Một trăm năm mươi năm trước ở Mỹ, sức mạnh tổng hợp của bốn con ngựa khỏe kéo vào máy cày không quá 3 kilowatt - và hơn một nửa toàn bộ lực lượng lao động làm việc tại các trang trại. Ngày nay, ngay cả chiếc máy kéo John Deere nhỏ nhất cũng tạo ra 120 kilowatt và khoảng 1.3% công nhân làm việc trong lĩnh vực nông nghiệp. Điều này có nghĩa là công suất của máy nông nghiệp đã được nhân với 40 và lực lượng lao động ở nông thôn đã được chia cho 40 trong thời gian đó – tất cả những điều này khó có thể là sự trùng hợp ngẫu nhiên.

Trong lĩnh vực vận tải, cả tàu hiện đại và máy bay chở khách cỡ lớn đều có thể tạo ra tới 90 megawatt. Điều đó khiến chúng mạnh hơn gần 1000 lần so với một chiếc ô tô nhỏ thông thường và mạnh hơn 100,000 lần so với một bánh xe nước thế kỷ 19. Và đây thậm chí không phải là những cỗ máy mạnh nhất hiện có: một số động cơ hơi nước tạo ra điện hiện hoạt động ở công suất 1000 megawatt. Bỏ qua tác động môi trường, sự gia tăng quyền lực to lớn này đã mang lại tình trạng dư thừa thực phẩm và các mặt hàng tiêu dùng giá cả phải chăng cho một xã hội phần lớn là đô thị, với khả năng tiếp cận thông tin và khả năng di chuyển ngày càng tăng.

Nhà khoa học và nhà hoạch định chính sách người Canada gốc Séc Vaclav Smil phân tích sự tăng trưởng về quy mô và quyền lực này trong cuốn sách mới nhất của ông Kích thước: Nó giải thích thế giới như thế nào. Smil là một tác giả nổi tiếng, người đã xuất bản hơn 40 cuốn sách về các chủ đề từ năng lượng và sản xuất lương thực đến đổi mới kỹ thuật và chính sách công. Trong tác phẩm này, ông xem lại một số lãnh thổ đó, liên kết chúng lại với nhau bằng một cuộc thảo luận về quy mô, mặc dù có thể chính xác hơn khi nói rằng cuốn sách nói về tỷ lệ.

Kích thước máy không tầm thường như một danh sách những thứ đã trở nên rất lớn qua nhiều thế kỷ. Những hạn chế vật lý đối với sự tăng trưởng đó sẽ được thảo luận - ví dụ, kích thước của tàu chở dầu thường được biểu thị bằng trọng tải toàn phần (dwt), và kích thước của những con tàu này tăng đều đặn từ khoảng 20,000 dwt sau Thế chiến thứ hai lên khoảng 300,000 dwt vào khoảng thời gian sau đó. những năm 1970. Không có giới hạn kỹ thuật nào để làm cho chúng có kích thước lớn hơn gấp đôi nhưng điều đó vẫn chưa xảy ra. Smil chỉ ra rằng điều này là do chỉ một số cảng nước sâu trên thế giới có thể tiếp nhận những con tàu lớn như vậy và chúng sẽ không thể đi qua kênh đào Suez hoặc Panama.

Ở đầu đối diện của thang đo kích thước, Smil thảo luận Định luật Moore, trong đó kỹ sư Gordon Moore đã dự đoán vào năm 1965 về sự tăng gấp đôi nhanh chóng số lượng linh kiện được đặt trên một vi mạch. Biểu đồ về số lượng bóng bán dẫn theo thời gian cho thấy rằng định luật này đã được duy trì trong nhiều thập kỷ, nhưng đã có một chút chững lại kể từ năm 2008. Smil liên hệ kết quả này với công trình của kỹ sư điện người Mỹ Robert Dennard, người đã chỉ ra rằng như bóng bán dẫn trở nên nhỏ hơn, chúng có thể được chế tạo để chạy nhanh hơn mà không làm tăng mức tiêu thụ điện năng tổng thể – nhưng hiệu ứng mở rộng quy mô này đã bắt đầu đạt đến giới hạn vào những năm 1990. Những cải tiến trong tương lai cũng có thể được kiểm soát bởi cả những giới hạn tự nhiên của kỹ thuật in thạch bản, kỹ thuật in bằng ánh sáng được sử dụng rộng rãi và bởi những khoản đầu tư khổng lồ cần thiết để phát triển một cơ sở sản xuất mới.

Kích thước máy cũng vượt xa việc chỉ đơn giản là phân tích công nghệ. Trong nỗ lực đánh giá cao quy mô của con người trong mọi khía cạnh của thiết kế, Smil bắt đầu bằng một cuộc thảo luận dài dòng về những người khổng lồ gặp phải trong Chuyến đi của Gulliver. Chúng ta biết được rằng - bất chấp những nỗ lực của Jonathan Swift nhằm xây dựng thế giới hư cấu của mình với một số tính hợp lý - sự hiểu biết hiện đại về vật liệu cho thấy rằng những người khổng lồ của ông sẽ không thể đi thẳng. Tệ hơn nữa, tỷ lệ khối lượng trên diện tích bề mặt của chúng sẽ khiến chúng rất khó hạ nhiệt, một vấn đề được phản ánh ở những người Lilliputians nhỏ hơn đáng kể, những người sẽ phải ăn gần như liên tục để duy trì nhiệt độ cơ thể.

Bản chất rải rác của các chủ đề trong cuốn sách có thể ngăn cản việc trình bày một luận điểm gắn kết cuối cùng - nhưng điều đó không kém phần thú vị. Cuộc thảo luận dài dòng về phân phối chuẩn và cách chúng áp dụng cho các vấn đề đa dạng như phân phối thu nhập, cũng như chiều cao của các cầu thủ bóng rổ, vừa mang tính thông tin vừa mang tính giải trí. Tôi cũng thích phần về cơ thể con người và cảm nhận về sức hấp dẫn, điều này dẫn đến việc phân tích cách chúng ta được thể hiện trong các bức tranh. Điều đó lại đưa chúng ta đến một câu chuyện tuyệt vời về sự phổ biến được cho là của “tỷ lệ vàng” trong nghệ thuật và thiết kế. Smil tiếp cận khái niệm này với một số hoài nghi, kết luận rằng cái gọi là tỷ lệ không thể được biểu diễn chính xác dưới dạng phân số, và do đó thậm chí không thực sự là một tỷ lệ.

Nói chung, tôi nghi ngờ rằng nhiều Thế giới vật lý độc giả sẽ rất vui mừng khi thấy cuốn sách này đang chờ họ dưới gốc cây Giáng sinh. Quả thực, đây sẽ là tài liệu đọc hoàn hảo cho những ai thích phân tích toán học về thế giới xung quanh và thấy mình có một chút thời gian rảnh.

• 2023 Penguin 304 trang £20hb

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/size-matters-the-economies-of-scale-from-the-very-big-to-the-very-small/