ЧЯД. Глава 3. 2

                БАССЕЙН

Предположим, что в один летний день вы отправляетесь в бассейн по соседству, чтобы немного потренироваться. Намазавшись солнцезащитным кремом, вы ложитесь на полотенце и читаете последний выпуск журнала «Исследования нуклеиновых кислот», в ожидании времени плавания для взрослых.  Наконец, раздается свисток, и чрезмерно энергичное младшее поколение очищает воду. Вы осторожно опускаете в бассейн пальцы ног. Затем мучительно медленно  остальную часть тела в удивительно холодную воду. Поскольку вам это не к лицу, вы не станете кидаться в воду пушечным ядром или причудливым образом прыгать с трамплина. И не станете играть в водный волейбол с молодыми людьми. Скорее, вы будете просто плавать кругами.

Оттолкнувшись от борта бассейна, вы поднимаете правую руку над головой и погружаете ее в воду, совершая один взмах. Во время движения нервные импульсы распространяются от вашего мозга к мышцам рук, стимулируя их сокращаться в определенном порядке. Сжимающиеся мышцы тянутся к вашим костям, заставляя плечевую кость подниматься и вращаться.

В то же время другие мышцы сжимают кости ваших пальцев вместе, так что ваша рука образует закрытую чашку. Последовательные нервные импульсы заставляют другие мышцы расслабляться и сокращаться, различными способами тянут лучевую и локтевую кость и направляют руку вниз в воду. Сила руки и кисти в воде продвигает вас вперед.

После завершения примерно половины действий, перечисленных выше, начинается аналогичный цикл, на этот раз с костями и мышцами левой руки. Одновременно нервные импульсы распространяются на мышцы ног, заставляя их ритмично сокращаться и расслабляться, двигая ноги вверх и вниз. Рассекая воду со скоростью две мили в час, вы вдруг замечаете, что становится трудно думать; в ваших легких появилось жжение; и, хотя ваши глаза открыты, все вокруг начинает темнеть. Ах, да – вы забыли дышать. О президенте Форде говорили, что он не может ходить и жевать жвачку одновременно. Вам трудно координировать повороты вашей головы с другими движениями, необходимыми для плавания. Без кислорода ваш мозг начинает отключаться и больше не передает сознательные нервные импульсы в отдаленные области вашего тела.

Прежде чем потерять сознание и испытать унижение быть спасенным спасателем поколения X*, вы останавливаетесь, распрямляетесь на глубине четырех футов и замечаете, что находитесь всего в двадцати футах от борта бассейна. Чтобы обойти проблему с дыханием, вы решаете плыть на спине. На спине задействованы практически те же мышцы, что и в вольном плавании, и вы можете дышать, не координируя мышцы шеи со всем остальными. Но теперь вы не видите, куда плывете. Неизбежно вы сбиваетесь с курса, подходите слишком близко к игрокам в волейбол и получаете случайный удар мячом по голове.

Чтобы уйти подальше от извиняющихся волейболистов, вы решаете просто плескаться в самом дальнем конце бассейна. Ходьба по воде задействует мышцы ног, давая вам желаемое упражнение.  Вы ясно видите и вам легко дышать. Однако через несколько минут ваши ноги начинает сводить судорога. Неизвестная прежде вам, глубоко внутри ваших дряблых конечностей. Ваши редко используемые мышцы имеют под рукой количество топлива достаточное только для коротких всплесков активности, за которыми следуют длительные периоды отдыха. Во время необычно продолжительных упражнений у них быстро заканчиваются средства к существованию, и они перестают эффективно функционировать. Нервные импульсы отчаянно пытаются возобновить движения, необходимые для плавания, но при сбоях с работой мышц ваши ноги также бесполезны, как мышеловка со сломанной пружиной.

Вы расслабляетесь и остаетесь на месте. К счастью, большая часть вашего тела вокруг талии имеет плотность меньше плотности воды, и это обстоятельство удерживает вас на плаву. После минуты или двух покачиваний в воде ваши сведенные судорогой мышцы расслабляются. Остальную часть взрослого периода плавания вы проводите, безмятежно плавая дальнем конце бассейна. Это не дает особого упражнения, но, по крайней мере, доставляет удовольствие – до тех пор, пока снова не раздастся свисток, и на вас не начнут прыгать пушечными ядрами недостойные дети.

                ЧТО ДЛЯ ЭТОГО НУЖНО

Мой сценарий о соседнем бассейне может послужить иллюстрацией требований к плаванию. Он показывает, что эффективность плавания можно повысить, добавив к основному базовому снаряжению вспомогательные системы. Возьмем для начала последнюю сцену. Чтобы просто держаться на воде требуется, чтобы объект был менее плотным, чем вода; никакой активности не нужно. Способность удерживать часть тела на воде без каких-либо активных усилий безусловно, может быть полезной. Однако поскольку поплавок просто дрейфует по течению, способность держаться на воде – это не то же самое, что умение плавать.

Система определения направления (например, зрение) также полезна для плавания; однако это не то же самое, что умение плавать. По сюжету вы могли какое-то время плыть на спине. Однако, неспособность чувствовать окружающую среду может привести к несчастным случаям. И тем не менее, плыть можно и зрячим, и слепым.

Плавание явно требует энергии. Спазмированные, бесполезные мышцы немедленно приводят к сбою системы. Но вы проплыли двадцать футов, прежде чем у вас закончился кислород, а затем некоторое время топтались по воде, прежде чем начались судороги. Хотя это, безусловно, влияет на расстояние, которое может преодолеть пловец, размер и эффективность запасов топлива не являются частью самой системы плавания.

Теперь давайте рассмотрим механические требования к плаванию. Вы использовали руки и ноги, чтобы соприкоснуться с водой и толкнуть ее, тем самым двигая свое тело в противоположном направлении. Без конечностей или какой-либо их замены, активное плавание было бы совершенно невозможно. Таким образом, мы можем сделать вывод, что одним из требований для плавания является гребок (рукой).  Еще одним требованием является двигатель или источник энергии, в котором достаточно топлива, по крайней мере, на несколько циклов работы.  У человека двигателем является мышца ноги или руки, которая попеременно сокращается и расслабляется.  Если мышца парализована, нет эффективного мотора, и плавание невозможно. Последнее требование заключается в соединении двигателя с гребной поверхностью: у человека это участки костей, к которым прилегают мышцы. Отделенная от кости мышца может сокращаться, но поскольку она не двигает кость, плавание не происходит.

Механические примеры плавательных систем легко найти. У моей младшей дочери есть игрушечная заводная рыбка, которая шевелит хвостом, несколько неуклюже плавая в ванне. Хвост игрушечной рыбки – это поверхность весла, намотанная пружина – источник энергии, а связывающий шатун передает энергию. Если один из компонентов – весло, двигатель или связующий аппарат – отсутствует, то рыба никуда не движется. Как и мышеловка без пружины, система плавания без весла, мотора или связывающего элемента фатально неполна. Поскольку для работы плавательных систем требуется несколько частей, они не редуцируемо сложны.

Имейте в виду, что мы обсуждаем только те части, которые являются общими для всех систем плавания – даже самых примитивных. Часто наблюдается дополнительная сложность. Например, игрушечная рыбка моей дочери, помимо хвоста, пружины и шатуна, имеет несколько шестеренок, которые передают усилие от стержня к хвосту. На судне с гребным винтом есть всевозможные шестерни и стержни, перенаправляющие энергию двигателя до тех пор, пока она, наконец, не будет передана гребному винту. В отличие от глаза пловца, который отделен от самой плавательной системы, такие дополнительные шестерни действительно являются частью системы – их удаление приводит к остановке всего устройства. Если в реальной системе количество компонентов превышает теоретически минимальное, необходимо проверить каждую часть, чтобы выяснить, требуются ли она для работы системы.

                ЧТО ЕЩЕ НУЖНО

Простой список частей показывает самый минимум требований. В последней главе я обсуждал, как мышеловка, в которой есть все необходимые части – молоток, основание, пружина, защелка и удерживающая штанга, – все же может не работать. Например, если удерживающая штанга слишком короткая или пружина слишком слабая, ловушка окажется неисправной. Точно так же части плавательной системы должны быть согласованы друг с другом, чтобы выполнять хотя бы минимальную функцию. Весло необходимо, но если его поверхность слишком мала, лодка не сможет добиться достаточного прогресса в течение требуемого времени. И наоборот, если поверхность лопасти слишком велика, соединительная муфта или двигатель могут деформироваться и сломаться при движении. Двигатель должен быть достаточно сильным, чтобы двигать весло. Он также должен быть отрегулирован на соответствующую скорость: слишком медленно, и пловец никуда не движется, слишком быстро, и муфта или лопасти могут сломаться.

Но даже если у нас есть правильные части плавательной системы, и даже если эти части имеют правильный размер и силу и соответствуют друг другу, нужно еще больше. Дополнительное требование – необходимость контролировать время и направление гребков веслом. Это легче увидеть на примере пловца-человека, чем в случае с весельной лодкой. Когда неумеющий плавать попадает в воду, он беспомощно машет руками и ногами, продвигаясь не больше, если бы он просто плыл неподвижно. Даже начинающая пловчиха, такая как моя старшая дочь, которая только учится гребкам, быстро тонет, если папа не поддерживает ее. Её отдельные гребки адекватны, но их время не скоординировано, она не держится параллельно поверхности воды и не опускает голову в воду.


Механические системы, кажется, не имеют таких проблем. Корабль не размахивает гребным винтом, а время и направление гребков весельной лодки плавные и регулярные с самого начала. Но этот аргумент обманчив.  На первый взгляд не требующие усилий способности на самом деле заложены в форме и соединении гребного колеса, ротора и двигателя лодки.  Представьте себе пароход, в котором гребные доски не были бы хорошо расположены вокруг круглой рамы. Предположим, что доски отошли под разными углами и ротор повернулся сначала вперед, затем назад, затем из стороны в сторону. Вместо того, чтобы совершить живописный тур по Миссисипи, судно беспомощно дрейфует, судорожно плывя по течению к Мексиканскому заливу. Гребной винт с лопастями, установленными под случайными углами, взбалтывает воду, но не двигает судно в каком-либо определенном направлении. Кажущаяся легкость, с которой гребет механическая система, по сравнению с трудностями человека, не умеющего плавать, является иллюзией. Инженер, спроектировавший систему, «обучил» ее плавать, толкая воду в правильном направлении с правильным временем.

В неумолимом мире природы организм, тратящий энергию на беспомощное барахтание в воде, не будет иметь никаких преимуществ перед организмом, безмятежно плавающим рядом с ним. А есть ли плавающие клетки? Если да, то какие системы плавания они используют? Неужели они, как пароход на Миссисипи, нередуцируемо сложны? Могли ли они эволюционировать постепенно?


*Поколение Х (Generation X). Весь 20 век усилиями журналистов, писателей, психологов, политических деятелей разбит на определенные исторические отрезки, имеющие некоторые демографические особенности. Поколению Х принадлежат те, кто родился в период с 1965 по 1980. Предшествующее поколение рожденных с 1946 по 1964 получило название поколение бэби-бумеров (baby boomer generation). Последующее поколение, родившихся с 1981 по 1996, назвали поколением миллениалов (Millennials). Каждому поколению присущи общие как положительные так и отрицательные черты. Впрочем, это тема для отдельного разговора.

Продолжение http://proza.ru/2024/07/20/675