Несколько раз в год я приезжаю в Европу с лекциями, и мы обязательно встречаемся с Грэхемом. (В ходе наших бесед выяснилось, что он путешествует с большой неохотой, и только ради биотенсегрити-сообщества он преодолел свою годофобию). По мере того как я все лучше привыкал к его английскому, наши разговоры наполнялись большей глубиной и смыслом.[1]
При подготовке этой книги Грэхем на неделю приезжал ко мне в Вашингтон. Мы много работали у меня дома, но при этом смогли несколько раз выбраться в город, чтобы еще раз рассмотреть знаменитую тенсегрити Needle Tower (Игольчатую башню) скульптора Кеннета Снельсона, которая внесла огромный вклад в популяризацию тенсегрити во всем мире и во многом стала ее символом. Ну, и конечно, мы не могли пройти мимо скелетов динозавров в Смитсоновском музее естественной истории, размышления над биомеханикой которых во многом и подтолкнули меня к первой формулировке идей биотенсегрити почти 50 лет назад.
С годами мы с Грэхемом общаемся все больше, и даже разница в наших акцентах и произношениях нам уже почти не мешает, хотя и остается постоянным источником шуток и курьезов.
Сейчас Грэхем один из главных мировых авторитетов в области биотенсегрити, а его сайт по биотенсегрити один из лучших в сети Интернет.
И вот наконец выходит и книга по биотенсегрити за его авторством, чему я несказанно рад.
Биотенсегрити это новая наука, которая находится только в начале своего пути и только в процессе оформления ее формулировок. До сих пор еще не было издано учебника, который рассказывал бы историю и причины зарождения биотенсегрити, объяснял ее структуру и способствовал ее дальнейшим исследованиям. Книга Грэхема Скарра преуспела и в этом, и во многом другом. Теперь этот пробел наконец заполнен.
Более того, своей книгой Грэхем Скарр делает большой шаг вперед. Он сумел донести биотенсегрити-подход доступным языком, при этом не потеряв тонкости и глубины. Тем самым он делает биотенсегрити-подход доступным и понятным для тех, кому биотенсегрити нужнее всего не только ученым, но и врачам, мануальным терапевтам, специалистам по фитнесу и движению, а также всем тем, кто хочет лучше понять, как работает и как устроено человеческое тело.
Книга «Биотенсегрити: структурная основа жизни» написана доступно и с юмором, с уважением как к описываемому предмету, так и к читателю. Наслаждайтесь!
Стивен М. ЛевинИюнь 2014Предисловие ко второму изданию
Алгоритм биотенсегрити как биологического пространственного каркаса
Если суммировать все внутриклеточные, внеклеточные и организменные процессы, которые происходят внутри нас в каждую миллисекунду жизни, то их общее количество неисчислимо огромно.
Когда одновременно происходит так много событий, вероятность ошибок также накапливается и становится запредельно высокой, их невозможно избежать.
Чтобы сохранить дееспособность системы, необходим какой-то контроллер, какой-то регулирующий набор правил, который бы поддерживал порядок во всем этом множестве процессов и нивелировал эти неизбежные ошибки.
При строительстве здания таким руководящим алгоритмом является сила тяжести, и инженеры следят за тем, чтобы каждая составляющая конструкции могла безопасно соответствовать ее законам. Обычно мы об этом не задумываемся, но именно внешний фактор, которым является сила тяжести, диктует нам, что может или что не может быть включено в конструкцию здания. Поскольку G это внешняя сила по отношению к строительной конструкции, то ошибок необходимо избегать уже на предварительных этапах в дизайне, в проектировании и, собственно, в строительстве, поскольку рукотворные неживые конструкции не способны сами себя исправлять и обновлять. Поэтому, чтобы предусмотреть возможные разрушения и дефекты материалов, в проект любой конструкции закладывается некоторая избыточность, и всегда есть команда специалистов, которые следят за правильностью проектирования, сборки и последующей эксплуатации. Со временем в нашей цивилизации вокруг таких конструкций и процессов возникла огромная индустрия и обслуживающая ее, все усложняющаяся инженерно-математическая наука, занимающаяся расчетами правильности конструкций и механизмов.
В живых системах совсем другая ситуация!
Во-первых, алгоритм, управляющий самосборкой организмов, внутренний, над ним нет смотрящих инженеров, прорабов и архитекторов. Во-вторых, организмы не изготавливаются по точному и предварительному проекту. Они представляют собой постоянно развивающиеся гетерархические процессы, которые непрерывно и повсеместно порождают структуры, адаптирующиеся к изменяющимся условиям окружающей среды, и способны самообновляться, саморемонтироваться и самовосстанавливаться, когда что-то идет не так.
Стремясь выжить во внешней среде, живые организмы управляют всей этой деятельностью изнутри с максимальной эффективностью и элегантным минимализмом.
Когда я готовился стать хирургом-ортопедом, это существенное различие между зданиями и биологическими организмами еще не было широко признанным. Меня учили лечить механические функции тела, используя регулирующий принцип действия силы тяжести на вес частей тела в качестве основы для любого постурального анализа, функциональной анатомии, любого действия или упражнения, которые я прописывал пациентам. Осознавал я это или нет, но алгоритм влияния силы тяжести в пропорции к весу части тела управлял всем, что я делал в своей ортопедической и реабилитационной практике.
Я стал хирургом-ортопедом в конце 1950-х годов, когда современная инженерно-расчетная биомеханика еще только формировалась и не успела стать догмой. К 1970 годам мой особый интерес вызывали вымершие гигантские животные как справлялись с силой тяжести они? Как удавалось динозаврам держать их гигантский, многометровый, весящий сотни килограммов хвост в воздухе? Мой хороший друг, который в то время был председателем Американского палеонтологического общества и одним из ведущих мировых экспертов по динозаврам, любил повторять: «Знаешь, Стив, в песках времени осталось множество отпечатков лап динозавров, но почему-то отсутствуют отпечатки их хвостов!»
Поэтому в какой-то момент мой личный клинический опыт, любовь к физике и здравый смысл заставили меня предположить, что перенос на живые организмы модели строительства небоскреба, зависящей от действия силы тяжести, пропорциональной весу конструкции, это ошибочный подход. Мы не можем просто так импортировать расчеты углов, сил и векторов из строительных конструкций и машин в анализ механики живых систем, как это делается в функциональной анатомии и биомеханике со времен Борелли! Живые организмы качественно сложнее! Изучив шею диплодока, анатомию бабочек, птиц, обезьян-брахиаторов, лапы динозавров и гигантских ленивцев, организацию живых микроструктур и пропустив через свою клиническую практику несколько тысяч людей, я понял, что сила тяжести частей тела не является руководящим конструктивным принципом в биологии. Я был уверен, что в биологии должен быть совсем иной пространственно-организующий алгоритм. Я стал искать общий организационный принцип, который бы для живых организмов выполнял ту же руководящую структурную роль, что и действие силы тяжести на стабилизацию здания.
И мне пришло в голову, что в качестве своей внутренней опоры тело должно использовать независимый от внешней силы тяжести внутренний трехмерный динамически адаптивный пространственный каркас.