На пути к бионике - [4]

* (Склеренхима - основная механическая ткань растения (от слова "склероз" - твердый, застывший).)

Такое удивительное сходство конструктивных решений инженеров и природы в случае с Эйфелевой башней, флаттером и фабричной дымовой трубой на первый взгляд может показаться чистой случайностью. Однако это не случайность. В этом можно легко убедиться, рассмотрев более детально, как складывались конструктивные особенности, скажем, фабричной дымовой трубы и стебля пухоноса. Основная функция фабричной трубы, как известно, состоит в создании тяги, необходимой для нормального протекания процессов горения и в отведении вредных газов (дыма) в высокие слои атмосферы. Это обусловило значительные вертикальные размеры ствола трубы. Высота же стебля пухоноса определяется постоянной потребностью растения в энергии солнца. Труба и пухонос находятся под воздействием однотипных статических и динамических нагрузок: собственного веса, ветра, бури и т. д. Однотипность внешних механических воздействий и потребность в вертикальности и обусловили их конструктивное сходство. Решения человека и природы оказались едиными.

Прослеживая процесс эволюционного развития технических и живых конструкций, ученые все больше и больше убеждаются, что здесь имеется много общего. Природа и техника строят по одним и тем же законам, соблюдают принцип экономии материала, ищут для создаваемых систем оптимальные конструктивные решения. Именно поэтому во всех приведенных нами случаях инженеры и природа пришли к единому решению независимо друг от друга.

Ныне довольно часто можно услышать такую остроумную шутку: "Инженеры сначала создают конструкции, а уже потом обнаруживают их подобие в живой природе". А когда находят, говорят: "Смотрите, даже в природе..."

Невольно возникает вопрос: почему такой дорогой ценой в прошлом и еще довольно часто сегодня человечество продолжает платить за "изобретение велосипеда"?

Причин много.

Первая. Биологии было давно известно о многочисленных полезных механизмах живой природы. Однако накопленные биологией знания не могли быть материализованы, претворены в реальные технические системы, поскольку в биологии преобладали анализ и словесное описание, отсутствовала теория и практика биологического моделирования.

Вторая. Биология столетиями развивалась вне связей с техникой. Она не составила для инженеров путеводителя по "патентной библиотеке" природы - где и у кого искать нужный аналог для создания той или иной технической системы. Эйфелю, например, и невдомек было (хотя он, вероятно, не раз видел человеческий скелет и слышал о прочности его костей) искать прообраз своей чудо-башни в берцовой кости человека. Он рассчитал ее сугубо математическими методами. Точно так же и авиаконструкторам не приходила на ум мысль, что у стрекоз нужно искать птеростигмы - единственное эффективное средство борьбы с флаттером.

Третья. Анализ творчества инженеров, зодчих, строителей, пытавшихся в прошлом копировать природу, показывает, что мало кто из них задумывался над тем, что природа не только красиво "построена", но и едва ли не идеально "рассчитана", что, создавая в процессе эволюции любое из своих творений, природа связывала в нем воедино гармонию красоты с гармонией целесообразности - придавала ему ту единственно верную форму, которая с точки зрения инженера является оптимальной. Но и при самом горячем желании порой не так-то легко разобраться в принципах формообразования биосистем. Биологические формы зачастую не могут быть ни рассчитаны современными методами инженерной и математической науки, ни даже вычерчены из-за своей сложности. Это, разумеется, не означает, что они незакономерны. Просто мы еще не знаем законов их формирования.

Четвертая. Природа нелегко раскрывает секреты своего творчества. Расспрашивать ее о тайнах структурообразования живых организмов, о происходящих в них жизненных процессах, об устройстве и принципах функционирования многочисленных тончайших механизмов можно лишь путем кропотливых исследований с помощью специально разработанных методов, с помощью новейшей экспериментальной техники - электронной, киносъемочной, химической и другой аппаратуры. Весь этот арсенал методов и средств научных исследований начал создаваться лишь недавно.

Пятая. Живые системы значительно многообразнее и сложнее технических конструкций. Чтобы познать "конструкцию" и принцип действия биологической системы, промоделировать ее и претворить в металле, исследователю необходимы универсальные знания. Между тем до сравнительно недавнего времени шел интенсивный процесс дробления научных дисциплин. На определенном этапе такая дифференциация знаний способствовала успешному развитию всех или почти всех отраслей науки и техники. Но в дальнейшем узкая специализация ученых стала тормозить прогресс: усложнилось общение специалистов, работающих даже в смежных областях. Ученые начали говорить на разных "языках" и подчас плохо понимать друг друга. Изобретать, творить - это значит сопоставлять явления. Но для этого необходимо объединить специалистов разных профилей, нужно, чтобы они научились понимать друг друга, нашли общий язык. Тогда вместо одного индивидуального мозга возникнет как бы коллективный мозг, обладающий универсальными знаниями. Иными словами, появилась настоятельная потребность такой организации знаний, которая позволила бы охватить их целиком, интегрировать на основе единых всеобъемлющих принципов.