Können Sie kostenlos ein iPhone mit der Elektrizität in Your Brain?

Seit Morpheus erklärt, wie die Maschinen Menschen als Batterien im Film Matrixverwenden, haben wir von der Idee fasziniert. Aber kann der menschliche Körper eigentlich genug Strom, um etwas Sinnvolles zu tun? Wir wollten herausfinden, durch Experten Fragen, wie lange es dauern würde, ein menschliches Gehirn, ein iPhone kostenlos.

Zuvor versuchen wir, diese drängende Frage, ein paar Erläuterungen zu beantworten. (1) wir leben nicht wirklich in der Matrix. (2) während das menschliche Gehirn ständig Strom produziert, gibt es keine bekannte Möglichkeit für uns, es zu nutzen. Wir wären viel besser dran versucht, macht unsere Geräte durch Übung. Aber Gehirne sind viel interessanter. (3) das menschliche Gehirn ist unglaublich eine komplizierte, schlecht verstandene Maschine, und die Zahlen, die ich hier vorstelle als sehr grobe Schätzungen ergriffen werden.

Nun, da wir das Kleingedruckte aus dem Weg bekommen haben, lasst uns herausfinden, ob unser Gehirn mit einem Ladegerät messen.

Was ist Elektrizität?

Wenn wir Strom denken, denken wir Blitze, Stromkabel und Generatoren. Aber dies sind nur ein paar Beispiele für ein natürliches Phänomen, das ständig um uns herum geschieht. Strom ist einfach der Fluss von elektrischer Ladung über einen Farbverlauf. In unseren Computern und Handys verlagern Kupferleitungen Elektronen um. In lebenden Organismen produzieren kostenlos Steigungen über Membranen Strom in Form von fließenden Ionen. Die Prozesse, die Strom erzeugen sind eigentlich ziemlich unterschiedlich, aber das Ergebnis ist immer dasselbe: macht. Wenn wir unsere Geräte in die Steckdose, der Fluss von Elektronen ihre Displays ans Licht erwärmt und ermöglicht Befehle verarbeitet werden. Wenn unsere Neuronen feuern, führen elektrische Impulse uns zum Träumen, lachen, denken, sehen und bewegen.

Wie können wir es messen?

Es gibt ein paar verschiedene Begriffe, die viel herum geworfen zu bekommen, wenn es um Strom geht. Hier ist eine kurze Definition der einzelnen.

Spannung: Spannung ist der Druck oder die Kraft der Elektrizität. Ein Volt (V) ist definiert als der Energieverbrauch ein Joule (J) pro elektrische Ladung von einem Coulomb (C).

Stromstärke: Strom, auch bekannt als Stromstärke (A), ist ein Maß für die Menge an Strom, der fließt durch einen elektrischen Stromkreis pro Sekunde. Ein Verstärker ist definiert als ein Coulomb pro Sekunde.

Watt: Leistung in Watt oder macht, ist ein Maß für die Arbeit, die Strom führt, oder die Energieabgabe pro Zeiteinheit. 1 Watt (W) ist definiert als ein Joule Energie pro Sekunde.

Und sie sind alle damit verbundenen!: Spannung (J/C) x Ampere (C/s) = Watt (J/Sekunde)

Menschliche Strom wirklich?

Ja, echt! Strom ist überall im menschlichen Körper gefunden. Der Fluss von Ionen bewirkt, dass dein Herz zu schlagen und Ihre Muskeln, sich zusammenzuziehen. Aber nirgendwo im Körper elektrische Aktivität besser dokumentiert als das Gehirn, das etwa 100 Milliarden elektrisch leitfähige, biologische Leitungen enthält.

Hier ist ein tolles Video, das erklärt, wie Strom im menschlichen Körper produziert wird:

Wie viel Saft?

In unserem Gehirn elektrische Signale werden durch Neuronen nach Aktionspotentiale propagiert – kurze Impulse in die Ladung Farbverlauf über die Zellmembran dreht. Hier ist, was das aussieht:

Ein Aktionspotential Pulsieren über ein Neuron führt zu den Fluss von elektrischem Strom. Image via Wikipedia

Das durchschnittliche Säugetiere Neuron besitzt ein Ruhepotential von ca.-65 Millivolt (mV). Nach stimuliert, erschüttert die Zellmembran (der Ladung Unterschied wird näher an Null.) Erhebt der Reiz das Membranpotential über-55 mV (Rufzeichen der Schwelle-Potenzial), ein Aktionspotential ausgelöst wird. Die Membran potenzielle Triebe bis zu einem Spitzenwert von etwa 40 mV und fällt schnell wieder. Wenn dies geschieht, wird elektrischer Strom nach vorn weitergegeben.

Also, jedes Mal, wenn einer unserer Neuronen ausgelöst wird, erzeugt es eine Ladung Gefälle von ca. 105 mV (die Nettoänderung zwischen ruhenden potentiellen und Peak). Diese kleine Änderung in der Spannung bewirkt eine noch kleinere Menge an Strom fließen – ca. 1 Nanoamp oder 0.000000001 Ampere nach Biophysiker Bertil Hille von der University of Washington.

Sie können sich denken, dass diese Zahlen klingen ziemlich mickrig. Aber zum Glück für uns, das menschliche Gehirn enthält etwa 80 Milliarden Neuronen. Natürlich sind nicht alle von ihnen gleichzeitig aufleuchten. Neuere Forschungen zufolge nur etwa ein Prozent der Neuronen in unserem Gehirn zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiv sind. 800 Millionen Neuronen ist jedoch nichts zu schnuppern – es könnte nur sein, genug, um eine sinnvolle Menge an Strom zu produzieren. Lassen Sie uns die Mathematik zu tun und zu sehen.

Gegeben: 105 mV pro Aktionspotential, 1 Nanoamp der aktuellen pro Neuron und 800 Millionen Neuronen feuern auf einmal, wie lange würde es dauern, mein Gehirn Strom, ein iPhone kostenlos?

Zunächst werden wir alles in grundlegenden Maßeinheiten umzuwandeln:

1 Nanoamp / Neuron = 1,0 x 10 ^-9 Ampere / Neuron

105 mV / Aktionspotential = 0.105 V / Aktionspotential

Als Nächstes berechnen wir die Menge an Energie generiert, wenn ein einzelnes Neuron ausgelöst wird:

0.105 V X (1,0 x 10 ^-9 (A) = 1,05 x 10 ^-10 W / Neuron

Aufstockung einer gesamten menschlichen Gehirns:

(1,05 x 10 ^-10 W / Neuron) X (800 Millionen Neuronen / Gehirn) = 0,085 Watt / Gehirn

Jetzt sind wir immer irgendwo! Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist Ihr Gehirn Strom im Durchschnitt rund 0,085 Watt Leistung ausgeben. Ihr Gehirn ist im Grunde eine energiesparende LED.

Ich habe ein iPhone 5C, dessen Akku behauptet, eine Gebühr von 5,74 Wattstunden halten. Also, wie viel Zeit es würde nehmen mein Gehirn Strom auf mein Handy kostenlos?

5,74 Wattstunden / 0,085 Watt = 68,33 Stunden

Dort haben Sie es, Leute: Wenn Du könntest irgendwie abzulenken jeden einzelnen biologischen Draht in deinen Schädel an Ihrem iPhone Batterie, Sie würde in knapp siebzig Stunden vollständig aufgeladen werden! Huh! Das klingt nicht besonders effizient, vor allem im Vergleich zu einem standard Ladegerät, die in der Regel der Trick unter einem siebzig Minuten in funktioniert.

Und natürlich, Umleitung alle Ihr Gehirn Strom woanders kostbare wenig Saft andere wichtige Sachen, nämlich Atmung. Wenn wir wollen, konservativ zu sein, wäre könnten wir sagen, es ist wahrscheinlich nur sicher zu einem Zeitpunkt 1 % Ihres Gehirns Strom umgeleitet, in diesem Fall es 6.833 Stunden oder 285 Tage auf Ihr Handy kostenlos.

Ich beginne zu glauben, dass diese harebrained Idee wohl ad acta gelegt werden sollte, es sei denn, wir stehen vor einer katastrophalen Energie-Apokalypse. In diesem Fall wird das Aufladen Ihres Smartphones wahrscheinlich niedriger auf Ihrer Liste der sorgen als Abwehr Horden von anämisch, kannibalisch, Keule-toting Außendienstmitarbeiter Rang.

Jetzt entschuldigen Sie mich, I've gotta herauszufinden, wie mein Gehirn an den Generator in meine Energie Apokalypse Bunker Haken.

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Top Illustration von Jim Cooke