J.Konstapel Leiden 11-02-2024.
Wordt het Warmer of Kouder?
In 2027 weten we zeker of Valentina Zharkova en haar obderzoeksgroep gelijk hebben.
Voorsprong vertraagt Stroom,
Vrijheid zoekt door Verstoring,
Nieuw Pad vindt zijn Weg.
Deze blog gaat weer over Constructal Law (CL) nu vooral toegepast op het Klimaat en de verdere Toekomst van de Mensheid op Aarde.
Verder introduceer ik het vergelijkbare Free Energy Principle dat weer perfect past op PoC en heel veel vergelijkbare Quaternions. zoals Panarchy.
Samenvatting: Meer weten over:
1 CL zelf druk hier
2 Het Klimaat druk hier. Tevens wordt hier ook het Free Energy Principe geïntroduceerd wat de Gaia-hypothese bewijst .
3 de Toekomst druk hier. Elon Musk heeft gelijk: De Sterren zijn de volgende stap.
4 CL en de Sociale Wetenschappen druk hier Over Social Dynamics.
5 over CL, Free Energy en snelle Besluitvorming m.b.v. OODA van John Boyd druk hier
6 Conclusie druk hier gaat over Freedom and Evolution het een na aatste boek van Adrian Bejan.
Wordt de Mensheid Saved By the Bell?
Het blijkt dat de mensheid kan worden beschreven met een formule, die aangeeft, dat we iedere keer vastlopen en op het allerlaatste moment ontsnappen als we geen energie meer over hebben om onze fouten te repareren.
Die oplossing wordt altijd gevonden door een Eenzame Uitvinder en niet door de Wetenschap.
0 Inleiding
De processen in de natuur herhalen zich eindeloos met als resultaat steeds dezelfde fractale vormen.
Klimaat-> WarmteVerdeler
Het Klimaat verdeelt alle overbodige warmte netjes over de aarde en zet die warmte om in beweging op alle niveau’s.
Energie Distributie
Dat komt omdat er overal van klein tot groot dezelfde stroomsystemen zijn die energie opwekken en weer verdelen.
De stroomsystemen verbinden zich met andere systemen en vormen daarmee een grote golf, die de grote structuren vorm geeft.
1. Wat is Constructal Law?
De mens doet daar onbewust hard aan mee en baant daarmee een weg voor de volgende Golf die kan worden afgeleid met behulp van de Constructal Law (CL) van Adrian Bejan.
de Patronen van CL
Plaatjes CL:
Video CL
2. Het Klimaat
De Aarde is gedraagt zich als een “Heat Engine” net zoals een Stoommachine.
Ze zet warmte om in beweging op alle niveau’s van het weer, de rivieren tot onze bloedvaten.
De zon is de grootste warmtebron en produceert veel teveel warmte.
Ondanks alle beweging op aarde en moet er worden afgekoeld.
Daarom ontsnapt er ook weer warmte terug naar het Vacuum.
Iedere keer als er iets verandert in de energie-distributie past de aarde zich aan door nog meer te gaan bewegen.
Fractale StroomSystemen
In Ieder stroomsysteem bewegen deeltjes van 1->MxM->1
Elk stroomsysteem maakt deel uit van een groter stroomsysteem, gevormd door en ten dienste van de wereld eromheen.
Deze blog gaat over Adrian’s Bejan’s Constructal Theory en de gevolgen van de Verstoring van Natuurlijke Energiestromen voor het Klimaat op de Aarde.
Bejan gebruikt de Thermodynamica, de wetenschap van de Dynamiek van de WarmteMachines om te bewijzen dat , de vorm en structuur van systemen in de natuur (zoals stromingen, biologische organismen en sociale structuren) zijn geoptimaliseerd voor efficiëntie.
Hij heeft dit ook toegepast op het Klimaat en komt met opmerkelijke conclusies.
Constructal theory of global circulation and climate
Het document bespreekt ook hoe de constructal theorie kan worden gebruikt om de globale circulatie en het klimaat te modelleren.
Het document laat zien dat de constructal theorie in staat is om de waargenomen waarden voor de gemiddelde temperatuur van het aardoppervlak, de convectieconductantie in horizontale richting en andere parameters die de latitudinale circulatie definiëren, te reproduceren.
Het document laat ook zien dat de constructal theorie in staat is om de waargenomen waarde voor het gemiddelde temperatuurverschil tussen dag en nacht op aarde te reproduceren.
In het klimaatmodel betekent dit concreet dat de structuren van atmosferische circulatiecellen (zoals de Hadley-, Ferrel- en Polaire cellen) zich zodanig vormen dat warmte van de evenaar naar de polen kan stromen op een manier die de warmteoverdracht optimaliseert.
Op deze manier kan het klimaat een evenwicht bereiken waarin warmte zich gelijkmatiger over het aardoppervlak verspreidt, wat helpt om temperatuurverschillen tussen de evenaar en de polen te verkleinen en de totale energieverdeling in de atmosfeer te verbeteren.
Gaia, de Aarde is een Organisme
De auteurs van het artikel hieronder bevestigen de Gaia-hypothese en stellen voor dat het klimaatsysteem van de aarde functioneert als een dynamisch en zelfvoorzienend systeem dat leefbare omstandigheden stabiliseert ondanks externe schommelingen, vergelijkbaar met biologische systemen.
Markow-deken
Ze suggereren dat de aarde deze stabiliteit bereikt via een concept genaamd de Markov-deken, die interne toestanden (zoals de metabole processen van de biosfeer) scheidt van externe toestanden (zoals zonnestraling) via tussenliggende toestanden—de zogenaamde sensorische en actieve toestanden.
De belangrijke klimaatvariabelen in dit model zijn:
Externe toestanden: Zonnestraling de klimaatdynamiek indirect beïnvloedt door het systeem via sensorische toestanden te beïnvloeden.
Sensorische toestanden: Oceaantemperaturen, die beïnvloed worden door zonnestraling, spelen een cruciale rol in het stabiliseren van het klimaat.
Actieve toestanden: Broeikasgassen en wolkendekking, die de albedo (reflectiviteit) van de aarde veranderen, helpen om de inkomende zonne-energie in balans te houden.
Interne toestanden: De metabolische processen van de biosfeer reageren op temperatuur en beïnvloeden broeikasgassen, wat een feedbacklus voltooit die het klimaat binnen leefbare grenzen houdt.
Karl Friston: the Free Energy Principle
Constructal Law: Herhalend Patroon van Klein naar Groot:
Adrian Bejan’s constructal theory biedt een nieuw kader voor het begrijpen van de evolutie van natuurlijke systemen.
Het stelt dat systemen in de loop van de tijd evolueren om de stroom van energie te vergemakkelijken, waardoor ze efficiënter worden.
Dit principe is van toepassing op alles, van de vertakking van rivieren tot de verdeling van bloedvaten in het menselijk lichaam.
Klimaat
Wanneer het wordt toegepast op het klimaatsysteem van de aarde, suggereert het dat natuurlijke processen zich hebben ontwikkeld om de stroom van energie en materie te optimaliseren.
Menselijke Interventie en de Verstoring van Natuurlijke Stromen
Menselijke activiteiten, zoals industrialisatie, ontbossing en de verbranding van fossiele brandstoffen, introduceren nieuwe energiestromen in het systeem van de aarde.
Deze activiteiten verstoren de delicate balans die zich door de millennia heen heeft ontwikkeld.
Industrialisatie: Industrieën stoten enorme hoeveelheden warmte en verontreinigende stoffen uit in het milieu, waardoor lokale en mondiale temperatuurpatronen worden veranderd. Dit verstoort de natuurlijke stroom van warmte en kan leiden tot veranderingen in weerpatronen.
Ontbossing: Bossen spelen een cruciale rol in de watercyclus en koolstofvastlegging. Door bossen te verwijderen, verstoren we de natuurlijke stroom van water en koolstof, wat leidt tot veranderingen in neerslagpatronen en een stijging van de concentraties kooldioxide in de atmosfeer.
3. De Toekomst: Engines en Brakes
De tekst bespreekt het concept van “Brakes” en “Engines” binnen de Constructal Law.
Ze vormen een cyclus waarin het nieuwe het oude deels weer opruimt en aanpast.
Volgens dit idee zijn alle stromingssystemen in de natuur opgebouwd uit onderdelen die zowel beweging bevorderen (“engines” of motoren) als beweging afremmen of weerstand bieden (“brakes” of remmen).
Dissipatie (Verspreiding):
Deze balans tussen energie-output en dissipatie (verspreiding van energie) zorgt ervoor dat de systemen optimaal blijven functioneren.
Bijvoorbeeld, een voertuigmotor genereert kracht om te bewegen, terwijl de wrijving op de weg als een soort “rem” werkt en de energie uiteindelijk verspreidt.
Constructal Wet en Energie-efficiëntie:
Volgens de Constructal Wet ontwikkelen systemen zich om de balans tussen motoren en remmen te optimaliseren, zodat er een maximale energiestroom mogelijk is.
Deze optimalisatie betekent dat natuurlijke systemen en door de mens gemaakte technologieën evolueren naar een configuratie waarbij ze gemakkelijker kunnen bewegen en stroom kunnen geleiden, ondanks de natuurlijke weerstand.
Wet van Kleiber
is een prachtig voorbeeld van CL. Ze laat zien dat de Massa en de Energiebesteding direct van elkaar afhangen. De wet heeft zelfs betrekking op Steden en Bacterien.
Toepassing in Diverse Systemen:
Dit idee geldt zowel voor levende als niet-levende systemen, zoals dieren (waar spieren fungeren als “engines” en de zwaartekracht als “brakes”), rivierstromen (waar water de energiebron is en de bodem weerstand biedt), en zelfs klimaatsystemen (waar lucht- en waterstromingen worden gereguleerd door verschillende vormen van weerstand en aandrijving).
Ontwerp en Evolutie:
Het evenwicht tussen motoren en remmen zorgt ervoor dat stromingssystemen in de natuur efficiënt blijven evolueren, omdat de Constructal Wet streeft naar het minimaliseren van energieverlies door weerstand, terwijl de energie-output gemaximaliseerd wordt.
Dit principe verklaart waarom ontwerpen zoals vertakkingen in bomen, bloedsomloopstelsels, en rivieren allemaal op elkaar lijken: ze ontwikkelen zich volgens dezelfde fysieke principes om beweging en toegang te maximaliseren.
de Toekomst wordt gemaakt door de `Engines
Door te begrijpen welke krachten het systeem aandrijven (engines) en welke krachten de stroom afremmen (brakes), kan je inzicht krijgen in hoe een systeem zich autonoom ontwikkelt .
Voorbeeld: Toepassing op Klimaatverandering
De Aarde blijft opwarmen
In het geval van klimaatverandering kunnen we engines en brakes als volgt analyseren:
Engines: Groeiende industriële activiteit en de uitstoot van broeikasgassen zijn engines die het natuurlijke energiesysteem opwarmen en het klimaat beïnvloeden.
Brakes: De natuurlijke processen zoals oceaanopname van CO₂ en ijsreflectie (albedo) zijn brakes die de opwarming tijdelijk vertragen.
Potentiële Ontwikkeling: Naarmate brakes zoals ijsbedekking afnemen, wordt de remmende factor kleiner en zal het klimaat verder opwarmen.
Een engine is een anti-brake:
Voorbeelden van Engine-Creëert-Brake Cycli
Hier zijn enkele voorbeelden die laten zien hoe elke nieuwe engine automatisch nieuwe brakes creëert:
Agrarische Samenleving
Engine: Nieuwe landbouwtechnieken verhoogden de voedselproductie en ondersteunden bevolkingsgroei.
Brake: Overbevolking en bodemuitputting werden remmende factoren, omdat de natuurlijke grondstoffen in sommige regio’s niet konden herstellen. Dit leidde tot nieuwe technieken zoals wisselbouw om de brake van bodemuitputting te verminderen.
Industriële Revolutie
Engine: De stoommachine en andere mechanische innovaties verhoogden de productiviteit enorm.
Brake: De machineproductie zorgde voor milieuvervuiling, slechte werkomstandigheden en energieverspilling. Nieuwe engines, zoals de verbrandingsmotor en verbeterde fabrieksontwerpen, werden ontwikkeld om deze remmingen aan te pakken, maar creëerden ook weer nieuwe remmingen zoals brandstofafhankelijkheid en klimaatimpact.
Technologische Revolutie en Digitalisering
Engine: Het internet en digitale technologie versnelden communicatie en economische groei.
Brake: De toename van digitale afhankelijkheid en gegevensprivacyproblemen fungeert nu als brake op verdere ontwikkeling. Om deze remmingen tegen te gaan, worden er nieuwe engines ontwikkeld, zoals cybersecurity-oplossingen en AI-gestuurde optimalisatie, die op hun beurt echter weer nieuwe ethische en juridische remmingen met zich meebrengen.
De Aarde als Zelfregulerend Systeem
de Zon als GrootMoeder
Vanuit het perspectief van de aarde is de zon de oorspronkelijke en belangrijkste engine die vrijwel alle daaropvolgende engines en brakes mogelijk heeft gemaakt.
De interactie tussen de zonne-energie en de aardse atmosfeer, oceanen, en ecosystemen creëert een continu proces van energiestromen en terugkoppelingen. Dit zorgt ervoor dat de aarde zichzelf reguleert door cycli van warmte, koude, en ecologische aanpassingen.
Uiteindelijk betekent dit dat veel van de aardse evolutiecycli, van klimaatverandering tot biologische ontwikkeling, indirect afhankelijk zijn van de energie en cycli van de zon.
In dit licht gezien is de aarde zelf dus onderdeel van een grotere kosmische cyclus, waarbij de externe invloed van de zon en zelfs andere sterren een doorslaggevende rol speelt in hoe engines en brakes zich hier op onze planeet ontwikkelen.
De zon legt in zekere zin de grens van wat mogelijk is op aarde, en het is de bron die deze cyclus van energieoverdracht en beperking blijft aandrijven zolang het zonnestelsel bestaat.
De oneindige cyclus van engines en brakes kan worden gezien als een voortdurend proces van groei en aanpassing, waarin elk nieuw vooruitgangselement (de engine) onvermijdelijk nieuwe beperkingen en remmende factoren (de brakes) creëert.
Vanuit het perspectief van de aarde is deze cyclus een natuurlijke manier waarop systemen zich ontwikkelen en zichzelf optimaliseren binnen de context van beperkte bronnen en milieueisen.
Elke engine – of het nu natuurlijke processen zijn zoals fotosynthese, of menselijke innovaties zoals technologie – vergroot de mogelijkheden van stroming en energieoverdracht.
Maar naarmate deze engines hun invloed uitbreiden, ontstaan er remmingen, zoals resource-uitputting, vervuiling en ecologische schade, die de beweging afremmen en het systeem dwingen tot aanpassing.
Dit proces op aarde werkt als een zelfregulerend mechanisme:
4. Constructal Law en Sociale Wetenschappen
In dit boek wordt CL gebruikt om patronen in sociale structuren en gedragingen te analyseren en te voorspellen. Hierbij wordt de samenleving beschouwd als een “Levend” stroomsysteem.
Belangrijke onderwerpen in het boek zijn onder andere:
Patronen in Sociale Organisatie:
Het boek bespreekt hoe samenlevingen zich organiseren op basis van principes die het stromen optimaliseren, of het nu gaat om de stroom van informatie, mensen of goederen.
Stedelijke Planning en Migratie:
Begrippen zoals boomvormige netwerkontwerpen in steden worden onderzocht, waarbij wordt uitgelegd hoe steden groeien en hoe migratiestromen kunnen worden gezien als optimalisatie van toegankelijkheid.
Conflictbeheersing en Globalisering:
De constructal-theorie wordt toegepast om wereldwijde systemen te begrijpen, waaronder socio-politieke netwerken en economische stromen.
Evolutie van Taal en Cultuur:
Het boek gaat ook in op hoe geschreven taal en andere culturele elementen zich ontwikkelen om de informatiestroom over populaties heen te optimaliseren.
5. John Boyd’s OODA-loop
De OODA-loop van John Boyd is een strategisch model dat werd ontwikkeld door de Amerikaanse gevechtspiloot en militaire strateeg John Boyd.
OODA staat voor Observe, Orient, Decide, en Act – oftewel Observeer, Oriënteer, Beslis, en Handel in het Nederlands.
John Boyd
waarom we ons vaste geloof moeten vernietigen om weer vrij te kunnen scheppen.
Het Free Energy Principle past op Constructal Law
Minimizing the Surprise of our Sensory Observations:
De △ van OODA mist de 12 mogelijkheden van het ▢ van PoC en de enorme rijkdom van de gekoppelde ecologien, die soms springen (Revolt) en groeien of vallen en een Herinnering worden.
De thermodynamica van Adrian Bejan is inmiddels ingehaald door een nieuw Engine de Magie van het Global Brain die ook is gebaseerd op Free Energy.
Toeval?
Terug naar het begin druk hier
6. Conclusie
in Freedom and Evolution stelt Adrian Bejan dat evolutie niet alleen door biologische mechanismen gedreven wordt, maar ook door de fundamentele natuurwetten die beweging en efficiëntie in het universum reguleren.
Bejans langetermijnvisie op de mensheid:
- Voortdurende Innovatie: Menselijke beschaving zal technologieën en structuren blijven ontwikkelen om de efficiënte stroom van energie, informatie en materie te bevorderen.
- Globalisering en Verbondenheid: Wereldwijde netwerken zullen blijven groeien, wat vrije interactie en informatie-uitwisseling wereldwijd vergemakkelijkt.
- Groei van Steden: Steden en infrastructuren evolueren om de stroom van mensen en goederen te optimaliseren, met slimme steden als toekomstbeeld.
- Natuurlijke Duurzaamheid: De behoefte aan efficiënte systemen zal ons leiden naar duurzamere technologieën en hulpbronnenbeheer.
- Interplanetaire Expansie: Op de lange termijn kan de mensheid zich uitbreiden naar andere planeten, wat de ultieme vrijheid van beweging en expansie mogelijk maakt.