Мистер Томпнис внутри самого себя - Гемов Г.
ISBN 5-7029-0343-9
Скачать (прямая ссылка):
- Простите меня, сэр, вы случайно не один из тех ученых, которые, как
мне говорили, приехали сюда поработать на лето?
- Вы не ошиблись, молодой человек. - ответствовал старый атлет. - Я
живу здесь целый год и работаю вместе с моими ассистентами над очень
важной проблемой функционирования мышц.
Услышав в голосе своего нового знакомого дружеские нотки, мистер Томпкинс
осмелел и решился продолжить разговор.
- А что особенного в функционировании мышц? - спросил он. - Есть люди
сильные, есть люди слабые. Все зависит от тренировки.
- Раз вы так считаете, попробуйте подпрыгнуть, - неожиданно предложил
седовласый атлет.
Учась в колледже, мистер Томпкинс уделял немало времени заня-
На пляже, или как работают мышцы
47
тиям легкой атлетикой, и, немало удивившись странной просьбе, он
подпрыгнул чуть более чем на фут1.
- Неплохо, - прокомментировал его новый знакомый. - Вы подпрыгнули
примерно на У5 своего роста. А знаете ли, что лягушка прыгает в высоту на
3 длины своего тела, кузнечики - на 18 длин своего тела, а блохи - почти
на 100 длин своего тела?
- Любопытно, -признал мистер Томпкинс. - Ну и что? Сколь значителен
этот факт?
- Весьма значителен для понимания того, как работают мышцы. Если
высоту прыжков мелких и крупных животных измерять не в длинах их тел, а в
футах и дюймах2, то окажется, что все они могут поднять себя от уровня
земли примерно на одну и ту же высоту - где-то между 6 дюймами и 2
футами. - Разумеется, бывают некоторые исключения, поскольку строение и
длина ног у различных видов различна; слон вообще не может прыгать, а
кенгуру прыгает в высоту на несколько футов.
- А в чем причина, профессор? - поинтересовался мистер Томпкинс.
- Прежде всего прошу вас не называть меня профессором. Все здесь,
заслуженно или незаслуженно, зовут меня Сентом3.
Но вернемся к мышцам. Факт, о котором идет речь, может быть объяснен с
помощью простого закона механики, впервые сформулированного сэром Исааком
Ньютоном. Движение ваших конечностей обусловлено сокращением ваших мышц,
прикрепленных к костям вашего скелета. Когда вы двигаете ногами во время
ходьбы или совершая прыжок, поднимаете руку или движете пальцами,
например, как вы это делаете, когда пишете письмо, мышцы сокращаются, и
получается требуемое движение. Так как мышцы могут только тянуть, а не
толкать, чтобы возвращать кости в исходное положение, нужна другая мышца.
Поэтому мышцы обычно встречаются парами с противоположных сторон кости.
Например, существуют две мышцы, соединяющие вашу плечевую кость и ваш
локоть, они проходят вдоль плечевой кости с противоположных сторон. Одна
мышца, известная под названием бицепса,
11 фут=0,3047 см.- Прим. перев.
2Дюйм (У12 фута) составляет 2,54 см. - Прим. перев.
3Прототипом этого персонажа, явно послужил американский биохимик
венгерского происхождения, автор фундаментальных работ по мышечному
сокращению, лауреат нобелевской премии 1937 г. Альберт Сент-Дьердьи, с
которым Г. А. Гамов был лично знаком, Сент (Szent) по-венгерски святой. -
Прим. перев.
48
Мистер Томпкинс внутри самого себя
проходит вдоль передней стороны кости. Другая мышца, трицепс (иногда ее
называют теннисной мышцей, поскольку она играет важную роль при отбивании
мяча в теннисе), проходит вдоль задней стороны кости. Движение скелета
вызывается сокращением одной из мышц и расслаблением другой.
- Но почему все живые существа, большие и малые, прыгают примерно на
одну и ту же высоту? - продолжал вопрошать мистер Томпкинс.
- Очень простое объяснение этому дает ньютоновская механика, -
ответил Сент. - Предположим, что перед вами два живых существа,
обладающих сходным строением скелета, пусть одно из них, скажем блоха, а
другое - лягушка. Блоха имеет в длину около 1/w дюйма, а лягушка может
достигать в длину примерно 3 дюймов. Иначе говоря, лягушка примерно в 30
раз длиннее, в 30 раз шире и в 30 раз выше блохи. Это означает, что вес
лягушки примерно в 3-30-30 = 27000 раз превосходит вес блохи. При
совершении прыжка мышцы лягушки и блохи сокращаются, выделяя энергию,
которая необходима, чтобы поднять их на некоторую высоту над землей.
Сколько энергии вырабатывают мышцы лягушки и блохи? Поперечное сечение
мышц лягушки в 30 • 30 = 900 раз больше поперечного сечения мышц блохи,
поэтому если сила тяги, создаваемая сокращением мышц и приходящаяся на
единицу поперечного сечения, в обоих случаях одинакова, то сила тяги,
создаваемая мышцами лягушки, оказывается в 900 раз больше, чем у блохи.
Кроме того, так как мышцы лягушки в 30 раз длиннее мышц блохи, их
сокращение также в 30 раз больше сокращения мышц блохи. Все это позволяет
нам заключить, что энергия, получаемая при сокращении мышц лягушки в 30 •
900 = 27 000 раз больше энергии, получаемой при сокращении мышц блохи.
Но, как я вам уже говорил, эта гораздо большая энергия должна поднять в
воздух гораздо больший (в 27 000 раз!) вес. По законам ньютоновской
механики высота, на которую может быть поднято данное тело над землей,
