Знание-сила, 1997 № 07 (841) (Журнал «Знание-сила») - страница 53

Кстати, высота прыжка, оказывается, практически не зависит от размеров животного. Энергия, необходимая для прыжка на данную высоту, пропорциональна массе тела и высоте, на которую эту массу надо поднять. (Понятно, что это — куб линейных размеров животного на линейный размер высоты.) А совершаемая для прыжка работа мышц пропорциональна их силе и тому же линейному размеру высоты. Сила же приближенно пропорциональна квадрату размеров, то есть поверхности тела, так как прочность костей, реакция которых должна уравновешивать силу толчка, пропорциональна их сечению. Выходит, что высота прыжка животного мало связана с его размерами — заяц, собака, кенгуру и человек прыгают примерно на одну и ту же высоту. Да, реальная жизнь дает и другие примеры: гепард, сравнимый по размерам с человеком тщедушной комплекции, прыгает и бегает в несколько раз лучше олимпийских чемпионов, Но это уже из области несколько иных биологических процессов, в которых роль физики тоже заметна.

• Окружающие нас предметы обычно довольно сложны в том смысле, что они составлены из большого числа искривленных поверхностей. На рисунке 5 показан знаменитый «чайник из Юты» — своего рода икона компьютерной графики. Этот предмет домашнего обихода использовали почти все специалисты по графике, начиная с 1975 года, когда она еще только зарождалась и когда изображение чайника было смоделировано Мартином Ньюэлом из Университета штата Юта.

Чайник состоит из 32 лоскутков Безье, один из которых выделен.

Рассмотрим еще одно направление работ биомеханической лаборатории Вашингтонского университета — физику мышечного сокращения. Фактически мышца — это машина, в которой химическая энергия превращается в механическую. В истории науки было немало довольно удачных попыток построить количественную теорию работы мышцы, этим занимались физики-теоретики Я. И. Френкель, Г. Гамов, Т. Хилл, биофизик М В. Волькенштейн, биохимики В. А. Энгельгардт, А. Сент-Дьердьи и Г. Хаксли. Тем не менее, несмотря на большое число физических моделей, вопрос еще далеко не закрыт. Основная причина такой незавершенности, которая кажется вечной, кроется в общем свойстве физических моделей независимо от того, о каком объекте или процессе идет речь,— мышце, твердом теле, рассеянии частиц либо, скажем, фазовом переходе. Достойная физическая модель всегда стремится ухватить главное, отбрасывая — и, разумеется, честно оговорив это,— все второстепенные детали.

Но, как говорят, недостатки — продолжение достоинств, и физические теории, как правило, весьма умозрительны, даже лучшие из них заканчиваются либо формулой для какого-нибудь предельного случая, либо графиком в плоскости двух переменных. Между тем «черт — в деталях» (одна из любимых поговорок Эйнштейна), тогда как физические модели, рассматривая предмет с разных сторон (каждая в своей области применимости), многое позволяют понять, но не дают возможности увидеть все сразу, не объясняют конечного результата — того же прыжка гепарда.