วิธีวัดความซับซ้อนของวัสดุ / สาร?
ฉันกำลังพยายามสร้างระบบเวทย์มนตร์โดยที่คน ๆ หนึ่งต้องเข้าใจวัสดุ / สสารเพื่อที่พวกเขาจะได้ค้นหามันรอบตัวพวกเขาและในที่สุดก็จัดการกับมันด้วยวิธีอื่น ๆ
ฉันลองทำสิ่งนี้:
บุคคลนั้นใช้อุปกรณ์ที่ฝังมนุษย์ต่างดาวเพื่อสแกนลักษณะของทองคำดังนั้นจึงสามารถส่งสัญญาณเพื่อค้นหาได้ในสภาพแวดล้อมที่ จำกัด อุปกรณ์นี้ใช้พลังงานทางชีวภาพของเจ้าของเช่นสมองที่สอง แต่จะใช้พลังงานเฉพาะเมื่อใช้งานและปริมาณขึ้นอยู่กับงานในมือ
หากผู้ใช้สามารถเข้าถึงทองคำบริสุทธิ์ได้ง่ายขึ้นเพราะเป็นองค์ประกอบหนึ่ง อย่างไรก็ตามทองคำบริสุทธิ์เป็นเรื่องยากที่จะเกิดขึ้นดังนั้นพวกเขาจึงใช้แหวนทองซึ่งเป็นโลหะผสม (ทอง + เงิน + ทองแดง + สังกะสี) และทำให้งานใช้พลังงานมากขึ้น
ในตัวอย่างนี้ง่าย แต่จะเปรียบเทียบการสแกนเส้นผมของมนุษย์กับไหมได้อย่างไร หรือแม้แต่วัสดุจากคาร์บอนสองประเภทถ่านหินกับเพชร?
มีวิธีง่ายๆในการเปรียบเทียบโมเลกุลเพื่อให้ฉันสามารถค้นหาทางออนไลน์และสร้างระดับพลังงานได้อย่างง่ายดายหรือไม่?
เพราะอย่างที่ฉันเข้าใจไม่ใช่แค่ขนาดของโมเลกุลเท่านั้นที่มีความสำคัญ แต่ยังรวมถึงประเภทขององค์ประกอบที่เกี่ยวข้องวิธีที่พวกมันเชื่อมโยงซึ่งกันและกันและโครงสร้างที่ก่อตัวขึ้น
คำตอบ
วิธีหนึ่งที่ทำได้คือให้คะแนนความซับซ้อนตามจำนวนอะตอมในโมเลกุล ด้วยวิธีนี้คุณสามารถมีทองคำได้ง่ายน้ำจะยากขึ้นเล็กน้อยและบางสิ่งที่เต็มไปด้วยโปรตีนพับพันล้านเช่นเนื้อมนุษย์นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย
ประเด็นหนึ่งของสิ่งที่ฉันเพิ่งเสนอคือไม่ใช่ว่าทุกอย่างจะแตกเป็นโมเลกุลอย่างเรียบร้อย โลหะผสมและเกลืออาจต้องใช้ระบบอื่น แต่สำหรับจำนวนอะตอมต่อโมเลกุลโดยประมาณอย่างรวดเร็วอาจจะดีก็ได้
แนวทางที่แตกต่างกันเล็กน้อยอาจเป็นจำนวน / ประเภทของพันธบัตร บางอย่างเช่นน้ำ (พันธะเดี่ยวสองพันธะ) อาจทำได้ง่ายกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ (พันธะคู่สองพันธะ) อีกครั้งสิ่งนี้จะให้โทษกับโมเลกุลขนาดใหญ่และสลายตัวด้วยเกลือและโลหะผสม
พื้นกลางอาจเป็นพลังงานพันธะ พันธะแต่ละอันมีพลังงานที่จำเป็นในการสลายและพันธะที่แตกต่างกัน (พลังงานเหล่านี้หาได้ง่ายโดยปรึกษา Google) หากคุณจัดอันดับความซับซ้อนของโมเลกุลโดยการรวมพลังงานพันธะของโมเลกุลคุณจะมีความยากเพิ่มขึ้นเมื่อโมเลกุลมีขนาดใหญ่ขึ้นในขณะที่อนุญาตให้มีความแตกต่างระหว่างประเภทของพันธะ สำหรับเกลือคุณสามารถใช้หน่วยพื้นฐานและสำหรับโลหะผสม ... ฉันแน่ใจว่าคุณคิดอะไรบางอย่างได้
นี่เป็นความคิดที่ยอดเยี่ยมจริงๆ!
จำนวนองค์ประกอบอาจเป็นทางออกที่ดีที่สุดของคุณ ก้อนโปรตีนไม่ได้ซับซ้อนไปกว่ากองสุ่มขององค์ประกอบเดียวกัน ในแง่ของข้อมูลดิบเราไม่พบว่าการจัดเรียงองค์ประกอบแบบสุ่มมีประโยชน์ ก้อนกราไฟต์และก้อนเพชรที่มีมวลเท่ากันมีความซับซ้อนเท่ากันหรือใกล้เคียงกันเพชรอาจมีพลังงานมากกว่าเนื่องจากมีพันธะมากขึ้น แต่ในแง่ของข้อมูลดิบทั้งสองมีข้อมูลเท่ากันจำนวนเท่ากัน ของอะตอมและเปลือกอิเล็กตรอนในรูปแบบที่แตกต่างกัน ในขณะที่เหล็กมีอะตอมของเหล็กและคาร์บอน นอกจากนี้คุณยังสามารถรวมปัจจัยตามวิธีการสั่งซื้อวัสดุทองคำก้อนสามารถสุ่มได้ในขณะที่เหล็กต้องมีรูปแบบโมเลกุลแม้ว่าจะเป็นผลึกธรรมดา ในขณะที่บางอย่างเช่นโปรตีนมีรูปแบบที่ซับซ้อนกว่าหรือมีรูปแบบของรูปแบบที่แม่นยำกว่าและสิ่งมีชีวิตก็มีรูปแบบที่ซับซ้อนมากยิ่งขึ้นภายในรูปแบบภายในรูปแบบ ect, ect
คุณสามารถลัดวิธีการสั่งซื้อวัสดุโดยใช้แบบฟอร์มการจัดหมวดหมู่อย่างง่ายเคมีมัธยมปลาย มันไม่สมบูรณ์แบบ แต่คุณกำลังเขียนเรื่องราวไม่ใช่วิทยานิพนธ์เกี่ยวกับเคมี
เมื่อความซับซ้อนเพิ่มขึ้นทางด้านขวาคุณสามารถเพิ่มหมวดหมู่สำหรับสิ่งมีชีวิตได้อีกหนึ่งประเภทซึ่งซับซ้อนอย่างน่ากลัว
หากคุณต้องการเจาะลึกลงไปอีกหน่อยคุณสามารถใช้ temprature วัสดุที่เย็นกว่าก็จะยิ่งได้รับคำสั่งมากขึ้น
เนื้อหาข้อมูล
ดูเหมือนว่าเมตริกที่คุณต้องการคือเนื้อหาข้อมูลจริงๆ
สิ่งนี้อาจต้องใช้การโบกมือเล็กน้อยเนื่องจากไม่ชัดเจนว่าเหตุใด "เวทมนตร์ที่ต้องการให้คุณเข้าใจโครงสร้างของสิ่งต่างๆ" จึงแยกความแตกต่างระหว่างการไม่ต้องสนใจโครงสร้างที่แน่นอนของกองอะตอมที่จัดเรียงแบบสุ่ม (เช่น ถังH₂Oบริสุทธิ์ซึ่งมีเนื้อหาข้อมูลต่ำมาก) เทียบกับเกล็ดหิมะซึ่งอาจถูกโต้แย้งว่ามีเนื้อหาข้อมูลที่สูงกว่ามาก (กล่าวคือเพื่ออธิบายรูปร่างของมันอย่างแม่นยำ) แต่คุณบอกว่าองค์ประกอบ "บริสุทธิ์" ควรจะง่ายดังนั้นให้สันนิษฐานไว้ก่อนว่านี่คือสิ่งที่คุณต้องการ
ในแง่นี้แม้ว่าการระบุทุกอย่างเกี่ยวกับถังH₂Oบริสุทธิ์จะเป็นเรื่องง่าย ใช่ทุกโมเลกุลมีตำแหน่งและความเร็วที่ไม่ซ้ำกัน (และด้วย Heisenberg คุณไม่สามารถรู้ได้ทั้งสองอย่าง) แต่คุณสมบัติเหล่านี้เป็นแบบสุ่ม มันไม่มีความหมาย พวกเขาไม่ได้ข้อมูล
ด้วยเมตริกนี้บางอย่างเช่น Emerald หรือประแจหล่อตายนั้นค่อนข้างง่าย คุณจำเป็นต้องเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของอะตอมและสัดส่วนสัมพัทธ์เท่านั้นและมีความคิดที่ค่อนข้างหยาบเกี่ยวกับรูปร่าง วงจรรวมที่เรียบง่ายนั้นยากมากในขณะที่บางสิ่งที่ซับซ้อนจริงๆเช่น CPU สมัยใหม่หรือเซลล์ที่มีชีวิตนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้อย่างน้อยถ้าเรากำลังพูดถึงมนุษย์ (คุณอาจสร้างไวรัสหรือสาย DNA แต่ DNA แทบจะไม่ขีดข่วนพื้นผิวของข้อมูลจริงที่เข้าไปในสิ่งมีชีวิต DNA คือสิ่งมีชีวิตที่สูตรสำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมคือตึกระฟ้าสมัยใหม่)
บางครั้งตัวจำลอง Star Trek ถูกระบุให้ทำงานในลักษณะนี้ด้วยเหตุผลเดียวกัน มีความแตกต่างอย่างมากในปริมาณของข้อมูลที่จำเป็นในการอธิบายการจัดเรียงแบบสุ่มของโปรตีนและสารเคมีที่จะทำให้สิ่งที่สามารถส่งผ่านสำหรับ "สเต็ก" หรือแม้กระทั่งสำหรับยืดตายและปริมาณของข้อมูลที่จำเป็นในการสร้างที่อยู่อาศัยยืด อนึ่งสิ่งนี้ชี้ให้เห็นริ้วรอยที่น่าสนใจ เวทมนตร์ของคุณอาจจะง่ายขึ้นถ้าคุณไม่สนใจเกี่ยวกับการทำลาย "แหล่งข้อมูล" ของคุณ
(BTW ฉันได้อ่านหนังสือเกี่ยวกับเรื่องนี้แม้ว่าฉันจะจำชื่อเรื่องที่เฉพาะเจาะจงไม่ได้ก็ตาม)
เพื่อให้ตอบคำถามของคุณได้ตรงประเด็นมากขึ้นความซับซ้อนของสารนั้นขึ้นอยู่กับความง่ายในการอธิบาย ดังนั้นสิ่งที่ต้องทำคือถามตัวเองว่ามันยากแค่ไหนที่จะอธิบายสิ่งหนึ่ง ๆ ในแบบที่คุณจะถือว่าสิ่งที่ตรงกับคำอธิบายของคุณเป็น "สิ่งเดียวกัน" นี่คือเหตุผลว่าทำไม "ถังน้ำ" จึงเป็นเรื่องง่าย กลุ่มของโมเลกุลH₂O ในการจัดเรียงใด ๆยังคงเป็น "น้ำ" สำหรับบางอย่างเช่นลูกปืนคุณต้องรู้ว่ามันเป็นทรงกลมซึ่งอาจมีโครงสร้างผลึกบางอย่างซึ่งมีสัดส่วนของเหล็กคาร์บอนและอื่น ๆ เช่นนั้น แต่ตำแหน่งที่แน่นอนของคาร์บอน อะตอมไม่สำคัญ สำหรับบางอย่างเช่นโปรตีนนั่นก็คือปลาอื่น ๆ ทั้งหมด ... และอย่าลืมบางอย่างเช่นปลา ตามที่ระบุไว้ข้างต้นบางทีคุณอาจจะพันหัวของคุณไว้รอบ ๆ มันเพื่อให้มีบางอย่างที่คล้ายกับปลา (ตาย) เมื่อคุณทำเสร็จแล้ว OTOH คุณอาจจะสามารถที่จะทำสิ่งที่ชอบการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดของดีเอ็นเอในสิ่งมีชีวิตบางจัดอื่น ๆ (เรามีหลังจากที่ทุกตัวอย่างดีเอ็นเอลำดับขั้นตอนอย่างสมบูรณ์) แม้ว่าสิ่งที่ใช้นี้จะเป็นเรื่องอื่น ๆ ทั้งหมด