Пространственный каркас это инженерная структура, в которой рамы спроектированы таким образом, чтобы вести себя как единое самозамкнутое целое и максимально равномерно распределять внутри себя нагрузки через взаимосвязанные треугольники. Поскольку тетраэдр/треугольник это наиболее жесткая пространственная структура, наименее подверженная локальной деформации, а значит, равномерней и эффективней всего распределяющая внешнюю нагрузку во внутреннюю. Внутри каркаса любые внешние деформирующие сложные нагрузки должны передаваться по всей длине каждой распорки, создавая самозамкнутый пространственный каркас и трансформируясь в «ветвящиеся» комбинации элементарных натяжений и сжатий, уходящих вглубь микроструктур, подобно тому, как это происходит в строительстве мостов.
Исходя из этих первопринципов, я начал поиски универсального биологического пространственного каркаса.
Такой каркас должен быть способен функционировать и в море, и в воздухе, и на земле, и в космосе, будь он расположен правой стороной вверх или вовсе вверх дном, и не зависеть от внешних сил с точки зрения сохранения своей внутренней структурной целостности.
Сначала мое представление было чисто абстрактным, я не мог себе наглядно представить, как именно такой пространственный каркас будет выглядеть. Я понимал, каким условиям биологический внутренний пространственный каркас должен отвечать, но тогда еще не знал, как он будет выглядеть в «ощущении».
И только несколько лет спустя, когда я увидел Игольчатую тенсегрити-башню Снельсона в Музее Хиршхорна в Вашингтоне, округ Колумбия, в 1974 году, то понял, что эта необычная и инновационная конструкция тот самый пространственный каркас, который отвечает всем этим требованиям. По своему динамическому поведению тенсегрити башня соответствовала всему вышеперечисленному в моем списке желаний! В тот момент мне искренне захотелось воскликнуть: «Эврика!»
С самого первого момента, модель тенсегрити для биологии биотенсегрити (универсального биологического пространственного каркаса) задумывалась не как конкретная материальная частная структура, а как наиболее общая динамическая модель вектора сил, своего рода диаграмма невидимых внутренних сил, которая могла бы послужить алгоритмом для самосборки любого биологического организма, от вируса до позвоночного, со всеми присущими им системами и подсистемами.
В своей основополагающей книге «Синергетика» Фуллер представил свое векториальное равновесие, воплощенное в тенсегрити икосаэдра (базовой структуры Игольчатой башни) в качестве векториальной диаграммы этих запертых внутренних сил. Я начал размышлять о внутренних силах тенсегрити как о механизме, который создает живые организмы. И чем больше я строил тенсегрити-моделей, изучал их динамическое поведение и удивительную способность к поглощению и внутреннему распределению внешней нагрузки, тем больше объяснительного потенциала для биологии я в них находил.
Именно поэтому я настоятельно рекомендую такую практику для каждого, кто хочет понять, что же такое эти загадочные запертые внутренние силы. Это тот самый случай, когда лучше один раз почувствовать, чем 100 раз услышать и прочитать. По сути, тенсегрити-модели это своего рода линза, волшебные очки, которые делают невидимые и запертые внутренние силы очевидными и наглядными.
Однако при работе с тенсегрити-моделями необходимо быть осторожным! Из-за того, что мы можем построить тенсегрити-модель, например икосаэдра, из подручных материалов, может возникнуть соблазн думать, будто кости и мягкие ткани тела сконструированы именно таким образом. Это структурный примитивизм, который я не разделяю.
Очевидно, что тенсегрити икосаэдра, ее различные вариации и комбинации никогда не интерпретировались мной буквально в качестве фактических, геометрически идентичных анатомических структур внутри организма (Игольчатая башня едва ли буквально похожа на состоящий из позвонков позвоночник!). В биотенсегрити геометрии многогранников Фуллера рассматриваются исключительно как диаграммы тех внутренних сил, которые управляют физическим существованием сомы организма. Эти запертые силы представляют собой каскады внутренних преобразований и должны постоянно приспосабливаться к любой воздействующей на тело внешней силе через подстройку внутренних каскадных «танцев» и «ритмов».
В любом живом организме в любой конкретный момент времени происходит слишком много процессов и событий, чтобы можно было считать его статичной конструкцией с фиксированной геометрической формой. Однако я верю, что силовая векториальная диаграмма тенсегрити икосаэдра тот самый алгоритмический процесс, который лежит в основе формообразования в биологии.
Хотя может сложиться впечатление, что кости похожи на компрессионные распорки, они, как и все остальное тело, представляют собой гели из мягкой материи, которые обладают как фазой жесткости, так и фазой податливости. Все наши поддерживающие ткани композитные и содержат элементы, которые могут управлять, как и в других пространственных каркасах, распределением натяжения и сжатия между различными компонентами.
В биологических пространственных каркасах происходит непрерывный «танец» сил и элементов натяжения и сжатия, сопровождаемый постоянной сменой партнеров. Живые ткани нашего тела так часто меняют свою динамическую фазу), что, называя ту или иную внутреннюю структуру жесткой или податливой, мы сталкиваемся с вопросом «в какой именно момент?» Вспомните, как наши мышцы могут принимать разную степень жесткости и податливости, или представьте себе хобот слона и сравните моменты, когда он поднимает им с земли маленький орешек с тем, когда им же он выкорчевывает дерево!
Вместо того чтобы подчиняться внешним силам, наша внутренняя вселенная, начиная от подкожной оболочки и заканчивая нашим внутренним центром, управляется своим собственным алгоритмом, формирующим наш внутренний пространственный каркас, который мы и назвали «биотенсегрити» и который основан на динамике тенсегрити-икосаэдра как значимой универсальной симметрии. Проявление этого алгоритма наше тело является воплощением этих сил, постоянно адаптирующейся структурой, взаимодействующей с внешними силами, такими как сила тяжести, и управляющей ими для удовлетворения собственных нужд.
В силу инженерно-механического характера нашего образования мы все привыкли воспринимать любые модели как неизменные материальные структуры и как архитектурно-строительные чертежи, не «чувствуя» разницы между широтой применимости принципа/архитектуры и ограничениями, накладываемыми конкретным материалом, из которого сделана модель. Поэтому многие биотенсегрити-энтузиасты склонны думать, что созданные мной и коллегами рукотворные тенсегрити-модели отражают конкретные анатомические структуры, и стараются найти их в живых организмах, пытаясь связать названия частей тела с теми силами, что представлены в тенсегрити-моделях. Однако нам следует быть с этим осторожными.
Когда мы приравниваем тенсегрити-модель как диаграмму внутренних сил к тем или иным анатомическим структурам, это заставляет нас воспринимать тело как совокупность линейных твердых тел вместо нелинейных структур из мягкой материи, которыми они в действительности являются. Части тела представляют собой жидкокристаллические структуры, столь же мимолетные, как и изображение на экране вашего телевизора, которое существует лишь одно мгновение и затем исчезает. Неизменная твердость нашего тела это всего лишь иллюзия. Физические модели тенсегрити не столько моделируют конкретную структуру, сколько представляют собой диаграмму сил, и в биологических организмах эти силы постоянно меняются. Таким образом, модели, которые мы строим в рамках биотенсегрити-исследований, являются отражением баланса сил во времени, центральными областями растяжения или сжатия, материализованными в натяжных струнах и компрессионных распорках модели.