گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
گالیله حدود چهار قرن پیش به یک واقعیت فیزیکی اساسی درباره عدم امکان وجود انسانهای غولپیکر پی برد و توضیح داد که چگونه قوانین طبیعت، محدودیتهایی را برای اندازه موجودات زنده تعیین میکنند.
داستانهای بسیاری از موجودات غولپیکر در اساطیر و افسانهها روایت شدهاند، اما این موجودات همیشه در قلمرو خیال باقی ماندهاند. آیا تاکنون به این فکر کردهاید که چرا در دنیای واقعی، موجوداتی با این ابعاد نمیتوانند زنده بمانند و به فعالیتهای عادی بپردازند؟ قوانین فیزیک گالیله و درک او از چگونگی مقیاسبندی ابعاد، پاسخ این پرسش را روشن میکند. او نشان داد که رشد بیرویه به معنای افزایش متناسب در استحکام نیست.
استدلال گالیله: قدرت و وزن در مقیاسهای متفاوت
گالیله در کتاب بنیادین خود «گفتگوهایی درباره دو علم جدید» در سال ۱۶۳۸ (میلادی) استدلال کرد که درک عامه از غولها اساساً اشتباه است و چنین موجودات عظیمی از نظر فیزیکی غیرممکن هستند. او برای توضیح این پدیده، یک تیر چوبی بلوط را مثال زد. گالیله توضیح داد که استحکام یک تیر (توانایی تحمل بار) به مساحت سطح مقطع آن بستگی دارد، که این مساحت با مربع ضریب مقیاس خطی افزایش مییابد.
به عبارت دیگر، تیری که ۱۰ برابر بزرگتر شود، ۱۰۰ برابر قویتر خواهد بود. اما وزن بار یا خود تیر، که به حجم آن بستگی دارد، با مکعب ضریب مقیاس خطی افزایش مییابد. بنابراین، تیری که ۱۰ برابر بزرگتر شود، ۱۰۰۰ برابر سنگینتر خواهد بود. گالیله به این نتیجه رسید که تیری که ۱۰ برابر بزرگتر شده باشد، تنها قادر به تحمل یکدهم باری خواهد بود که انتظار میرود با مقیاسش متناسب باشد؛ در نهایت، یک تیر در مقیاس کافی بزرگ، حتی نمیتواند وزن خود را تحمل کند.
- راز کتاب رمزنگاری شده و عجیب گالیله ، در یک قدمی کشف شدن است
- نامه معروف گالیله ، جعلی از آب در آمد
- سیاره مشتری غول پیکرتر از چیزی است که فکرش را می کنید
سرنوشت فیزیکی انسانهای غولپیکر
این استدلال مستقیماً به انسانهای غولپیکر نیز قابل تعمیم است. گالیله توضیح داد که استخوانهای یک غول، مانند تیرهای ساختاری، وظیفه حمایت از بدن و ماهیچههای آن را دارند. اگر استخوانهای غول از همان مواد استخوانهای یک انسان عادی ساخته شده باشند، استحکام آن به اندازه جرمش افزایش نمییابد. گالیله نتیجهگیری فاجعهبار خود را برای غولها اینگونه بیان میکند:
«به وضوح، اگر کسی بخواهد در یک غول بزرگ، همان تناسب اندام یک انسان عادی را حفظ کند، باید یا مادهای سختتر و قویتر برای ساخت استخوانها بیابد، یا باید کاهش قدرت را در مقایسه با مردان متوسط قد بپذیرد؛ زیرا اگر قد او بیش از حد افزایش یابد، زیر وزن خود خواهد افتاد و خُرد خواهد شد.»
بهطور مشابه، اجسام دیگری نیز در مقیاس بزرگتر با مشکل مواجه میشوند؛ شمشیرهای بزرگتر برای غولها بیش از حد سنگین خواهند بود، زرههای مقیاسبندی شده قابل پوشیدن نیستند و حتی خانههای چوبی غولپیکر نیز سقف خود را تحمل نخواهند کرد. در نتیجه، دنیای غولها، آنگونه که در افسانهها تصور میشود، از نظر فیزیکی بیمعناست.
درسهایی از طبیعت: تناسب اندام در جانوران و موجودات کوچک
استدلال گالیله نهتنها عدم وجود انسانهای غولپیکر را توضیح میدهد، بلکه به درک ما از پدیدههای طبیعی نیز کمک میکند. او توضیح میدهد که چرا حیواناتی مانند اسب آبی، کرگدن، فیل و دایناسورها، معمولاً قویهیکل و با استخوانهایی نسبتاً ضخیمتر و محکمتر از حیوانات کوچکتر هستند. به عنوان مثال، پاهای فیلها در مقایسه با اندازه بدنشان بسیار ضخیمتر از پاهای سگها یا گربههاست. این مسئله به دلیل این است که استحکام استخوانها با مربع مقیاس خطی افزایش مییابد، در حالی که وزن حیوان با مکعب مقیاس افزایش مییابد؛ بنابراین استخوانها باید به نسبت ضخیمتر شوند تا وزن افزایشیافته را تحمل کنند.
همین اثر متضاد در هنگام کاهش اندازه نیز رخ میدهد. حیوانات بسیار کوچک، معمولاً لاغر و چابک هستند. حشرات اندامهای نسبتاً نازکی دارند و اغلب میتوانند چندین برابر قد خود بپرند یا روی دیوارها و سقف راه بروند، زیرا وزن آنها آنقدر کم است که نیروهای الکترواستاتیک برای نگهداشتن آنها کافی هستند. اگر یک حشره ۱۰ برابر بزرگتر شود، ۱۰۰۰ برابر سنگینتر خواهد شد و نیروهای الکترواستاتیک یا کشش سطحی آب برای پشتیبانی از آن کافی نخواهند بود.
گالیله همچنین به مفهوم انسانهای مینیاتوری مانند لیلیپوتیها میپردازد. او اشاره میکند که اگرچه استخوانهای یک انسان ۱۰ برابر کوچکتر ۱۰۰ برابر ضعیفتر میشوند، اما وزن کلی بدن ۱۰۰۰ برابر کاهش مییابد. چنین فردی قادر خواهد بود چندین برابر قد خود بپرد و بارهای بسیار بزرگی را نسبت به اندازه خود حمل کند. گالیله میگوید:
> «در حالی که اگر اندازه جسمی کاهش یابد، استحکام آن جسم به همان نسبت کاهش نمییابد؛ در واقع هرچه جسم کوچکتر باشد، استحکام نسبی آن بیشتر است. بنابراین یک سگ کوچک احتمالاً میتواند دو یا سه سگ هماندازه خود را بر پشت خود حمل کند؛ اما من معتقدم که یک اسب نمیتواند حتی یک اسب هماندازه خود را حمل کند.»
با این حال، انسانهای مینیاتوری نیز با چالشهایی مانند چسبیدن به دیوارها یا تأثیر قویتر آب (که در مقیاس کوچکتر چسبناکتر به نظر میرسد) مواجه خواهند شد. به این ترتیب، دیدگاههای فولکلوریک درباره لیلیپوتیها یا انسانهای کوچک نیز از نظر فیزیکی غیرممکن هستند.