Миссия не выполнима: Физика и математика Санта-Клауса
В мире насчитывается около 7,3 миллиарда человек и 1,6 миллиарда домохозяйств. Площадь пригодной для жизни поверхности оценивается в 65 миллионов квадратных километров. В том случае, если домохозяйства равномерно распределены по обитаемой зоне, среднее расстояние между двумя домами составит 0,3 километра. За последние годы Санта-Клаус только в США, согласно опросам американцев, успевает посещать 31 процент семей.
Можно предположить, что Санта-Клаус в Рождество должен посетить по всему миру около полумиллиарда домохозяйств. В распоряжении Санты-Клауса имеется 31 час для того, чтобы все дети получили подарки. При движении с востока на запад на посещение одного домохозяйства у рождественского дедушки уйдет около 223 микросекунд.
За это время Санта-Клаусу необходимо сделать много дел. Во-первых, он должен пройти не менее 0,2 километра от дома до дома. Во-вторых, он (вместе с санями и оленями) должен остаться незамеченным. В-третьих, оставить подарки детям. В-четвертых, успеть отведать приготовленное для него угощение. В-пятых, покинуть дом через дымоход, сесть в сани и мчаться дальше.
Выполнить миссию Санта-Клаусу наверняка помогают магия или самые совершенные технологии. Первой, по-всей видимости, не существует, а вторые еще не настолько развиты, чтобы сделать рождественскую сказку реальностью. Тем не менее можно попробовать поверить в рождественское чудо и обсудить возражения по поводу возможностей Санты.
1. Нет способа перемещаться так быстро, как Санта-Клаус.
Строго говоря, перемещение рождественского дедушки не противоречит специальной теории относительности, поскольку двигается он медленнее света в вакууме. Так, расстояние от дома до дома (0,2 километра) он должен преодолеть максимум за 223 миллисекунды (не учитывая времени на пребывание в доме), то есть двигаться Санта должен со скоростью около 900 километров в секунду.
Северные олени бегут со скоростью примерно 20 километров в час, так что нет никаких оснований полагать, что Санта-Клаус передвигается исключительно на этих животных. С другой стороны, возможно, дед использует варп-двигатель, гипотетическая технология работы которого основана на искривлении пространства-времени. К сожалению, человечество пока не претворило эту технологию в реальность.
2. Санта-Клаус не сможет справиться с теплом, возникающим при движении с такой скоростью в открытых санках.
Похожие тепловые нагрузки испытывают метеоры и ракеты, двигающиеся в плотных слоях атмосферы Земли. Расчеты показывают, что рождественскому дедушке в промежутке между двумя остановками необходимо рассеивать около триллиона джоулей тепла. Традиционный Санта-Клаус этого сделать не может, однако есть две технологии, которыми мог бы воспользоваться инновационный дедушка.
Во-первых, это теплозащитный экран, который бы оберегал его, оленей и сани от перегрева. Проблема открытых саней решается второй технологией, согласно которой может существовать передовая аэродинамическая технология, позволяющая Санте избегать резких перепадов давления воздушных потоков. Остается проблема огромных нагрузок. Тут тоже есть выход, заключающийся в биомодификации Санта-Клауса.
3. Как Санта-Клаус незамеченным попадает в дом, чтобы доставить подарки?
В обыденном представлении Санта-Клаус — довольно крупный и неповоротливый дедушка, не способный пролезть в дымоход, не застряв в нем. Но уж если предположить, что он биомодифицирован и для своих перемещений использует варп-двигатель, то почему бы Санте для незаметной и оперативной доставки подарков не использовать роботизированную руку? Похожее устройство больших размеров (канадская Canadarm2) применяется на Международной космической станции.
4. Как Санта-Клаус может съедать такие огромные количества приготовленной для него еды?
Санта-Клаусу нужно много энергии. Каждое Рождество он перевозит около миллиона тонн игрушек (из расчета два килограмма на ребенка) — это в четыре тысячи раз больше, чем грузоподъемность крупнейшего транспортного самолета Ан-225. Можно предположить, что Санта-Клаус владеет технологией, способной превращать массу в энергию в соответствии с известной формулой Альберта Эйнштейна. Этой энергии оказывается достаточно, чтобы обеспечить все перемещения рождественского дедушки, а продуктов, собранных им, вполне хватит, чтобы его прокормить.
Комментарии 0
