材料/物質の複雑さを測定する方法は？
私は、人が物質/物質を理解して周囲に配置し、最終的には他の方法で操作できるようにする魔法のシステムを作成しようとしています。
私はこのようなことを試みました：
人はエイリアンが埋め込まれたデバイスを使用して金の性質をスキャンするため、限られた環境で金を見つけるための信号を送信できます。このデバイスは、2番目の脳のように所有者の生物学的エネルギーを使用しますが、操作時にのみエネルギーを消費し、その量は目前のタスクによって異なります。
ユーザーが純金にアクセスできる場合、それは1つの要素であるため、より簡単です。しかし、純金は手に入れるのが難しいので、合金（金+銀+銅+亜鉛）である金の指輪を使用しており、作業にかなりのエネルギーを消費します。
この例では簡単ですが、人間の髪の毛のスキャンを、たとえばシルクと比較するにはどうすればよいですか？それとも、石炭とダイヤモンドの2種類の炭素ベースの材料でさえありますか？
分子をオンラインで調べてエネルギースケールを簡単に作成できるように、分子を比較する簡単な方法はありますか？
なぜなら、私が理解しているように、重要なのは分子のサイズだけでなく、関与する要素のタイプ、それらが互いにどのように結合するか、そしてそれらが形成する構造でもあるからです。
回答
これを行う1つの方法は、分子内の原子の数によって複雑さを評価することです。そうすれば、金を簡単にし、水を少し硬くし、人間の肉のように何億もの折りたたまれたタンパク質でいっぱいの何かをほぼ不可能にすることができます。
私が今提案したことに関する1つの問題は、すべてがきちんと分子に分解されるわけではないということです。合金と塩は別のシステムを必要とするかもしれません。しかし、簡単に概算するには、分子あたりの原子数が適切な場合があります。
わずかに異なるアプローチは、債券の数/タイプである可能性があります。水（2つの単結合）のようなものは、二酸化炭素（2つの二重結合）よりも簡単かもしれません。繰り返しますが、これは大きな分子にペナルティを課し、塩や合金で分解します。
中間点は結合エネルギーかもしれません。各結合には、それを破壊するために必要な特定のエネルギーがあり、結合ごとに異なります。（これらのエネルギーは、Googleに相談することですぐに利用できます）。分子の結合エネルギーを合計して分子の複雑さを評価した場合、結合の種類の違いを考慮しながら、分子が大きくなるにつれて難易度が高くなります。塩の場合は基本単位を、合金の場合は...何か考えられると思います。
これは本当にクールなアイデアです、ところで！
要素の数が最善の策かもしれません。タンパク質の塊は、実際には同じ要素のランダムな山よりもはるかに複雑ではありません。生データに関しては、要素のランダムな配置が有用であるとは思えません。グラファイトの塊と同じ質量のダイヤモンドの塊は同じように複雑であるか、かなり近いため、結合が多いためにダイヤモンドにいくらかのエネルギーが含まれている可能性がありますが、生の情報に関しては、両方に同じ量の同じ数の情報が含まれています原子の、そしてちょうど異なるパターンの電子殻。一方、鋼のようなものは鉄と炭素原子を持っています。材料の順序に基づいた要素を含めることもできます。金の塊は本質的にランダムである可能性がありますが、鋼は単純な結晶パターンではありますが、分子パターンを持っている必要があります。一方、タンパク質のようなものは、より複雑なパターン、より正確にはパターンのパターンを持っており、生物は、パターン、電気ショック療法、電気ショック療法の内側のパターンの中にさらに複雑なパターンを持っています。
高校の化学の簡単な分類を使用して、材料の順序を短縮できます。それは完璧ではありませんが、あなたは化学に関する論文ではなく物語を書いています。
複雑さが右に進むにつれて、恐ろしく複雑な生物のカテゴリをもう1つ追加できます。
もう少し深く行きたい場合は、温度を使用することもできます。材料が冷たいほど、注文が多くなります。
情報内容
必要なメトリックは実際には情報コンテンツのようです。
「物の構造を理解する必要がある魔法」が、ランダムに配置された原子の山の正確な構造を気にする必要がないことを区別する理由が明確でないため、これには少し手を振る必要があるかもしれません（例：純粋なH₂Oのバケツ（情報量が非常に少ない）と、はるかに高い情報量（つまり、その形状を正確に説明するため）があると主張できるスノーフレークと言います。しかし、あなたは「純粋な」要素は簡単であるはずだと言ったので、おそらくこれがあなたが望むものです。
この意味で、純粋なH₂Oのバケットに関するすべてを正確に指定するのは簡単ですが。はい、すべての単一分子には固有の位置と速度があります（そして、ハイゼンベルグのおかげで、両方を知ることはできません）が、これらの特性はランダムです。それらは意味がありません。それらは情報ではありません。
この測定基準では、カットエメラルドやダイキャストレンチのようなものは非常に簡単です。原子の基本構造とそれらの相対的な比率を理解するだけで、形状についてかなり大まかなアイデアを得ることができます。非常に単純な集積回路は非常に困難ですが、現代のCPUや生細胞のような本当に複雑なものは、少なくとも人間について話している場合は、ほぼ確実に不可能です。（ウイルスやDNA鎖を作るかもしれませんが、DNAは、生物に入る実際の情報の表面をかろうじて引っ掻きます。DNAは、現代の超高層ビルに対するステンレス鋼のレシピと同じように、生物に対するものです。）
スタートレックのレプリケーターは、ほとんど同じ理由で、このように機能すると言われることがあります。タンパク質や化学物質のランダムな配置を説明するために必要な情報の量には、「ステーキ」やデッドステアにさえも通過できるものを作るために必要な情報の量と、生きているステアを作成するために必要な情報の量には大きな違いがあります。ちなみに、これは興味深いしわを示唆しています。あなたがあなたの「ソース資料」をマングリングすることを気にしないならば、あなたの魔法はより簡単かもしれません。
（ところで、私はこの主題に関する本を読んだことがありますが、特定のタイトルをすぐに思い出すことができませんでした。）
あなたの質問にもっと直接的に答えるために、物質の複雑さはそれを説明するのがいかに簡単であるかに比例します。したがって、やるべきことは、自分の説明に一致するものを「同じもの」と見なすような方法で物を説明するのがどれほど難しいかを自問することです。これが「水の入ったバケツ」のようなものが簡単な理由です。任意の配置のH2O分子の束はまだ「水」です。ボールベアリングのようなものの場合、それが球体であること、おそらく特定の結晶構造を持っていること、つまり鉄や炭素などの比率が非常に高いことを知っておく必要がありますが、炭素の正確な位置は原子は重要ではありません。たんぱく質のようなものの場合、それは他の魚のやかんです...そして魚のようなものを忘れてください。上で述べたように、終わったら（死んだ）魚に似たものを作るのに十分なほど頭を包むことができるかもしれません。OTOH、あなたは生物のすべてのDNAを他の配置に変更するようなことをすることができるかもしれません（結局のところ、完全に配列決定されたDNAの例があります）が、これを使用することはまったく別の問題です。