Un modo per misurare la complessità di un materiale / sostanza?
Sto cercando di creare un sistema magico attraverso il quale una persona deve comprendere un materiale / sostanza in modo da poterlo localizzare intorno a sé e alla fine manipolarlo in altri modi.
Ho provato qualcosa di simile:
La persona utilizza un dispositivo alieno impiantato per scansionare la natura dell'oro, in modo che possa inviare un segnale per individuarlo in un ambiente limitato. Il dispositivo utilizza l'energia biologica del proprietario, come un secondo cervello, tuttavia consuma energia solo durante il funzionamento e la quantità dipende dall'attività da svolgere.
Se l'utente ha accesso all'oro puro, è più facile perché è un elemento. Tuttavia, l'oro puro è difficile da ottenere, quindi usano un anello d'oro, che è una lega (oro + argento + rame + zinco) e rende l'attività considerevolmente più dispendiosa in termini di energia.
Facile in questo esempio, ma come posso confrontare la scansione di un capello umano, ad esempio, con la seta? O anche due tipi di materiali a base di carbonio, carbone vs un diamante?
Esiste un modo semplice per confrontare le molecole in modo da poterle cercare online e costruire facilmente una scala energetica?
Perché, a quanto ho capito, non è solo la dimensione delle molecole che conta, ma anche il tipo di elementi coinvolti, il modo in cui si legano tra loro e la struttura che formano.
Risposte
Un modo per farlo potrebbe essere quello di valutare la complessità in base al numero di atomi nella molecola. In questo modo, potresti avere l'oro facile, l'acqua un po 'più dura e qualcosa di pieno di miliardi di proteine piegate, come la carne umana, essere quasi impossibile.
Un problema con quello che ho appena proposto è che non tutto si rompe ordinatamente in molecole. Leghe e sali potrebbero richiedere un sistema diverso. Ma per una rapida approssimazione il numero di atomi per molecola potrebbe essere buono.
Un approccio leggermente diverso potrebbe essere il numero / tipo di obbligazioni. Qualcosa come l'acqua (due legami singoli) potrebbe essere più facile dell'anidride carbonica (due doppi legami). Ancora una volta, ciò penalizzerebbe le grandi molecole e si degraderebbe con sali e leghe.
Una via di mezzo potrebbe essere l'energia del legame. Ogni legame ha una determinata energia necessaria per romperlo ed è diverso per i diversi legami. (Queste energie sono prontamente disponibili consultando Google). Se valutassi la complessità della molecola sommando le energie di legame della molecola, avresti difficoltà crescenti man mano che le molecole diventavano più grandi, tenendo conto delle differenze tra i tipi di legami. Per i sali potresti usare l'unità di base e per le leghe ... sono sicuro che puoi pensare a qualcosa.
Questa è un'idea davvero interessante, btw!
il numero di elementi potrebbe essere la soluzione migliore. Un grumo di proteine non è in realtà molto più complesso di un mucchio casuale degli stessi elementi. In termini di dati grezzi, semplicemente non troviamo utile una disposizione casuale di elementi. Un pezzo di grafite e un pezzo di diamante della stessa massa sono ugualmente complessi o abbastanza vicini il diamante può contenere un po 'più di energia a causa di più legami, ma in termini di informazioni grezze contengono entrambi la stessa quantità di informazioni, lo stesso numero di atomi e gusci di elettroni solo in uno schema diverso. mentre qualcosa come l'acciaio ha atomi di ferro e carbonio. Potresti anche includere un fattore in base a quanto è ordinato il materiale, un pezzo d'oro può essere essenzialmente casuale, mentre l'acciaio deve avere uno schema molecolare, anche se semplice cristallino. mentre qualcosa come una proteina ha uno schema più complesso, o più precisamente schemi di schemi, e gli esseri viventi ne hanno uno ancora più complesso dentro schemi dentro schemi, ect, ecc.
puoi abbreviare il modo in cui il materiale è ordinato usando una semplice classificazione della chimica delle scuole superiori. Non è perfetto ma stai scrivendo una storia non una dissertazione sulla chimica.
Con la complessità che aumenta a destra, puoi aggiungere un'altra categoria di esseri viventi che sono orrendamente complessi.
Se vuoi andare un po 'più in profondità puoi anche usare la tempratura, più un materiale è freddo più è ordinato.
Contenuto informativo
Sembra che la metrica che desideri sia in realtà contenuto informativo.
Ciò potrebbe richiedere un po 'di agitazione della mano, poiché non è chiaro perché "la magia che richiede di comprendere la struttura di una cosa" farebbe differenza tra il non aver bisogno di preoccuparsi dell'esatta struttura di una pila di atomi disposti casualmente (ad es. un secchio di puro H₂O, che ha un contenuto informativo estremamente basso) rispetto ad un fiocco di neve che si potrebbe sostenere per avere un contenuto informativo molto, molto più alto (cioè per descrivere con precisione la sua forma). Ma hai detto che gli elementi "puri" dovrebbero essere facili, quindi presumibilmente questo è quello che vuoi.
In questo senso, sebbene sia facile specificare con precisione tutto ciò che riguarda un secchio di H₂O puro. Sì, ogni singola molecola ha una posizione e una velocità uniche (e grazie a Heisenberg, non puoi conoscerle entrambe), ma queste proprietà sono casuali. Non sono significativi; non sono informazioni .
Secondo questa metrica, qualcosa come uno smeraldo tagliato o una chiave pressofusa è abbastanza facile; hai solo bisogno di capire la struttura di base degli atomi e le loro proporzioni relative, e avere un'idea abbastanza approssimativa della forma. Un circuito integrato molto semplice sarebbe molto difficile, mentre qualcosa di veramente complicato come una moderna CPU o una cellula vivente è quasi certamente impossibile, almeno se parliamo di esseri umani. (Potresti creare un virus o un filamento di DNA, ma il DNA sta a malapena graffiando la superficie delle informazioni effettive che entrano negli organismi viventi. Il DNA sta agli esseri viventi come la ricetta dell'acciaio inossidabile sta a un moderno grattacielo.)
A volte si afferma che i replicatori di Star Trek funzionano in questo modo, per le stesse ragioni; c'è un'enorme differenza nella quantità di informazioni necessarie per descrivere la disposizione casuale di proteine e sostanze chimiche per creare qualcosa che può passare per "bistecca", o anche per un manzo morto, e la quantità di informazioni necessarie per creare un manzo vivente . Per inciso, questo suggerisce una ruga interessante; la tua magia potrebbe essere più facile se non ti interessa distruggere il tuo "materiale sorgente".
(A proposito, ho letto libri su questo argomento, anche se non riuscivo a ricordare titoli specifici a mano.)
Per rispondere più direttamente alla tua domanda, la complessità di una sostanza è proporzionale alla facilità con cui descriverla. Quindi, la cosa da fare è chiedersi quanto sarebbe difficile descrivere una cosa in un modo che considereresti qualsiasi cosa che corrisponda alla tua descrizione come "la stessa cosa". Questo è il motivo per cui qualcosa come "un secchio d'acqua" è facile; un mucchio di molecole H₂O in qualsiasi disposizione è ancora "acqua". Per qualcosa come un cuscinetto a sfere, devi sapere che è una sfera, che forse ha una certa struttura cristallina, che ha le proporzioni di ferro, carbonio e così via, ma le posizioni esatte del carbonio gli atomi non sono importanti. Per qualcosa come una proteina, beh, questo è tutto un altro paio di maniche ... e dimentica qualcosa come un pesce. Come notato sopra, forse puoi avvolgerti la testa abbastanza da avere qualcosa che assomigli a un pesce (morto) quando hai finito. OTOH, potresti essere in grado di fare qualcosa come cambiare tutto il DNA di un organismo in qualche altra disposizione (abbiamo, dopotutto, esempi di DNA completamente sequenziato), sebbene l' uso che ne sarebbe è tutta un'altra questione.