Astrophysiker feststellen, dass Städte wie Galaxien wachsen


Wir haben alle schauten in den Nachthimmel und wunderte mich über wieviel Sterne Saiten der Städte aussehen. Aber es mehr als eine flüchtige Ähnlichkeit ist — nach einem Team von Astrophysikern, die die beiden verglichen, gibt es eine viel tiefere Verbindung bei der Arbeit. Wir sind nicht nur aus Sternen, wir handeln, wie sie auch.

Eine neue Studie von zwei Wissenschaftler am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics postuliert, dass unsere Gruppe und über der Erde wachsen ist bemerkenswert ähnlich der Weise, dass Galaxien im Weltraum in der Frühzeit unseres Universums wuchs. Nach ihnen lernen wir viel über die Geheimnisse spielt sich auf der Erdoberfläche durch das betrachten, was wir über den tiefen weiten des Universums wissen.

Zipfsches Gesetz: eine Zusammenfassung

Zuerst ein wenig Hintergrund. Wenn Sie jederzeit hanging around mit Stadtplanern verbracht haben, sind Sie wahrscheinlich vertraut Zipfsches Gesetz, eine mathematische Formel, die die Größe der großen Städte genau vorhersagt. Wenn Sie nicht mit ihm vertraut sind, sollten Sie dieses ausgezeichnete Erklärer auf io9 von Annalee Newitz auschecken. Das Gesetz wurde für ein Linguist benannt, bemerkt, dass in jeder Sprache, eine kleine Anzahl von Wörtern häufiger als eine große Anzahl von selten verwendete Wörter verwendet werden. Genauer gesagt, ist das meistbenutzte Wort immer doppelt so viel wie das zweite am häufigsten verwendete Wort, und drei Mal so viel wie die dritte verwendet. Und so weiter.

Seltsamerweise kann Zipfsches Gesetz auch Vorhersagen, wie großen Städten des Landes wachsen werden. Grundsätzlich wird die Stadt mit der höchsten Bevölkerung in einem Land werden zweimal so groß wie die bevölkerungsreichste Stadt und drei Mal so groß wie die drittgrößte Stadt und so weiter. Trotz einiger Vorbehalte (das Newitz bringt), ist es ein bemerkenswert konsistente und genaue Gesetz. Aber das interessanteste über Zipf ist, dass niemand wirklich weiß warum es so gut funktioniert. Es funktioniert einfach.

Little Rock, Arkansas. Bild: NASA

Eine Antwort aus dem Universum

Also niemand wirklich versteht, was Zipf so genau macht. Und wer hätte gedacht, dass zwei Astrophysiker die wäre, die mehr Licht auf das Geheimnis zu werfen?

Am 5. Januar, Abraham (aka Avi) Loeb – Vorsitzender der Abteilung für Astronomie an der Harvard University – und Henry Lin veröffentlicht ein Dokument mit dem Titel A verbindende Theorie für Skalierung Gesetze der menschlichen Bevölkerungen. Drin das Duo erzählen wie sie lieh eine mathematische Formel von Kosmologie, die erklärt, wie sich Galaxien im Universum bilden und wendete sie auf Städte wie Menschengestalt auf der Erde, und festgestellt, dass die beiden bemerkenswert ähnlich sind.

Bild: Triff

Normalerweise, das Paar zu erklären, Wissenschaftler untersuchen Städtewachstum denken der Stadtgröße als die "grundlegende Einheit", und die Bevölkerung das, was bildet der Stadt basiert auf Größe. Aber Loeb und Lin umgekehrt diese Logik denken der Bevölkerung als der Grundton, der die Bildung von Städten antreibt. Das eröffnet viele Ähnlichkeiten zu einem Thema, sie versiert in sind — nämlich, wie Galaxien aus der Materie entstanden. Hier ist, wie MIT Technology Review erklärt die Idee:

Das ist genau wie die Kosmologen denken Sie an die Art und Weise Galaxien entwickelt. Sie betrachten wir zunächst die Materiedichte des frühen Universums. Als nächstes suchen sie sich die mathematische Struktur der Abweichungen in dieser Dichte. Und schließlich verwenden sie diese Mathematik um zu untersuchen, wie diese Dichte im Laufe der Zeit ändern kann, wenn mehr Materie hinzugefügt oder weggenommen bestimmte Regionen.

Aber anstelle von Galaxien und Materiedichte, das Team dieses Modell auf Städte und Bevölkerungsdichte angewendet. Und nach der Überprüfung ihrer Arbeit gegen tatsächliche Volkszählungsdaten, sie fand es bemerkenswert konsistent:

Die Situation ist also begrifflich und mathematisch analog zur Bildung von Galaxien im Universum, wo nicht-linearen Gravitationskollaps tritt wenn die Materiedichte einen kritischen Wert übersteigt. Unsere konzeptionellen Voraus hier ist auch ein praktischer, da wir die mathematischen Werkzeuge entwickelt in der Kosmologie, das vorliegende Problem anwenden können.

Schließlich könnte das gleiche Modell verwendet werden, um alle Arten von nicht-linearen Strukturen, jenseits von Raum und Städte wie Epidemien Vorhersagen: "So wie die Entwicklung von Modellen zur nichtlinearen Strukturbildung im Universum führte zu einer Fülle von theoretischen und Beobachtungsdaten Arbeit in der Kosmologie," erklären sie, "künftige Arbeit hier könnte die Berechnung der neuen Observablen wie der Bias Faktor für die Ausbreitung von Epidemien enthalten."

Suchen Sie auf der Erde Raum zu erkunden?

Wenn die Namen Loeb und Lin vertraut klingen, ist es denn nicht zum ersten Mal, die wir über das Team im vergangenen Jahr geschrieben habe. Die beiden, zusammen mit einem Kollegen namens Gonzalo Gonzalez Abad, veröffentlichte ein Papier darauf hindeutet, dass NASA zukünftigen James Webb Space Telescope für FCKW in die Atmosphäre eines bewohnten Exoplaneten Suche verwendet werden könnte. Kurzum, argumentiert das Team, dass auf der Suche nach einem Planeten Verschmutzung möglicherweise effizienter als die Suche nach dem Planeten selbst.

AP Photo/Alexandre Meneghini.

So ist dies das erste Mal, dass dieses Team von Astrophysikern verknüpft haben Ideen über Raum und Städte, und es wahrscheinlich der letzte sein werden. Es scheint die Phänomene der Erde – die Wolken der Umweltverschmutzung, die wachsen und Schwinden der Mega-Städte — könnte bieten bemerkenswerte Einblicke in das Universum darüber hinaus, zu untersuchen und umgekehrt.

Was sonst über Universum könnte uns natürliche Phänomene hier auf der Erde zu verstehen helfen? Es ist ein super, unerwartete Gedanke –, dass die Muster über Weltraum verstreut so viel wie Sie Aussehen sind wir unbewusst ausleben hier zu Hause.

Bild oben: The Koreas bei Nacht über NASA.

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