Сколько может поднять фокусник, если его ограничивает энергия собственного тела?

В « Цикле наследования» Кристофера Паолини ( книги об Эрагоне ) магия работает очень определенным образом. Волшебник может использовать магию только настолько, насколько его собственная телесная сила сможет его/ее унести. (По этой причине невозможно воскресить кого-то из мертвых, потому что для этого требуется больше силы, чем было бы у одного человека.)
Если бы маг был в ослабленном состоянии, его / ее силы соответственно ослабли бы; и когда используется магия, маг соответственно устает.

Предполагая, что мир, в котором магия работает таким образом, что произойдет, если такой фокусник попытается поднять тяжелый вес? Какие ограничения могут быть?
Меня особенно интересует, сколько мог поднять этот волшебник, как высоко и как долго?
Предположим, нормальная человеческая сила/выносливость.


Из комментариев ниже я узнал, что мой вопрос выше (который я оставил нетронутым для справки) неясен, поэтому позвольте мне уточнить. Меня не волнуют возможности Эрагона. Кроме того, ответ на этот вопрос не требует каких-либо канонических знаний о цикле наследования.
Я пытаюсь построить мир, в котором магия работает так, как описано выше — я упомянул Эрагона только в качестве пояснения.

Итак… давайте предположим, что механика магии в моем мире такова, что предпринимаемые магические действия используют биологическую энергию, доступную магу в то время, когда он творит свою магию. Я хотел бы знать, сколько это силы, если предположить, что это здоровый, хорошо отдохнувший взрослый человек мужского пола. Это не то же самое, что средний человек мог бы поднять вес, потому что в этом случае мы можем использовать мышцы и энергию, которые обычно не используются мужчинами для подъема — пусть он бросит буквально всю свою энергию на поднятие этого веса. . Рост фокусника не имеет значения.

Сколько может поднять мой фокусник?

Они вообще ограничены диапазоном?
Почему ответ не просто «до тех пор, пока человек может поднять»?
@TimB [1] Не помню, это было давно..... предположим, что нет. [2] Сколько это стоит, за вычетом напряжения, которое приходится поднимать собственным рукам человека? Помните, что его тело не обязательно должно принимать непосредственное участие.
@Shokhet, как описано, я ожидаю, что фокусник сможет поднять либо больший вес, чем естественно, либо сможет удерживать его в воздухе дольше, чем естественно, из-за возможности использовать эквивалент всех мышц, а не только те, которые можно практически использовать для подъема. Это то внимание, которое вы ищете в ответах?
Вы ищете предположения, основанные на описании в вашем вопросе, или канонические доказательства, основанные на упомянутом конкретном вымышленном сериале? То есть следует ли игнорировать другие знания о серии Цикла Наследования?
@TimB Кроме того, имейте в виду, что человек может использовать все свои мышцы одновременно только в одном направлении .... Я не знаю, сколько людей могут это сделать.
@githubphagocyte См. комментарий выше. Для вашего второго комментария; нет .... просто использовал Эрагон как сокращение для типа магии, о котором я думал, но вся необходимая информация здесь.
Кажется, это хороший вопрос для scifi.stackexchange.com .
@Dronz Как я уже сказал выше, это не вопрос об Эрагоне. Это вопрос о построении мира, в котором задействована магия. Как вы считаете, следует ли пояснить это в вопросе?
У меня сложилось впечатление, что его сила была основана на его умственной силе/силе, а не на физической силе...
@Shokhet Я написал это до того, как ты добавил дополнительные комментарии. Эта версия намного яснее, что вы спрашиваете.
@Dronz И я ответил до того, как добавил дополнительные комментарии. Спасибо за комплимент!
Этот вопрос не по теме.
@TobyAllen Как вы думаете, почему этот вопрос не относится к построению мира? .....Я создал мир с такими параметрами и хотел бы знать, как далеко я смогу его зайти... разве это не "вопрос построения мира"?
Возможный дубликат worldbuilding.stackexchange.com/questions/628/…

Ответы (5)

Займемся физикой!

Итак, вы хотите использовать магию, чтобы сдвинуть дело с мертвой точки, а? И магия так же «сильна», как и ты?

Что ж, давайте проясним некоторые вещи.

Во-первых, мы смотрим на мощность , которую может излучать человек. Это не сила, не энергия, а то, сколько энергии вы можете потратить в течение определенного периода времени. Теоретически человек может сдвинуть камень любого размера, просто на это у него может уйти больше времени, чем он может прожить. (Другие силы могут помешать им добиться прогресса, но вернемся к теме).

В любом случае, я предполагаю, что рассматриваемый маг может просто передать определенное количество энергии (определяемое мощностью, которую они производят) на какой-либо другой объект без потерь. Это означало бы, что маг мог бы направить свою тепловую энергию на кинетическую или потенциальную энергию объекта без каких-либо потерь. Я также предполагаю, что маги должны продолжать вводить энергию в системы, на которые они воздействуют, иначе магические эффекты немедленно прекращаются, и рассматриваемые объекты ведут себя как обычно. (Это предотвращает бесконечное плавание плавающих объектов и требует больше работы от ваших магических пользователей.)

Максимальная выходная мощность человека

Что касается тепла тела, то человек выделяет от 75 Вт до 870 Вт только за счет температуры тела . (гораздо больше, чем лампочка!). Это означает, что у волшебника есть около 800 Вт, которые он может потратить только на тепло своего тела! Очевидно, что волшебник должен повысить температуру своего тела, прежде чем произносить заклинания, чтобы в полной мере воспользоваться этими 800 Вт.

Люди больше, чем просто поглотители тепла. Мы можем выдать около 400 Вт механической мощности (примерно в течение часа), если мы хорошо обучены. Тем не менее, менее тренированные люди потребляют около 50-150 Вт в течение того же курса, поэтому состояние человека имеет значение.

Подожди, а как насчет прочности на разрыв? Это когда вы сосредотачиваете свои усилия на одной задаче и концентрируете столько силы, сколько можете, на одном толчке или подъеме. Похоже, на этот вопрос мне могут ответить тяжелоатлеты! Взгляните на страницу в Википедии, посвященную рекордам по тяжелой атлетике . Похоже, тяжелоатлет мирового класса (весовая категория ~77 кг) может выполнить толчок с весом около 200 кг! Если предположить, что это действие выполняется примерно за 2 секунды, а вы такого же роста, как Олег Перепетченов , то это (200 кг * 9,8 м/с^2 * 1,64 м/2 с) колоссальные 1597,4 Вт !

Как напомнило мне любимое мысленное упражнение, технически вы не выполняете никакой работы , удерживая что-либо. Однако, если дополнительная потенциальная энергия, которую объект получает от нахождения выше, исходит от человека, то да, маг все равно будет терять энергию. (Добавленная потенциальная энергия равна м грамм час , куда м это масса того, что они держат, грамм ускорение силы тяжести, а час насколько выше объект. Если вы сделаете это с течением времени, то вы получите мощность, измеряемую в ваттах!) Так что я придерживаюсь этого предположения, чтобы поддерживать ситуацию.

Что я могу сделать со сколькими ваттами?

За 75 Вт можно:

  • Поднимите домашнюю кошку (немного толстоватую) над головой за 1 с (я не несу ответственности за то, куда кошка пойдет после этого).
  • Бросить табуретку
  • Бросьте бейсбольный мяч со скоростью 70 миль в час (недостаточно, чтобы попасть в высшую лигу, но приличная подача ).
  • Держите ту же домашнюю кошку, которую вы подбросили, на уровне головы в течение 1 секунды. (Если вы постоянно выдаете 75 Вт, то кошка не ляжет спать!)

Для 800 Вт вы можете:

  • Поднять домашнюю кошку на 17,5 м (около 57 футов или 19 ярдов) за 1 с (это довольно много!)
  • держите домашнюю кошку примерно на 13 000 м выше ее нормальной высоты (пока у вас не кончится энергия).
  • Держите над головой гирю весом 50 кг (110 фунтов) (пока у вас не кончится энергия).
  • Бросьте бейсбольный мяч со скоростью 105 м/с или ~234 мили в час.

За 1600 Вт можно:

  • Бросьте бейсбольный мяч со скоростью 150 м/с или ~335 миль в час (или 0,43 Маха, где 1,0 Маха — это скорость звука).
  • Поднимите над головой 200 кг (двум крупным мужчинам хватит!)
  • Поднять домашнюю кошку на 50 000 м за 1 секунду. (граница для космического пространства технически начинается примерно со 100 км или 100 000 м)

Очевидно, что если бы вы выполняли какие-либо из этих действий медленнее или в течение меньшего времени, вы бы потребляли меньше энергии (меньше ватт).

Почему я придираюсь к домашним кошкам? Я просто выбрал что-то знакомое. Пожалуйста, не используйте эту магию на кошках!

Мне нравится новый подход к этому вопросу. Я собирался поставить +1 к ответу, пока не увидел призыв не использовать магию на кошках... теперь -100. хе ;)
Это именно то, что я искал. Спасибо!
@ Двенадцатый, НО ЦИФРЫ! Я прогонял их всеми возможными способами!
Да! Потрясающий ответ.
К сожалению, даже наша пиковая мощность на 6 порядков меньше 1,21 гигаватт, необходимых для питания машины времени.
Я не понимаю часть о поддержании вещей. Как вы говорите, это не требует работы, требуется только подъем. Как вы их вычислили?
@bdsl Это правда, что это не требует работы. Я предположил, что для того, чтобы заставить вещи левитировать, нужно придать объекту дополнительную потенциальную энергию, и что маг должен продолжать накачивать энергию в объект, чтобы поддерживать этот потенциал. Это не самый реалистичный способ удержать что-то в воздухе, но мы все равно говорим о магии.
Но как вы пришли к этим конкретным цифрам, например, 800 Вт для удержания 5 кг? Вам нужно было бы продолжать накачивать энергию только в том случае, если бы она каким-то образом утекала.
@bdsl Я предположил: 1) если маг не поддерживал активно какой-то магический эффект, его магические эффекты немедленно прекращались. (Та энергия теряется) 2) маги могут добавлять энергию к потенциальной/кинетической энергии, не беспокоясь о потере энергии. Некоторые числа выбраны из-за информации в ответе. Другие числа или объекты были выбраны просто для удобства и простоты поиска.
У меня также есть небольшая проблема с вашим расчетом «холдинга». Умножение энергии на время дает вам (масса*длина^2/время), а не мощность. Как вы сказали, удерживание предмета не требует энергии: в конце концов, вам не нужно подключать свой стол к розетке. Людям нужно тратить энергию только при удерживании из-за того, как работают мышцы, может, магия так не работает? (Подождите, это наводит меня на мысль: если удерживающая сила вертикальна, для горизонтального перемещения не потребуется удерживающая сила: вы можете скользить по полу, как если бы у вас были колеса. Волшебный самокат без самоката?)
У меня также есть проблемы с «холдингом». Почему удерживание должно быть ограничено высотой? Да, у вас может быть потолок того, как высоко вы можете подняться за одно мгновение, но пока вы можете противодействовать скорости падения в течение любого периода времени, в течение которого работает ваша магия, вы должны быть в состоянии начать снова с любой высоты, на которой вы были. и снова двигаться вверх. Для плавания потребуется столько энергии, сколько вам потребуется, чтобы удержать что-то над землей. Я предполагаю, что это предполагает, что магия может захватывать воздух или лежащую в основе реальность, вместо того, чтобы отталкиваться от земли/поверхности.
Конечно, это означает, что вы можете ходить по воде до тех пор, пока можете стоять (может ли магия действовать, когда вы спите?_, поскольку вы можете просто заставить магию распределить свою силу от ваших обычных ног до любого размера. : Д
@ 2012rcampion Я сейчас в чате, если вы хотите обсудить какие-либо вопросы. Я совершенно уверен, что сделал свои расчеты правильно, но могут быть некоторые сбои связи.
1 Мах - это 767 миль в час, поэтому ваша цифра 335 миль в час не является «почти 1 Маха».
Когда я действительно был в форме и собирался в Y, я обычно поднимал 500 фунтов на тренажере ногами. Это более 200 кг. Я не поднял его так далеко, но я мог сделать это намного меньше, чем за 2 секунды. У меня отличная сила нижней части тела, но я не участвую в соревнованиях по тяжелой атлетике. Я думаю, вам нужно изучить больше тяжелоатлетических движений, в том числе тех, которые в основном опираются на туловище и ноги.
Используя формулу Эйнштейна Е знак равно м с 2 для 80-килограммового тяжелого фокусника это даст 7.2 * 10 18 Дж.
@Cretin2 Я целенаправленно ограничивал себя расходуемой энергией; вы говорите о том, чтобы взять их массу покоя и преобразовать ее. Это означает, что эта магия поглотит их тела! Если вы хотите ответить на этот вопрос, используя массу покоя, вперед.

Итак, в Эрагоне (это моя единственная любимая магическая система) заклинатель ограничен силой своего собственного тела. Мы не говорим о мане, заклинаниях в день или о чем-то подобном. Думайте об этом как о жизненной силе, или, если вы хотите пройти всю химию, подумайте об АТФ.

  • Заклинатель, использующий заклинание для завершения задачи, теряет энергию пропорционально тому, что потребовалось бы для выполнения этой работы вручную. Я хочу поднять камень весом 5 фунтов на 5 футов над землей. Я не буду заниматься физикой (потому что не помню формул), но я уверен, что кто-нибудь здесь сможет разобраться с джоулями.

  • Использование слишком большого количества энергии, больше, чем есть у заклинателя, убивает заклинателя. Сила заклинания основана на физической силе/выносливости и активируется мысленной или словесной (или и той, и другой) командой. Интеллект важен, однако то, как вы его активируете (слова, которые вы используете для формирования заклинания), может быть более или менее эффективным, точно так же, как выполнение работы вручную.

Так что, вообще говоря, легко сказать, что ответ на этот вопрос довольно прост. Это отнимает столько энергии, сколько пришлось бы делать это вручную. Однако есть некоторые дополнительные соображения. Если вы используете магию, чтобы сказать «поднимите гигантский валун», маг произносит слово и БАМ поднимает его над землей (при условии, что у него есть такая возможность). Теперь не волшебник должен на самом деле поднимать, что может быть сложнее, так как труднее поднимать неудобные предметы и т. д.

Поэтому я бы сказал, что чисто физические формулы применимы к заклинателям, тогда как не заклинатели менее эффективно используют энергию. Что касается вашего конкретного вопроса:

Меня особенно интересует, сколько мог поднять этот волшебник, как высоко и как долго?

Сложно сказать. Это не линейные переменные, высота не имеет значения для заклинателя (я думаю ???), так как 2 фута от земли ничем не отличаются от 50, поскольку вы просто боретесь с гравитацией. Будет ли заклинатель, перемещающий его на 50 футов, в то время как нормальный человек держит его на два фута над землей, будет эквивалентным??? Вес объекта диктует, как долго и наоборот. Если у вас есть конкретный сценарий, не стесняйтесь поделиться им.

Из Интернета:

Каждый раз, когда вы поднимаете объект, вы работаете против гравитации. Мы используем ту же формулу для работы, которую вы уже знаете (Работа = сила × расстояние), но она выражается в несколько иной форме: Сила записывается в виде мг, где m — масса, а g — ускорение свободного падения, 9,8. м/сек2. Мы используем h для высоты, потому что только вертикальное расстояние, на которое перемещается объект, имеет значение для расчета работы против силы тяжести. Знаете ли вы... Если вам нужно поднять новый диван в квартиру на втором этаже, работа, выполняемая против силы тяжести, будет одинаковой, независимо от того, тянете ли вы его прямо по стене здания с помощью веревок или идете по более длинному пути вверх по лестнице. . Имеет значение только вертикальное расстояние, потому что сила тяжести вертикальна. Найдено здесь

Глядя на ваш новый вопрос, мне удалось найти это. Кто-то, кто лучше разбирается в физике, должен будет заняться математикой.

скажем, у нас есть человек весом 80 кг. максимальная энергия, которая может быть высвобождена, - это если произошло полное преобразование массы.

E=mc^2 (предположим, что импульс равен нулю) E= 80*9*10^16 = 72000000000000000000 Дж = 7,2 EJ (экзаджоули)

На самом деле я редактирую вопрос .... но ваш ответ великолепен! +1
Хороший ответ, хотя E=mc^2 — отвлекающий маневр. Преобразование такой массы непосредственно в энергию заставило бы меня больше беспокоиться о судьбе Солнечной системы, чем о судьбе одного камня.
Да, я ничего не делал с физикой со старшей школы, я не в своей тарелке в этой части.
Отличный ответ, однако стоит отметить, что для запуска 7.2 EJ мастер перестанет быть ...
@Liath Это совершенно верно, насколько я понял из форумов, которые я украл ... или позаимствовал, это была ВСЯ энергия.
@TimB и Лиат: Интересно, что четвертая книга Паолини об Эрагоне кратко описывает (как историческую заметку) Тувиэля , эльфа, который открывает относительность и в отчаянии от безвыигрышной битвы использует ее как атаку смертника . Он превращает свое тело в энергию, но не понимает, сколько ее: битва при Дору Араэба заканчивается тем, что обе стороны уничтожаются .

Отличные ответы от @James и @PipperChip.

У меня есть три части, чтобы добавить в поддержку и для дальнейшего разъяснения полученных ответов (кстати, я люблю нумерованные списки: D).

На самом деле, чтобы разработать наиболее четко определенную магию для вашего мира, было бы очень полезно определить следующее:

  1. Определите количество времени, в течение которого энергия может быть собрана из тела для создания магической силы. Ответ сильно различается, если вы определяете, что заклинатель может собирать энергию в течение наносекунды или если он может собирать ее в течение 10 секунд ... эти временные рамки на много порядков различаются по уровням мощности. Выходная энергия (сколько энергии доступно для подъема объекта в нашем случае) должна быть измерена во временных рамках, чтобы иметь смысл. ПРИМЕЧАНИЕ: вы можете использовать это, чтобы определить, насколько силен пользователь магии... возможно, есть люди, которые могут собирать энергию в течение более длительного периода времени, что делает их гораздо более могущественными, чем те, кто может собирать ее всего за наносекунду. Возможно, это даже требует практики, так что чем больше у вас навыков (по сравнению с врожденными способностями), тем больше времени вы сможете накапливать силу.
  2. Определите, является ли энергия только кинетической, тепловой, электрической и т. д. энергией (поскольку тело производит их все... или даже потенциальную химическую энергию...). Основываясь на ответе, предоставленном PipperChip, сочетающем производство тепла телом (побочный продукт комбинированного использования энергии всеми процессами, которые означают, что кто-то жив), а также потенциал кинетической энергии, производимой мышцами, будет производить совсем другой уровень мощности, чем просто тепловая энергия.
  3. Я хотел бы предложить еще одну вещь, которая, как мне кажется, является очень важной частью разработки этой концепции: каков конечный эффект на заклинателя? Если я преобразую всю тепловую энергию, вырабатываемую моим телом, в течение 3 секунд, я тогда замерзну? Если я преобразую всю тепловую энергию, накопленную в моем теле (не только ту, что исходит от моего тела, но и тепло во всех частях моего тела), замерзну ли я? Если я преобразую потенциальную химическую энергию в своих клетках, я заболею или умру на месте?? С другой стороны, если я преобразую потенциальную химическую энергию только в своих жировых клетках, похудею ли я? (примечание: я подозреваю, что наши жировые клетки могут содержать довольно много химической энергии, если применить их все @ один раз... также без жира, я слышал, что мы умрем... так что использование всей энергии только в нашем жире клетки также могут быть опасными для жизни).

Надеюсь, это будет полезно, и мне нравится ваша более конкретная идея даже больше, чем та, что была в серии об Эрагоне.

Я собираюсь подойти к этому с точки зрения накопленной энергии в человеческом теле (для всех, кому это может быть интересно), поскольку преобразовать калории в джоули относительно просто.

Итак, вот математика.

1lb of human fat = about 3500 calories
200lb person with 15% body fat = about 30lbs of fat
That's 105,000 calories.

1 calorie = 4184 joules
105,000 calories = about 440 million joules of energy

1 joule is the energy required to lift 1kg to a hight of 10cm

Therefore, with 440 million joules we can lift 220kg to a hight of 200km

Так что да, если мои расчеты верны, ваш волшебник, вероятно, сможет запустить на орбиту трех человек одновременно!

Заметьте, нет никакого упоминания о том, сколько времени это займет, потому что в ньютоновской механике выполненная работа — это составляющая силы, приложенной на расстоянии, независимо от времени, необходимого для перемещения на это расстояние. «Сила» вашего мага ограничена тем, насколько быстро он может получить доступ к потенциальной энергии в своем теле и распределить ее, а также насколько быстро он может ее восполнить.

Как уже упоминалось в некоторых комментариях, «удержание» объекта на месте не требует энергии, поэтому после перемещения, если объекту не разрешено расходовать свою потенциальную энергию, он останется в покое.

Возможно, вы также захотите рассмотреть воздействие на тело мага. Человек может проехать милю на 150 калориях, и это может быть довольно утомительно. Представьте себе истощение, если бы вы быстро израсходовали 105 000 калорий. Говоря это, большая часть истощения вызвана химическими процессами, необходимыми телу для преобразования накопленной энергии в кинетическую энергию, поэтому, если вы обойдете это с помощью магии, вы можете не почувствовать усталости.

Кстати, именно поэтому так сложно похудеть.

У людей в среднем 81 500 килокалорий на все тело, а тело потребляет в среднем 2000 килокалорий в день.

Если бы вы потребляли 2000 килокалорий на магию, это было бы 8368000 джоулей, что переводится в ватты, потребляемые в секунду.

Этого достаточно, чтобы активировать замораживающее заклинание на 16 минут, чтобы заморозить человека или сохранить еду свежей.

Все эти ватты также можно использовать для подъема кошек в космос, как предложил @PipperChip.