Escenarios hipotéticos: Teóricamente, si una bacteria y sus descendientes pueden multiplicarse durante un año, ¿cuál sería su peso combinado?

Considere Staphylococcus aureus, que tiene un tiempo de generación de aproximadamente 30 minutos. Esto significa que si comienzas con una bacteria, tendrás dos después de aproximadamente 30 minutos. Después de una hora, tendrá cuatro y después de 1 1/2 horas, tendrá ocho.

Obviamente, la matemática es exponencial, y muy pronto las bacterias agotarán los recursos disponibles y el crecimiento terminará. Pero creo que quieres saber qué pasaría en un escenario idealizado en el que esto nunca sucede.

Necesitamos obtener la cantidad total de bacterias y multiplicarla por el peso de una sola. La fórmula para el número es 2 ^ N donde N es el número total de ciclos de 30 minutos. En un año, puede caber 30 minutos un total de N = 365 (días en un año) * 24 (horas en un día) * 3600 (minutos en una hora) / 30 = 1051200.

Consideremos la masa de una bacteria aproximadamente 1 * 10 ^ -13 gramos. Consideremos el aún más pequeño 1 * 2 ^ -13 para obtener un estimado conservador. Entonces, la masa después de un año es aproximadamente 2 ^ 1051187 gramos.

La masa total del universo es solo 1 * 10 ^ 53 kilogramos o 1 * 10 ^ 56 gramos. Es fácil ver que este número es mucho menor que la masa de la bacteria después de un año de implacable replicación.

Depende de la tasa de reproducción, la tasa de supervivencia y el peso de una bacteria individual.

Digamos que una bacteria se divide en dos por segundo, una bacteria individual tiene una masa de m kg y todas las bacterias sobreviven.

Comenzamos con 1 bacteria

Después de 1 segundo, 2 bacterias

Después de 2 segundos, 4 bacterias

Después de 3 segundos, 8 bacterias

Después de n segundos, [math] 2 ^ {n} [/ math] bacteria

1 año, 365 días, tiene 365 x 24 x 3600 segundos = 31536000 segundos

Esto significa que [math] 2 ^ {31536000} [/ math] bacterias después de 1 año.

Masa de Prochlorococcus cyanobacteria, el organismo fotosintético más pequeño (y posiblemente el más abundante) en la Tierra =

3 x [matemáticas] 10 ^ {- 16} [/ math] kg

Entonces, m = 3 x [math] 10 ^ {- 16} [/ math] kg
Masa total = 3 x [matemática] 10 ^ {- 16} [/ math] x [math] 2 ^ {31536000} [/ math] kg

No puedo encontrar una calculadora que pueda darme el número, pero entiendes la idea.

EDITAR: Encontré un sitio Calculadora de precisión arbitraria en línea, para tener una idea de cuán grande es este número, ingrese 2 ^ 31536000 y presione enter o el botón calcular. Tendrá que esperar aproximadamente 30 segundos.

El número resultante es enorme, y eso es un eufemismo. Cuando pegué el resultado en Notepad ++ para intentar averiguar el número de dígitos, mi computadora portátil, un Core i5 SSD se está agotando. Veo que Notepad ++ dice que la longitud es 9493284, pero no estoy seguro de si ese es el número de dígitos.