Míg a finn hagyomány a Mikulás (és talán néhány rénszarvas) meglátogatása a Concorde fedélzetén, tényleges repülése karácsony estéjén sok munkát és sok felkészülést igényel. A Télapó tudományának legjobb tudása szerint, hogyan csinálja ezt. (ERIC CHRETIEN / GAMMA-RAPHO VETŐ KÉPEKBEN)

Így hozhatja a Mikulás ajándékokat a teljes világba egy éjjel

1,6 milliárd háztartással a világon, hogy csinál ez a télapó? Egy kis karácsonyi varázslatgal ... és sok tudománygal!

Hogyan csinálja a Mikulás? Egy hosszú éjszaka egy véres és idős ember, varázslatos szánnal és nyolc repülő rénszarval felszerelve, játékot szállít a gyermekeknek minden háztartásban a világ minden tájáról.

Az egyetlen fogás? Hiszniük kell benne.

Kíváncsi kell hogy vajon ez fizikailag lehetséges-e. Ha megfelelő technológiája és technikája lenne, ténylegesen elvégezheti-e a Mikulás ezeket a szállításokat? Mivel a világ népessége meghaladja a 7 milliárd embert, ez a Mikulás számára soha nehezebb munka. De a tudomány hatalmával - és talán egy kis karácsonyi varázslattal - a Mikulás több, mint a kihívás.

A témával kapcsolatos legfrissebb (2013) Pew-kutatás szerint a háztartások csak úgy tesznek úgy, mint a Mikulás karácsonykor 31% -uk. Ó, kevés hitűek. (FLICKR HASZNÁLATI MATTIILA (L); PEWKUTATÓKÖZPONT (R))

A Santa-nak meg kell élnie a háztartások számának és az ezek közötti átlagos távolságnak megfelelően.

  • A Wikipedia szerint és a felmérés időpontja óta a népesség növekedését extrapolálva körülbelül 1,6 milliárd háztartás van világszerte.
  • Mivel a Földnek körülbelül 25 millió négyzet mérföldes (65 millió négyzetkilométer) lakható területe van, bármely háztartás közötti átlagos távolság körülbelül 0,135 mérföld (0,225 km).
  • És legalább az Egyesült Államokban a Télapó úgy tesz, mintha egy adott évben a háztartások 31% -át látogatná meg. (Úgy tesz, mintha?) Kissom a hidegszívû szkepticizmusomat, Pew.)

Mindent elmondva, a Mikulás felelõssége, hogy körülbelül 500 millió háztartásnak ajándékokat szállítson, az átlagos távolság 0,33 km-re (0,33 km) növekszik, ha számolunk azokról a házakról, amelyeket a Mikulás nem képes meglátogatni.

A NORAD, az észak-amerikai légiközlekedés-védelmi parancsnokság számos feladatot lát el az észak-amerikai kontinens feletti légi forgalom területén, ideértve a harci gyakorlatokon és kiképzésen részt vevő harcosok tankolását (az itt látható módon), valamint a Mikulás nyomon követését, amit évente megtettek. generációk óta kudarc nélkül. (KENN MANN / USAF / GETTY KÉPEK)

Noha ez nagy számú látogatást és rettenetes távolságot jelent az utazáshoz, a Mikulásnak nincs sok ideje arra, hogy mindent elkészítsen. A téli napfordulótól a nemzetközi dátumvonal egyik oldalán (Oroszországban) és éppen a karácsony napján napkelte előtt a másik oldalon (Alaszkában) kezdve a Télapónak legalább az az előnye, hogy közel van a téli napfordulóhoz, amely ad neki némi extra időt az északi féltekén.

Az időzónák, a nemzetközi dátumvonal, valamint a naplemente / napkelte idejeinek helyek és szélességek közötti eltérései miatt a Mikulás legfeljebb 42 órával szélsebességet ér el, hogy elérje a fél milliárd háztartást. E rövid idő alatt a Mikulásnak a következő feladatokat kell elvégeznie:

  • utazás minden házhoz, átlagos távolsága 0,205 mérföld (0,33 kilométer) az előző háztól,
  • induljon szánkóval és észrevétlenül lépjen be a házba
  • szállítsd el az összes ajándékot,
  • enni bármilyen harapnivalót,
  • majd hagyja észrevétlenül a házat, szerelje fel a szánot, és induljon a következő házhoz.
A Mikulás a világ minden tájáról ajándékokat szállított, és a váratlan helyeken is jelentettek eseményeket, például a Mikulás házában, az izraeli Jeruzsálem óvárosában. (GETTY)

Ijesztő kihívásnak tűnik az a gondolat, hogy egy személy 42 órás időtartam alatt mintegy 500 millió alkalommal elvégezheti ezeket a feladatokat. (Valójában a Mikulásban soha hitt gyermekek számtalan szülõje bizonyságot nyújthat arról, hogy milyen kihívás még egy háztartás számára is.) De a Mikulást elrémíti az elõtte álló monumentális feladat.

Mivel 500 millió háztartást kell meglátogatni és 42 órát kell betenni, az azt jelenti, hogy a Mikulásnak mindössze 300 mikrosekunduma (0,0003 másodperc) van ahhoz, hogy mindent megtehessen, amelyet háztartásonként meg kell tennie.

Hang lehetetlen? Talán egy normál ember számára, a hagyományos technológiával, biztos. De télapó lehet a világ legnagyobb tudósa, amint a közelmúltban elmondtam a Big Picture Science-nek és a SETI Intézetnek. És ha elfogadja a tudományt, akkor a Mikulásba is kell bíznia. Vessen egy pillantást az esetleges kifogásokra.

Számos népszerű Mikulás-ábrázolás nem vonja maga után a tudomány által meghatározott optimális utat, de ez semmiképpen sem vezetheti azt a következtetést, hogy a Mikulás nem tudja elvégezni a munkát. Valójában a tudomány pontosan megmondja nekünk, hogy hogyan fogja ezt megtenni! (A FLICKR FELHASZNÁLÓJÁNAK BŐVÍTÉSE ÉS POOLE)

1.) A Télapónak nincs módja, hogy gyorsan elutazzon minden házba. Ezek a sebességek nem olyan rosszak; a tervezett járművekhez képest a Mikulás által igényelt sebesség valójában nem olyan gyors. Legalábbis, nem a relativitáselmélettel és a fénysebességgel összehasonlítva. Ahhoz, hogy a 0,205 mérföld (0,33 km) átlagos távolságot meghaladhassa a háztól házakig, feltételezve, hogy 150 mikrosekundum időtartamát (ami fele annak a teljes időnek, amelyet megengedett az egyes házaknál), a Mikulásnak csak másodpercenként kb. 1377 mérföldre kell utaznia. (2200 km / s).

Persze, ez szörnyen gyorsnak tűnhet a tipikus szánkóval, vagy akár a tipikus autóval, vonattal vagy szuperszonikus repülőgépével összehasonlítva. De ez kevesebb, mint 1% -a a fénysebességnek, és jóval lassabb, mint a radioaktív atomok, a részecskegyorsítók vagy akár a Nap által kibocsátott részecskék.

Ha jól megtölti ezeket a rénszarvasokat, nincs ok azt hinni, hogy a Mikulás rekordidő alatt nem tudja megtenni ezt a házak közötti házat.

Bizonyára a hihetetlenül nagy sebességgel történő, nyílt pilótafülkével való utazás pusztító javaslat lenne a legtöbb ember számára, köztük a Mikulás. De a megfelelő technológiai fejlődés alkalmazásával lehetséges, hogy egy milliárd háztartásba repülhet egyetlen őrült éjszakán anélkül, hogy egyáltalán károsítaná magát. (A WIKIMEDIA KÖZÖS FELHASZNÁLÓI FELHASZNÁLÓ)

2.) A nyitott szán - és a benne lévő Mikulás - semmi esetre sem képes kezelni a generált hőt vagy gyorsulást. Először is ott van a hő kifogás. Az ilyen intenzív sebességgel haladva a légkör súrlódó erői önmagában katasztrófa lehetnek; az egyetlen dolog, amelyről ismertünk, hogy e sebességgel ütközik a légkörrel, a meteorok és a légkörbe visszatérő műholdak.

A télapónak el kellene oszlatnia valahol néhány trillió džaula hőt az utazás minden másodpercében, ami óriási mennyiség. Védelem nélkül azt várhatja el, hogy a télapó, amely meteor-zuhany sebességgel szárnyal át a légkörben, megégetné a műholdak visszatérése során.

Az űrhajós, Bob Crippen a Gemini-B kapszulával, és a súlyosan sérült és sérült (de ép!) Hőpajzs. Nagyon nehéz túlélni egy olyan légkörbe való visszatérést, amely még alacsonyabb sebességgel halad a Mikulás által valószínűsíthetően, de az északi-sark-szintű technológia talán pontosan azt nyújtja nekünk, amire szükségünk van. (NASA / KIM SHIFLETT)

Ennek azonban kétféle módja van:

  • Hőpajzsával rendelkezik, amely megvédi a rénszarvasot és magát is, lehetővé téve a szabad mozgását. Ez azonban problémát jelent, ha egy nyitott szánkóra gondolunk, amely nem hagyja a versenyzőt definíció szerint árnyékolva. De a második lehetőség akár ezt is legyőzheti.
  • Lehet olyan aerodinamikailag fejlett járműve, hogy az előtte lévő levegőt leginkább evakuálják, csak sima szellő hagyva. Győződjön meg arról, hogy a Mikulásnak oxigén lélegzik, és mi jót tudunk menni.

A gyorsulások kissé durvabbak, ne feledd. A másodperces tizedrészben 0-tól 60 mérföld / óra sebességgel jár a legtöbb ember számára; elmész (vagy ami még rosszabb) a gyorsulásból. Feltételezve, hogy csak 27 g / s erőt tapasztal, ahol 1 g a Föld okozta gyorsulás. De Télapó ahhoz, hogy csak házonként haladjon át átlagos sebességgel, 1,5 milliárd gs-t igényel.

Még ha figyelembe vesszük is, hogy a világ népességének többsége városi területeken koncentrálódik, akkor a tetőről a tetőre történő utazás gyorsulása és lassulása katasztrofális lenne ezekben a rövid időközökben.

Az emberi tartósság rövid idő alatt elért rekordja 83 g / s, John Beeding őrnagy rakétszánon. John Stapp úttörője volt az a gondolat, hogy az emberek képesek lennének megtenni ezeket a hihetetlen gyorsulásokat / lassulásokat, aki az 1940-es és 1950-es években saját készülékeit kipróbálta.

De Mikulást nem ítélte el ezek a korlátozások; egyszerűen végre kell hajtania a megfelelő megoldást. Mindennek, amire szüksége van ahhoz, hogy túlélje ezt az utazást ezeken a sebességeken és gyorsulásokon, az a módja annak, hogy a vér normálisan áramolhasson a testén. Egy kellően nyomás alatt álló ruha, kombinálva egy biológiai turbina rendszerrel, amely sokkal erősebb, mint az emberi szív, könnyen megteheti.

Persze, a biológiai módosítás nem erre gondol, amikor a Mikulásra gondol, ám biztos, hogy a világ minden tájáról érkező gyermekek boldogsága érdemes egy kis szervpótlási műtétet?

Az űrhajós, Stephen K. Robinson, az STS-114 misszióspecialista, a Nemzetközi Űrállomás Canadarm2 lábtartójához rögzítve, részt vesz a misszió harmadik extravahularis tevékenységének (EVA) ülésén. Egy ilyen lehorgonyzott mechanikus eszközt könnyen fel lehet szerelni egy szánra Mikulás számára, de a fizika még jobb megoldást kínál. (NASA)

3.) Hogyan juthatott el a télapó olyan csendesen az összes házba, hogy soha ne hagyjon lábnyomokat? A Stealthy nem pontosan az a kép, amelyet gondolsz, amikor egy túlsúlyos, idős emberre gondolsz, aki az egész világon utazik és csizmát visel. Csábító lehet gondolkodni a Mikulás behelyezéséről egy mechanikus berendezésen keresztül - akár kéményen, ablakon vagy más belépési ponton keresztül -, de a fizikai törvények még jobb megoldást kínálnak.

Ugyanakkor a kvantum-univerzumban valószínűsíthető, hogy ha egy akadály egyik oldalán vagy, és befutod annak, akkor nem pusztán beleütközni, vagy lepattanni. Ehelyett átjárhat a másik oldalra. A kvantum-alagútolásnak ez a jelensége ismert, hogy előfordul, és annak véges valószínűségét kell eredményeznie, hogy még makroszkopikus tárgyak is ezt teszik, bár nagyon alacsony valószínűséggel.

Amikor egy kvantum részecske megközelíti egy akadályt, akkor leggyakrabban kölcsönhatásba lép vele. Végtelen annak valószínűsége, hogy nemcsak az akadályt tükrözi, hanem átjárja is rajta. Ha a Télapó kihasználná ezt a lehetőséget, tisztább, biztonságosabb és kiválóbb megoldás lenne a kémény leengedésére. (YUVALR / WIKIMEDIA COMMONS)

Lehetséges, hogy a télapó teljesen elsajátította az irányítást ezen jelenség felett? Ez a legelegánsabb megoldás egy nehéz problémára, lehetővé téve a télapó számára:

  • bármilyen házba beléphet,
  • vigyen be minden ajándékot, amit akart,
  • hagyjon bármi ajándékot, amit akart, bárhová is választotta,
  • majd kilép, csak magával, hogy visszatérjen a szánjába.

Mivel ő a legnagyobb tudós az emberiség történetében, soha nem fogadnék a télapót.

Ha egyszerűen megérkezik az ajándékokkal a megfelelő helyre, a karácsonyi ajándékok kézbesítése ugyanolyan gyors és egyszerű, mint a Télapó, ha egyszerűen elengedi a házba hozott csomagokat. (GETTY)

4.) Hogyan tudta ilyen gyorsan átadni az ajándékokat? Az ajándékok kézbesítéséhez egyáltalán nem kell sok időt igénybe vennie. Mindaddig, amíg a télapó megérkezik a megfelelő helyre, csak annyit kell tennie, hogy ezeket az ajándékokat megfelelő módon átadja: engedje el őket. Vigye be őket egy apró, elhanyagolható távolságba a föld felett, közvetlenül a fa alatt, és engedje el őket.

Ez az! Az átadott ajándékokkal csak egy fontos feladat elvégzése után a következő házba kerül.

A Mikulásnak hagyott ételek elragadhatják az ízvilágát és üzemanyagot adhatnak testének, ám valódi célja a rénszarvas feltöltése, aki fantasztikus karácsonyi repülését hajtja végre. (JIX111 PIXABAY FELHASZNÁLÓ)

5.) A karácsonyi harapnivalók fogyasztása. Ez valóban ragyogóan működik. Látja, óriási mennyiségű energia - és így üzemanyag is - ahhoz, hogy a szánkóval teljes szánkót elhúzza 500 000 000 háztartásban az egész világon. Persze, el tudod képzelni, hogy a repülő rénszarvasod már varázslatos, tehát talán csak varázslatosan tudnak gondoskodni erről. De légy inkább tudományos, és ne feledjük, hogy mindennek meg kell felelnie az energiamegtakarításnak, még a Mikulásnak is.

Szóval, mennyi energia szükséges ahhoz, hogy ezeket az ajándékokat a világ minden táján hordozza?

Feltételezve, hogy a Télapónak kb. 4,5 font (2,0 kilogramm) ajándékot kell házhoz szállítania, ami körülbelül egymillió tonnás ajándékot jelent a teljesen megterhelt szánján. (Az éjszaka folyamán könnyebb lesz.) Ez a Föld legnagyobb repülőgépének kb. 4000-szerese teherbíró képessége: az Antonov An-255, amelyet az űrrepülőgép szállítására használnak.

A legnehezebb rakományt képes megemelni az Antonov An-225 Mriya kozák, amelyet itt láthatóan a földön vontatnak, hátul a szovjet Buran űrsiklóval. Ezt a síkot kémiai alapú üzemanyag hajtja meg, amelynek tömege csak 0,001% hatékonyságú. (GETTY)

A rakéták tüzelőanyaga drága, persze, de nem is hatékony! A rakétaüzemanyag tömegének csak körülbelül 0,001% -a megy energiaba; a többi egyszerűen pazarlás, holttest. De mi lenne, ha a Mikulás rénszarvasa - a Mikulás epikus repülésének valódi hatalma - ezeket a tejet és a süteményeket energiává változtathatja Einstein E = mc²-n keresztül?

Meglepően meglepő, hogy az apró, kis mennyiségű tömeg akár egyetlen, apró süteményben is hatalmat hozhat a Télapóra és a világ összes játékára házak között, mivel az E = mc² 100% -ban hatékony. A maradék természetesen mind a Mikulás öröme.

A híres „Earthrise” fotó, amelyet az Apollo 8 legénysége 1968-ban készített. Ez volt az első legénységgel indított küldetés, amely elhagyta az alacsony földi pályát, és az első alkalom, amikor egy űrhajós jelentette a Mikulás figyelmét. (NASA)

Persze, a Mikulás történetében sok fiktív elbeszélés található, ahol technológiára, mágiara vagy segítők sokaságára támaszkodik, ám ezek a kételkedők számára szólnak, akik nem értik meg a karácsonyi varázslat valódi erejét. Végül is soha nem szabad elfelejteni a legfontosabb leckét, amelyet az Apollo 8-tól, az első legénységű űrhajótól tanultunk, amely elhagyta az alacsony földi pályát. A következő információcsere Ken Mattingly (a houston misszióvezérlésében) és Jim Lovell (az Apollo 8 fedélzetén) között 50 évvel ezelőtt:

089: 32: 50 Tényleg: Apollo 8, Houston. [Nincs válasz.]
089: 33: 38 Érdekes módon: Apollo 8, Houston.
089: 34: 16 Lovell: Houston, Apollo 8, vége.
089: 34: 19 Tisztelettel: Hello, Apollo 8. Hangos és tiszta.
089: 34: 25 Lovell: Roger. Felhívjuk figyelmét, hogy van egy Mikulás.
089: 34: 31 Tényleg: Ez igen. Te vagy a legjobb tudni.

A tudományunk ismeretében csak egy rejtély létezik, amelyre még mindig nem tudunk válaszolni a Mikulásról. Azonnal átadja az összes ajándékot, mikor talál ideje a fürdőszobába menni?

A Starts With A Bang mostantól a Forbes-en működik, és a Mediumon közzéteszik, a Patreon támogatóinknak köszönhetően. Ethan két könyvet írt, a Beyond The Galaxy és a Treknology: A Star Trek tudománya a Tricorders-től a Warp Drive-ig.