Беседы о бионике

Приближалась сотая годовщина Великой французской революции. К этой дате решили организовать в Париже всемирную выставку, а на территории выставки — воздвигнуть башню, она должна была символизировать собой и величие французской революции и новейшие достижения техники. На конкурс поступило 700 проектов. Лучшим был признан проект инженера-мостовика Александра Гюстава Эйфеля.

По окончании строительства башни (она была собрана из 15 000 отдельных металлических частей, скрепленных 2 500 000 заклепок) известный в то время поэт Максимилиан Волошин, большой любитель всяких шуток и "розыгрышей", распустил слух, будто в Эйфелевой башне, поразившей в конце XIX столетия весь мир своей высотой и ажурностью конструкции, нет ничего нового, она якобы построена по чертежам одного арабского ученого.

Это была, конечно, шутка. Но, внимательно изучив устройство знаменитой трехсотметровой башни, которая давно уже стала таким же своеобразным символом Парижа, как у нас в Москве Кремль, архитекторы и биологи сделали неожиданное открытие: изящная конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет (совпадают даже углы несущих поверхностей) строение... большой берцовой кости, легко выдерживающей тяжесть человеческого тела! Оказывается, то, что сознательно искала пытливая мысль талантливого инженера, "целесообразно" создала природа в отшлифованном тысячелетиями живом организме.

Не так давно ученые установили, что скелет лебедя устроен точно так же, как арматура современных железобетонных конструкций. Аналогично тому, как стеклянное волокно повышает прочность ламинатов, каркас из неправильных волокон какого-то "цемента" придает прочность мягкому телу лебедя. Этот каркас состоит главным образом из спонгина — белкового вещества, богатого связанным йодом. Стекловидные, заостренные на конце иглы — так называемые склеры — выполняют ту же функцию, что и стальная арматура в бетоне. Поэтому скелет лебедя, состоящий из продольных и поперечных "балок", может выдерживать значительные нагрузки.

И еще один любопытный факт. Все началось, как любит рассказывать французский профессор Роберт Ле-Риколе, с анекдотического случая. Однажды Ле-Риколе нашел в крупном макете здания... человеческий скелет, напоминающий по своей позе профессора. Кто-то из студентов хотел таким путем выразить свое отношение к методам преподавания Ле-Риколе[10]. Профессор заинтересовался конструкцией скелета и велел перенести его в свой кабинет. Произвели ряд обследований и обмеров. Когда скелет взвесили, то оказалось, что он весит только 6 кг, т. е. в 10 раз меньше, чем средний человек. Исследования установили, что кость, хотя она и является чрезвычайно хрупким материалом, способна, благодаря присущему ей особому строению, выдерживать большие нагрузки, порядка 1200 — 1700 кг/см². Отсюда последовал логический вывод — прочность данного материала зависит от того, как построена его ткань.

Рис. 1. Микрофотография большой берцовой кости

Всестороннее, тщательное изучение человеческого скелета показало, что он представляет собой необыкновенно сложный комплекс пространственных систем. Поскольку невозможно статически определить наименьшее число соединенных стержней в узлах, Ле-Риколе пришел к заключению, что "следует рассматривать не узлы, а распределение отверстий. Порядок повторения этих отверстий может дать ключ к истинному смыслу всего построения" (рис. 1).

И тогда, рассказывает Ле-Риколе, в его творчестве открылась новая глава: дырчатые конструкции. Профессор пришел к заключению, что главное — это соответствующее расположение в материале пустых пространств. Вопрос заключается не в расположении плоскостей, а в обрамлении отверстий, соединяемых разным образом. Различные способы соединения обрамлений отверстий, по твердому убеждению Ле-Риколе, позволяют решить ряд сложных проблем в сопротивлении материалов. Ученый надеется, что разработанные им пространственные системы найдут в ближайшем будущем широкое применение, и, в частности, в космонавтических конструкциях, где принимается в расчет не только сопротивление материалов, но прежде всего количество употребленного материала (снижение веса конструкций). По мнению ряда крупных архитекторов, макеты, выполняемые ныне под руководством Ле-Риколе, могут сегодня казаться утопическими, но возможно, что через несколько лет они будут основой для новых концепций овладения межпланетным пространством.

Итак, обычная кость человека предстает перед нами настоящим кладезем технических идей — стоит только всмотреться, взглянуть на нее другими глазами.

Какими же это другими?