Ukuran itu penting: skala ekonomi, dari yang sangat besar hingga yang sangat kecil – Dunia Fisika

Ukuran itu penting: skala ekonomi, dari yang sangat besar hingga yang sangat kecil – Dunia Fisika

Stempel Waktu: 8 November 2023 5

Penggambaran kapal tanker minyak terjebak di kanal
Skala ekonomi Bukan hanya hukum fisika yang menentukan ukuran: terkadang hal-hal yang bersifat praktis, seperti kapal tanker minyak yang menjadi terlalu besar untuk dapat melewati kanal, dapat menghambat pertumbuhan. Atas izin: Adobe Stock/Corona Borealis

Seratus lima puluh tahun yang lalu di Amerika, kekuatan gabungan dari empat ekor kuda kuat yang digunakan untuk membajak tidak lebih dari 3 kilowatt – dan lebih dari separuh angkatan kerja bekerja di pertanian. Saat ini, traktor John Deere terkecil sekalipun menghasilkan 120 kilowatt dan sekitar 1.3% pekerja bekerja di bidang pertanian. Ini berarti bahwa peringkat kekuatan mesin pertanian telah dikalikan dengan 40 dan tenaga kerja di pedesaan telah dibagi dengan 40 pada saat itu – dan hal ini bukanlah suatu kebetulan.

Di bidang transportasi, baik kapal modern maupun pesawat besar dapat menghasilkan hingga 90 megawatt. Hal ini membuat mereka hampir 1000 kali lebih bertenaga dibandingkan mobil kecil pada umumnya dan 100,000 kali lebih bertenaga dibandingkan kincir air abad ke-19. Dan ini bukanlah mesin yang paling bertenaga yang ada: beberapa mesin uap yang menghasilkan listrik kini beroperasi pada 1000 megawatt. Selain dampak lingkungan, peningkatan listrik yang sangat besar ini telah menyebabkan melimpahnya makanan dan barang-barang konsumsi yang terjangkau bagi sebagian besar masyarakat perkotaan, dengan peningkatan akses terhadap informasi dan mobilitas.

Ilmuwan dan pembuat kebijakan Ceko-Kanada Vaclav Smil menganalisis pertumbuhan skala dan kekuatan ini dalam buku terbarunya Ukuran: Bagaimana Ini Menjelaskan Dunia. Smil adalah seorang penulis produktif yang telah menerbitkan lebih dari 40 buku dengan berbagai topik mulai dari produksi energi dan pangan hingga inovasi teknis dan kebijakan publik. Dalam karyanya ini, ia meninjau kembali beberapa wilayah tersebut, menghubungkannya dengan diskusi mengenai luas wilayah, meskipun mungkin lebih tepat jika dikatakan bahwa buku tersebut membahas tentang proporsi.

Ukuran bukanlah hal yang remeh, melainkan sekedar daftar hal-hal yang telah menjadi sangat besar selama berabad-abad. Keterbatasan fisik terhadap pertumbuhan tersebut juga dibahas – ukuran kapal tanker minyak, misalnya, sering dinyatakan dalam tonase bobot mati (dwt), dan ukuran kapal-kapal ini terus meningkat dari sekitar 20,000 dwt setelah Perang Dunia Kedua menjadi sekitar 300,000 dwt pada tahun 1970. tahun XNUMXan. Tidak ada batasan teknis untuk membuatnya lebih dari dua kali lipat ukurannya, namun hal itu belum terjadi. Smil mengatakan bahwa hal ini terjadi karena hanya segelintir pelabuhan laut dalam di dunia yang dapat menampung kapal-kapal besar tersebut, dan kapal-kapal tersebut tidak akan mampu melewati terusan Suez atau Panama.

Di sisi lain skala ukuran, Smil berdiskusi Hukum Moore, di mana insinyur Gordon Moore meramalkan pada tahun 1965 penggandaan cepat jumlah komponen yang ditempatkan pada microchip. Grafik jumlah transistor versus waktu menunjukkan bahwa undang-undang tersebut dipertahankan selama beberapa dekade, namun telah terjadi sedikit penurunan sejak tahun 2008. Smil menghubungkan penurunan ini dengan penelitian yang dilakukan oleh insinyur listrik AS Robert Dennard, yang menunjukkan bahwa sebagai Ketika transistor menjadi lebih kecil, transistor dapat dibuat bekerja lebih cepat tanpa meningkatkan konsumsi daya secara keseluruhan – namun efek penskalaan ini sudah mulai mencapai batasnya pada tahun 1990an. Perbaikan di masa depan mungkin juga dikendalikan oleh keterbatasan alami litografi, teknik pencetakan ringan yang banyak digunakan, dan oleh investasi besar yang diperlukan untuk mengembangkan fasilitas manufaktur baru.

Ukuran juga lebih dari sekadar menganalisis teknologi. Dalam upaya untuk mengapresiasi skala manusia dalam semua aspek desain, Smil memulai dengan diskusi panjang lebar tentang raksasa yang ditemui di perjalanan si Gulliver. Kita belajar bahwa – terlepas dari upaya Jonathan Swift untuk membangun dunia fiktifnya dengan beberapa hal yang masuk akal – pemahaman modern tentang material mengungkapkan bahwa raksasa-raksasanya tidak akan mampu berjalan tegak. Lebih buruk lagi, rasio massa terhadap luas permukaan akan membuat mereka sangat sulit untuk mendinginkan diri, sebuah masalah yang juga terjadi pada orang-orang Liliput yang jauh lebih kecil, yang harus makan hampir terus-menerus untuk menjaga suhu tubuh mereka.

Sifat topik-topik yang tersebar di dalam buku ini mungkin menghalanginya untuk menyajikan tesis yang kohesif – namun hal itu juga tetap menyenangkan. Diskusi panjang lebar mengenai distribusi normal dan penerapannya pada isu-isu yang beragam seperti distribusi pendapatan, serta tinggi badan pemain bola basket, bersifat informatif dan menghibur. Saya juga menikmati bagian tubuh manusia dan daya tariknya, yang mengarah pada analisis tentang bagaimana kita direpresentasikan dalam lukisan. Hal ini pada gilirannya membawa kita pada kata-kata kasar yang luar biasa tentang anggapan bahwa “rasio emas” ada di mana-mana dalam seni dan desain. Smil mendekati konsep ini dengan sedikit skeptis, dan menyimpulkan bahwa apa yang disebut rasio tidak dapat dinyatakan secara tepat sebagai pecahan, dan oleh karena itu bahkan bukan rasio yang sebenarnya.

Secara keseluruhan, saya curiga banyak Dunia Fisika pembaca akan senang menemukan buku ini menunggu mereka di bawah pohon Natal. Memang, ini akan menjadi bahan bacaan yang sempurna bagi siapa saja yang menyukai analisis matematis tentang dunia di sekitar mereka, dan memiliki sedikit waktu luang.

  • Penguin 2023 304 hal £20hb

Stempel Waktu:

Lebih dari Dunia Fisika