Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации - Докинз Ричард

Но каким же газом им наполнить эту оболочку? Трудно представить себе, как животные в ходе эволюции могли бы приобрести способность производить гелий. Некоторые бактерии вырабатывают водород, и ведутся разговоры об их промышленном применении, чтобы изготавливать топливо. Животные пользуются умениями бактерий в других сферах, например, чтобы вырабатывать свет. Зато животные в изобилии продуцируют другой легкий газ – метан.

ШЕЛКОВЫЕ СЕТИ

Эта ловушка, которую изготовила из шелка личинка ручейника, не воздушный шар, но она показывает, что живые существа способны построить его из необходимых компонентов.

Этот газ, вырабатываемый коровами, опять же на самом деле производят бактерии (и другие микроорганизмы) в их кишечниках, и это источник парниковых газов в атмосфере. Кроме того, метан выделяется при гниении растений. Он известен как болотный газ и иногда загорается, отчего получаются блуждающие болотные огоньки.

Что касается нагретого воздуха, самый впечатляющий пример выработки тепла у живых существ, который мне известен, – это оружие, применяемое некоторыми японскими пчелами против вторгающихся в их гнезда разбойников-шершней. Пчелы окружают шершня, и тот оказывается в центре плотного шара из пчелиных тел. При помощи вибрации брюшек пчелы поднимают температуру до 47 °C. От этого шершень буквально запекается и погибает. При этом запекаются и погибают и некоторые пчелы.

Как видно, некоторые отдельные компоненты технологии строительства воздушных шаров (тепло, водород, метан и плотная шелковая ткань) все же сделались доступными животным в результате естественной эволюции. И тем не менее я не знаю ни одного примера, когда они в совокупности обеспечили бы животному возможность благодаря этому подняться в воздух. Впрочем, может быть, мы еще просто не открыли этот вид.

Вода значительно плотнее, чем воздух, по этому движение в воде, аналогичное полету аппаратов легче воздуха, встречается сплошь и рядом. Мы сами проделываем это каждый раз, когда плаваем. Конрад Лоренц начинает рассказ о плавании с аквалангом с воспоминаний о полетах во сне в детстве. Так или иначе, мы состоим в основном из воды, а воздух в легких делает нас еще легче. Акулы немного тяжелее воды, поэтому вынуждены постоянно плыть – как птицы вынуждены махать крыльями в воздухе, – иначе они медленно утонут. Зато костистые рыбы (в противоположность хрящевым вроде акул) представляют собой тонко контролируемые гидростаты, способные чутко настраивать собственную плотность. В этом отношении они подобны дирижаблям – тонко контролируемым аэростатам. Как мы уже видели, аэростат находит такую высоту, где подъемная сила, обеспечиваемая менее плотным газом, точно уравновешивается весом судна вместе с пассажирами. Затем аэростат зависает в воздухе в полном равновесии. Рыба проделывает то же самое при помощи идеального контроля над своим плавательным пузырем.

Плавательный пузырь – это надутый газом мешок, спрятанный в теле рыбы. Меняя количество газа в пузыре, рыба регулирует собственную плотность и поэтому поднимается или опускается, чтобы найти в толще воды тот слой, где снова достигается равновесие. Вот почему костистые рыбы плавают с такой легкостью. Отчасти поэтому наблюдение за рыбками в комнатном аквариуме – такой замечательный отдых. Плавательный пузырь позволяет рыбе тратить ровно столько энергии, сколько необходимо для горизонтального движения. В отличие от летающих птиц и от акул, костистым рыбам не требуется тратить энергию на подъемную силу. Птицы делали бы то же самое в воздухе, если бы у них был плавательный пузырь, наполненный метаном. Птицы – не единственные живые существа, у которых в ходе эволюции возникло нечто похожее на плавательный пузырь, средство регулировать собственную плотность.

Каракатицы – не рыбы, а моллюски, родственники кальмаров и осьминогов, – сохраняют гидростатическое равновесие, закачивая и извлекая жидкость из своей пористой “кости” – той самой, которую в молотом виде дают птицам в клетках, чтобы снабдить их кальцием.

Как средство для практических полетов летательный аппарат легче воздуха имеет множество серьезных недостатков, и именно поэтому дирижабль в небе сегодня такое редкое зрелище. Дирижабли и воздушные шары служат чаще для развлечения или для рекламы. Даже водород – самый легкий газ – не настолько легче воздуха, чтобы поднять тяжелый груз, разве что задействовать огромные объемы этого газа. Оболочка для такого количества водорода, естественно, должна быть очень вместительной и при этом легкой, а следовательно, тонкой и непрочной: нередко оболочка дирижабля состоит в основном из мягкой ткани с минимальным жестким или полужестким каркасом. Стабильная форма мешка газа под давлением – это сфера.

Вот почему воздушные шары, начиная с монгольфьера, сферические или почти сферические. Но сферическая форма плохо подходит для быстрого полета, поэтому усовершенствованные дирижабли, снабженные двигателями, вроде знаменитых цеппелинов, тяготели к обтекаемой сигарообразной форме. Однако чем дальше дирижабль отходит от устойчивой сферической формы, тем сильнее его газовый мешок нуждается в жестком каркасе, чтобы сохранять форму. Это дает дополнительный вес, а следовательно, дирижаблю требуется еще больше газа только на то, чтобы удерживать в воздухе само воздушное судно, не говоря уже о грузе и пассажирах. А чем объемнее газовый мешок, тем сильнее сопротивление воздуха при движении вперед. Если вам нужна именно скорость, дирижаблям нечего и тягаться с самолетами, которые набирают подъемную силу за счет горизонтального движения.

С другой стороны, дирижабли дешевы в обслуживании, поскольку не расходуют топливо на набор подъемной силы. Поэтому если скорость не так важна, может возникнуть соблазн воспользоваться дирижаблем. Но поскольку максимальная скорость дирижабля совсем мала – мировой рекорд едва-едва превышает но км/ч, – он не может преодолеть встречный ветер, который нипочем большому реактивному самолету. Вероятно, дирижабли могли бы летать и быстрее, но тогда бы им требовались мощные двигатели вроде реактивного. А эти двигатели были бы слишком тяжелы, чтобы поднять их в воздух за счет принципа аэростата.

Глава 10

Невесомость

А теперь обратимся к последнему способу бороться с гравитацией – к невесомости. На первый взгляд кажется, будто к ней прибегают только люди. Причем люди, далеко продвинувшиеся по пути научно-технического прогресса. Если вы астронавт на Международной космической станции (МКС), в вашем распоряжении восхитительная иллюзия полета. Эти редкие счастливцы ближе всех подошли к воплощению мечты Леонардо.

ПАДЕНИЕ ВОКРУГ СВЕТА

Астронавт чувствует, что летит, а на самом деле находится в свободном падении.

На космической станции нет ощущения верха и низа. Никакие поверхности жилого пространства нельзя назвать полом или потолком. Паришь, словно призрак, а когда настает время обедать (скорее всего, из тюбика, поскольку с тарелки пища улетела бы) в обществе коллеги, каждому может показаться, что второй висит в воздухе вверх тормашками. Чтобы переместиться из одного помещения на космической станции в другое, нужно лететь, подтягиваясь при помощи поручней. Если подпрыгнуть с того, что вы временно назначили полом, даже совсем мягко, сразу взлетишь к потолку и стукнешься головой. Если астронавтам нужно выйти наружу для технического осмотра или ремонта, они опять же свободно парят и должны привязывать себя, чтобы не улететь от космического корабля безвозвратно. Они безо всяких усилий плывут, словно воздушный шар или как рыба, прекрасно владеющая своим плавательным пузырем. Однако, в отличие от рыбы, плывут они не потому, что их плотность такая же, как у окружающей среды, а по другой причине. Напротив, окружающая среда внутри космической станции – это воздух, а снаружи – почти что вакуум, и астронавт гораздо плотнее и того, и другого. Тогда почему же они летают?