода будет спрессована в густой сироп. Даже молекулы воздуха будут притягиваться к поверхности, и вдохнуть их будет гораздо труднее. Ваши глаза и ткани мозга будут сжаты более плоско и не будут функционировать так же, как раньше. Даже сильный человек s кровеносные сосуды разрушатся. Никто не проживет долго при 3G.

Небольшая придирка: килограммы — это единицы массы, а не силы — это были бы ньютоны.
Вода будет спрессована в густой сироп? Не могли бы вы объяснить, пожалуйста, - я думал, что сжимаемость воды очень низкая!
Я думаю, что единственное изменение в водоеме будет заключаться в том, что брызги и брызги не будут распространяться далеко, и я думаю, что волны будут быстро рассеиваться.
Я никогда не видел никаких аргументов в пользу того, почему сердце должно работать больше. Кровь не перекачивается в одну сторону, она циркулирует. Так что кровь на пути вниз помогает. Люди не теряют сознание при высокой перегрузке (например, при струях) не потому, что их сердце не может с этим справиться, а потому, что кровь центрифугируется из их головы. И это занимает больше, чем 3g.

Один из ответов заключается в том, что мы не знаем долгосрочного эффекта высоких перегрузок.

Мы знаем последствия высокого кровяного давления. Нехорошо. Под 3G, стоя или сидя, вашему мозгу нужно определенное нормальное давление, чтобы вы не потеряли сознание. Ваше сердце находится примерно на 40 см ниже в вашем теле. Два дополнительных G увеличивают давление на сердце в 80 см водяного столба или около 60 мм рт. В среднем вы умрете немного раньше. Что касается дополнительного давления на артерии в ногах...

Также известно, что высокие люди подвергаются большему риску черепно-мозговой травмы при падении. Падение в 3G будет опасно для жизни даже для невысоких людей. Сломанные конечности гораздо чаще. Ожидается длительный артрит.

Так что, если это не смертельно в краткосрочной перспективе, я совершенно уверен, что это разрушит ваше здоровье в долгосрочной перспективе.

Я думаю, что потребуется компрессионная одежда, чтобы кровь не пыталась осесть в ногах. Компрессионная одежда существенно снизит нагрузку на сердце.

Одно из стереотипных занятий заключенных — проводить много времени в тренажерном зале. Эта тюрьма представляет собой круглосуточный тренажерный зал. Любой заключенный, закончивший тюремный срок, был бы чрезвычайно мускулистым. Возможно, после освобождения потребуются контрольный ошейник и автоматическое зачисление в космодесантники?

Подумайте, как пилот реактивного самолета чувствует себя в своем кресле во время довольно рутинного разворота. Вот как вы будете чувствовать себя все время .

Я буду противиться этой тенденции и скажу, что это возможно без особых проблем, при условии наличия соответствующей поддерживающей технологии.

Ключевая технология это:

  • Компрессионные костюмы — @MichaelRichardson отметил, что они предотвратят проблемы с кровообращением.

  • Плавание практически не пострадает. Действительно, это было бы предпочтительным средством передвижения. Подозреваю, что человеческий организм вполне мог бы выжить в 3G, если бы ему почти никогда не приходилось покидать воду.

  • Количество мышц, которые будут развиты, будет огромным . Я считаю, что есть тяжелоатлеты, которые могут поднять в 3 раза больше собственного веса. Человеку в этом случае нужно поднять только вдвое больше своего веса.

Но ни один из них не является реальным решением.

Решение: экзоскелеты с электроприводом

Экзоскелеты с электроприводом — реальное решение. Поддерживая и перемещая тело снаружи, в основном устраняются проблемы повышенной гравитации.

Вы когда-нибудь были на американских горках? Перегрузка, ощущаемая на средних американских горках, составляет около 1,67 г. Теперь удвойте ощущение, которое вы чувствовали, когда вас вдавливали в спинку сиденья и хлестали по углам, и применяйте его прямо вниз, постоянно. Сказать, что это использовалось в качестве пытки, было бы неразумно.

Я помню, где-то читал, что средний человек будет в порядке и даже будет процветать в условиях гравитации +/- 20% от земной гравитации. Но помните, что наши тела специально приспособлены к тому, что мы считаем 1 г. конечно, более низкая гравитация легче адаптируется. Но даже если бы у нас было долгосрочное жилье на Марсе, это, вероятно, имело бы довольно серьезные последствия для нашего здоровья в течение длительных периодов времени. Вот почему любые пилотируемые миссии на Марс будут поездками в один конец.

Выжить? Как насчет жить? А строительство убежища? Разгрузка груза? Потом в конечном итоге пищевое производство, ремонт оборудования. В лучшем случае мы будем инвалидами. А размножение? Это маловероятный успех, учитывая трудности при нормальных обстоятельствах. Что касается плавания, я думаю, что из-за давления на живот можно очень быстро утонуть.

Длительно 1,5 - 2 г не выполнимо. Даже многолетняя программа постепенной акклиматизации вымывает всех, кроме очень немногих.

ИМО

Прочитав некоторые из этих ответов, и только некоторые, я думаю, что одно принимается как должное. Увеличение гравитации увеличит давление на жидкость в вашем теле. Ваша кровь, жидкость вокруг мозга, желудочная кислота, каждая жидкость в вашем теле станет тяжелее. Ваша кожа также станет тяжелее, заставляя ее тянуться и рваться. ВОЗМОЖНО, 1,5-кратная нормальная гравитация Земли была бы выживающей, но я не думаю, что что-то большее, чем это, было бы правдоподобно.

... если только вы не могли манипулировать своей «энергией» (ци/ки/жизненной силой) для улучшения своих физических способностей. Тогда вы могли бы справиться с большим увеличением.

Первый источник удален из исходной статьи, но приведены цитаты: Могут ли люди колонизировать планету с более сильной гравитацией? Утверждение здесь (очевидно, подкрепленное НАСА) заключается в том, что абсолютный порог живучести — это постоянный 4G, и что до 3G, вероятно, будет чем-то, к чему жители смогут адаптироваться. Так что в целом вы правы, но вам нужно набрать свой уровень правдоподобия. немного.

На самом деле я изучал это некоторое время назад. Скорее всего, некоторые из побочных эффектов менее серьезны, если в атмосфере больше кислорода, чем в нашей. Кажется, что если у вас больше O2, вероятно, более компактное тело меньшего размера, а также другие модификации, такие как гемоцианин и, как уже упоминалось, водный разум, могут существовать в относительно небольшой области близко к поверхности или на поверхности. Высокая G на самом деле не является большой проблемой, если бы формы жизни эволюционировали, чтобы выдерживать ее, я думаю, были бы формы жизни, подобные дельфинам, всплывающие на поверхность, чтобы дышать этим тонким слоем кислорода близко к поверхности.

Добро пожаловать в World Building! Если у вас есть время, посетите тур и посетите справочный центр , чтобы узнать больше о сайте. Веселиться!

Выживаемость

Эта статья ссылается на исследование, в котором говорится, что 3-4 г выживают.

Некоторые избранные цитаты:

Наши кости представляют собой впечатляющие структуры с точки зрения инженерии. На самом деле, наша большеберцовая кость может выдержать примерно 90 -кратное земное притяжение (g), прежде чем расколется.

Динамические напряжения и скручивающие эффекты быстро справятся с нашим скелетом, снизив фактический предел до чего-то близкого к 10 г.

Подсчитав силу человеческих мышц, исследователи определили, что при тщательной тренировке мы сможем противостоять силе тяжести не более 5 g.

команда определила, что человек с его атлетизмом [Бьёрнссона] может медленно перемещаться по планете с гравитацией - или g - примерно в 4,6 раза больше, чем у Земли.

Наше сердце едва справляется с гравитацией около 5 g , выше которой мы начинаем терять сознание.

Таким образом, мы могли бы выжить, хотя и с дрессировкой и вскармливанием, между 3-4 г , но это было бы некомфортно.

Учитывая аналогию между поднятием тяжестей и более высокой гравитацией, я подозреваю, что по крайней мере некоторые из заключенных набирают силу.

Согласно Поверхностной гравитации , ни одна планета в нашей Солнечной системе не имеет 3g на поверхности (Юпитер не очень комфортное место для жизни, но составляет 2,5g; жизнь на солнце, оставив в стороне экстремальную радиацию и жару, это отдельная история, с 28g на поверхности").

Ваше устройство для пыток в 3g просто потрясающее! Думайте о пилоте истребителя в 3G все время ...

Интересный способ показать, почему это не проблема в нашей Солнечной системе, но это не дает прямого ответа на вопрос.

3g? Почти невозможно, 2 г также, вероятно, не очень выполнимо, но может быть 1,5-1,8. Например, кокаин при внутривенном введении немедленно вызывает у субъекта эйфорию и повышает кровяное давление, поскольку кровеносные сосуды сужаются. Это, в сочетании с психоделическим триптамином (часто действующим как кнопка сброса в нервной системе), может помочь телу ускорить/облегчить переход, необходимый для адаптации. Это только одна мысль.

в 3G я был бы шокирован, если бы какой-либо организм, обитающий на Земле, выжил после этой боли давления. Кинетика на таком уровне Gforce безнадежно дезориентирует. Это система управления динамикой, и совершенно абсурдно даже представить, что что-то происходит, кроме того, что вещи падают очень быстро. даже это сложно представить