Тело и зрелое поведение. Фундаментальные основы тревожности, сексуальности и способности к обучению. Паттерны движения в условиях воздействия силы тяжести - [33]
Предположим, мы вкрутили болт с проушиной в один конец палки, привязали к нему шнурок и закрутили этот шнурок вокруг палки. Он достаточно быстро начнет раскручиваться, причем с минимальными усилиями. Теперь выньте болт с проушиной и зафиксируйте его в центре палки, снова привяжите к нему шнурок и закрутите его, как прежде. Палка будет вращаться намного медленнее, чем прежде, и только после многочисленных закручиваний шнурка. Для того чтобы заставить ее вращаться в таком положении и с той же ангулярной скоростью (т. е. с тем же количеством поворотов в секунду), требуется больше энергии, даже несмотря на то, что масса осталась прежней. Очевидно, что при вращении, основную роль играет не масса, но что-то одновременно характеризующее и саму массу, и ее положение.
Этой величиной является момент инерции (I = MR2), который при ротации играет ту же самую роль, что и масса при линейном движении. Чем меньше момент инерции, тем меньше требуется энергии, чтобы запустить движение тела.
Момент инерции быстро увеличивается по мере увеличения расстояния от оси вращения, поскольку в уравнении расстояние R стоит в квадрате. Таким образом, момент инерции среднестатистического человека вокруг вертикальной оси, проходящей через его центр тяжести, равен 1,2 кг/м>2. При вращении того же самого человека в горизонтальном положении, когда он подвешен за веревку, привязанную к его ремню, момент инерции будет составлять 17 кг/м>2, т. е. он будет в 15 раз больше. Когда вы просто вытягиваете одну руку вперед, а другую назад и стоите при этом на одной ноге (например, как в фигурном катании), момент инерции вырастает до 8 кг/м>2, т. е. увеличивается примерно в 7 раз по сравнению с обычным положением стоя.
Именно это быстрое изменение момента инерции при движении наших конечностей от вертикальной оси позволяет нам делать те многочисленные вещи, которые без него были бы невозможны. Так, например, фигурист, начиная вращаться, вытягивает руки, и как только он набирает нужную скорость, то резко складывает руки; это позволяет ему вращаться еще быстрее, поскольку тем самым он уменьшил момент инерции, но при этом сохранил всю накопленную до этого энергию. Мы можем выполнять двойное или тройное сальто, используя тот же механизм посредством мгновенного подтягивания головы к коленям.
Когда животные принимают вертикальное положение, их голова наклоняется вперед и уравновешивается смещенным назад тазом, в результате чего момент инерции их тела вокруг вертикальной оси в 4–5 раз больше того, который они могли бы иметь, если бы обладали истинно вертикальным выравниванием сегментов тела подобно человеку. Такое положение делает их весьма неуклюжими и почти неспособными на ротацию, что мы и наблюдаем в череде их нескладных шагов.
Мы также видели механизмы в теле, стремящиеся привести голову, таз и туловище к настолько вертикальной компиляции, насколько это возможно. Таким образом, мы можем сделать вывод, что наилучшее использование человеческого тела с точки зрения механики достигается тогда, когда оно удерживается в таком положении, в котором способно поворачиваться вокруг себя с наименьшими усилиями, т. е. сохранять такую конфигурацию, которая характеризуется наименьшим моментом инерции вокруг вертикальной оси.
Именно благодаря этому качеству человеческой структуры тореадор, научившийся держаться очень ровно и соблюдать это теоретическое требование, может стоять как вкопанный и при этом легко отскочить с пути несущегося на него со скоростью 20 миль в час быка в тот самый момент, когда уже вот-вот будет поражен им. Он достигает этого благодаря плавной и легкой ротации.
Такой небольшой момент инерции является результатом вертикального выстраивания таза, туловища и головы, одного над другим, что в то же время располагает центр тяжести тела на самом высоком уровне из возможных в соответствии с данной структурой. В таком положении достаточно минимального мышечного сокращения для удержания тела и предотвращения его от падения. Таким образом, такая осанка характеризуется минимальным мышечным тонусом.
Человеку свойственно быстрое изменение момента инерции при движении конечностей от вертикальной оси.
Традиционно изучение механики начинают со статики, поскольку считается, что это проще и элементарнее, чем в динамике. Достаточно любопытно, что навыком движения человек овладевает легче и раньше, чем неподвижностью. Ребенок начинает с того, что падает вперед спустя несколько шагов, прежде чем научится стоять неподвижно без поддержки. Проходят годы, прежде чем он сможет стоять на одной ноге; а многие взрослые и вовсе не достигают такого уровня совершенства в статике, чтобы в течение какого-то времени простоять на одной ноге, особенно с закрытыми глазами, хотя они способны выполнять самые разные движения.
Действительно, человеческое тело плохо подходит для стояния. Статуи человеческих фигур необходимо прочно соединять с тяжелым основанием, чтобы предотвратить их опрокидывание. Голова, плечи и туловище, т. е. все тяжелые части, расположены сверху, при этом основание этой конструкции очень небольшое по сравнению с ее общей высотой. Причем это основание будет относительно уменьшаться по мере увеличения высоты тела, т. е. все происходит точно противоположно требованиям статической устойчивости. Даже марсианский гость не усомнится заключить, что человеческое тело ближе всего к идеалу структуры, созданной для движения, и при этом совсем не подходит для того, чтобы стоять неподвижно.
