Грегори Гбур - Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Это место, служившее не только лабораторией, но и зверинцем, имело незабываемый вид. Первый взгляд на него произвел такое впечатление, что воспоминание навсегда осталось со мной в ряду тех, что при обращении к ним неизменно проявляются подобно еще влажным чернилам свежего оттиска гравюры.

В безупречном порядке того рода, в котором теряется всякая срочная работа, среди всевозможных научных аппаратов и инструментов, как классических, так и вчера изобретенных — ибо новой науке нужны новые инструменты, — располагались клетки, аквариумы и населявшие их существа: голуби, канюки, рыбы, рептилии, змеи, амфибии. Голуби ворковали; канюки молчали, не произнося ни слова, возможно из страха вызвать упреки и обвинения в недостаточной канючности. Какая-то лягушка, сбежавшая из своей банки в порядке крайней недисциплинированности, очумело прыгала перед посетителем, опасаясь, как бы ее не приласкали подошвой башмака. Черепаха топала важно и тяжеловесно, с упрямой целеустремленностью, более характерной для нее, чем пустой энтузиазм, по вынужденно кривому маршруту в обход различных препятствий; она стремилась неустанно к своей цели, как одержимая, наслаждаясь спокойствием, которое обеспечивали ей одновременно чистая совесть и прочный панцирь {3} .

Работа Марея включала в себя чтение лекций и написание статей по сердечно-сосудистой системе, и его усилия получили признание французского ученого сообщества; за короткое время Марей был избран в Академию, получил несколько преподавательских и, наконец, профессорскую должность. К 1870 г. он достаточно разбогател, чтобы купить дом неподалеку от итальянского Неаполя, где можно было с удобствами продолжать исследования в зимние месяцы. С годами ученый получал все большее признание своей работы и все больше ресурсов на ее продолжение.

Но в чем же состояла эта работа? Марей рассматривал движение как ключ к пониманию природы, поскольку все на свете — атомы, планеты, лошади, люди — находится в движении и подчиняется одним и тем же физическим законам. В отличие от многих его коллег-физиологов, Марей не считал, что живые существа обладают какой-то особой «жизненной силой», не подчиняющейся законам природы. Ученый, который всегда оставался инженером-механиком, был убежден, что в живых существах можно разобраться при помощи тех же самых методик, что используются в физических науках. Он осторожно писал: «Без сомнения, однако, между явлениями жизни существуют многочисленные связи; и мы сумеем добраться до их открытия более или менее быстро в зависимости от точности методов исследования, к которым прибегнем» {4} .

Пытаясь отыскать эти многочисленные взаимосвязи, Марей разрабатывал инструменты, подобные его же сфигмографу, изобретенному в 1860 г. и способному вычерчивать график изменения кровяного давления человека во времени. Марей хотел найти способы точно вычерчивать и измерять как все внешние движения животных, так и внутреннюю деятельность. Его усилия в этом направлении оказались исключительно успешными. Для нас, пожалуй, наибольший интерес представляют его исследования, связанные с движением животных. Для человека и лошади он придумал набор пневматических трубок, которые шли от ног бегущего существа к ручному прибору, куда передавалось давление воздуха при отталкивании ногой от земли. Устройство записывало, в какие моменты и как долго каждая нога существа оставалась в контакте с грунтом.

Данные Марея, которые вы можете видеть в нижней части его иллюстрации, размещенной здесь, показывают удары копыт рысящей лошади с течением времени (на рисунке время движется вправо). Горизонтальные разрывы между ударами копыт о землю показывают, что лошадь на рыси все же испытывает мгновения полета — мгновения, когда все четыре ее копыта одновременно находятся в воздухе. Публикация Марея с этими результатами во французском издании Animal Mechanism вышла в 1872 г.; первые фотографии Оксидента на рыси, сделанные Мейбриджем, вышли в 1873 г. Получается, что Марей опередил Мейбриджа в получении ответа на вопрос о лошадиной рыси! Его выводы, однако, не убедили, судя по всему, далеких от науки людей, возможно потому, что зрительно графический метод Марея не производил такого же сильного впечатления, как фотографии Мейбриджа.

В своих методах Марей сильно отличался от многих коллег тем, что категорически возражал против вивисекции как способа изучения анатомии животных и функций различных органов. Там, где его современники без колебаний вскрывали живые существа, чтобы изучить, как у них внутри все работает, Марей был глубоко убежден, что подобные методы дают неверные научные результаты. Физическое обездвиживание и оперативное вмешательство изменяют естественную жизнедеятельность животного, считал он, и это делает любые выводы, сделанные на основании подобных исследований, сомнительными. Марей старался регистрировать жизненные процессы без вмешательства в них, как можно более незаметными способами.

Эту же философию он перенес и на изучение живых существ в полете. Чтобы исследовать движение крыльев насекомых, он удерживал насекомое на месте и позволял ему хлопать крыльями по вращающемуся цилиндру, вымазанному сажей. Кончики крыльев сбивали сажу и оставляли после себя следы, по которым можно было судить, как крылья двигались во времени. С птицами такой метод неприменим — их невозможно удерживать на месте, поэтому Марей разработал аппарат, реагирующий на давление и похожий на тот, что использовался при изучении лошадей, чтобы измерить у птицы в полете махи крыльями вверх и вниз. Птица могла свободно лететь, но на нее была надета специальная сбруя, с которой вниз свисали пневматические трубки. Научный аппарат, естественно, вмешивался в действия птицы и, скорее всего, изменял ее естественные движения — это неизбежно. Но Марею необходим был способ записи движений птицы без необходимости прикасаться к ней.

Мы можем почти зрительно представить, как Марей «падает с кресла», впервые прочитав материал 1878 г. о сделанных Мейбриджем фотографиях лошади. Именно в фотографии Марей увидел потенциальное решение проблем. Через четыре дня после получения номера La Nature со снимками Мейбриджа Марей, как мы видели, с огромным энтузиазмом написал в журнал. Мейбридж с готовностью откликнулся: он рад был принять участие в дальнейшем изучении движения:

Я с большим интересом прочел письмо… касающееся фотографий, представляющих движения лошади, которые вы оказали мне честь воспроизвести в вашем уважаемом журнале; лестные замечания, которые вы там сделали, доставили мне огромное удовольствие. Будьте так любезны, передайте заверения в моем уважении профессору Марею и сообщите ему, что именно чтение его знаменитого труда о механике движения животных вдохновило губернатора Стэнфорда и внушило ему первую идею о возможности решения проблемы движения при помощи фотографии. Мистер Стэнфорд проконсультировался со мной по этому вопросу, и по его запросу я принял решение помочь ему в этой задаче. Он поручил мне провести серию более полных экспериментов.