Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Исследования с участием приматов подтвердили то, что предполагали еще Гауэр и Хабер и что ученые уже видели в более ранних работах: состояние невесомости не влияет на сердечно-сосудистую и дыхательную системы животных. Материалы съемки мышей показали, что животные, свободно плавающие в невесомости, казались слегка дезориентированными, но те, которым удалось уцепиться за какую-нибудь стабильную поверхность, вели себя нормально. Это соответствовало наблюдениям за испытуемыми-людьми в полетах с нулевой силой тяжести: судя по всему, наличие неподвижной опоры или кресла способно было значительно снизить растерянность и неприятные ощущения, связанные с невесомостью. Для сравнения реакций в экспериментах использовались мыши как с нормальной, так и с поврежденной вестибулярной системой, причем мышам с изменениями еще до полета, на земле, давали время освоиться с жизнью и координацией без чувства движения. Оказалось, что мыши без вестибулярного аппарата выглядели в обстановке невесомости более спокойно и непринужденно, чем здоровые. Исследователи предположили, что для здоровых мышей внезапное изменение вестибулярных ощущений оказывалось неожиданным и вызывало растерянность, тогда как мыши с поврежденной вестибулярной системой, не чувствуя никаких изменений, способны были быстро адаптироваться.

В следующем году эти наблюдения нашли свое подтверждение в ключевой серии экспериментов, которые, в виде исключения, были проведены не в Соединенных Штатах, а в Аргентине. Автором этого исследования был Харальд фон Бекх, который родился в 1917 г. в Вене (Австрия) в семье врачей. Харальд пошел по стопам родителей и получил диплом врача в 1940 г.^{12} В 1941 г. он стал преподавателем Академии авиационной медицины в Берлине; кроме того, служил летчиком и полетным врачом. После падения нацистского режима фон Бекх понял, что в Германии еще долго невозможно будет продолжать летные исследования. Оказавшись в итальянской Генуе, он явился в аргентинское консульство и договорился о продолжении своей работы в Буэнос-Айресе.

Фон Бекха интересовало изучение ориентации и мышечной координации в состоянии невесомости, и Южная Америка обеспечила его идеальным животным для подобных исследований — им оказалась аргентинская змеиношейная черепаха Hydromedusa tectifera. Фон Бекх так описал идеальные для исследователя поведенческие качества этого животного:

Эти черепахи представляются особенно подходящими объектами для исследования ориентационного поведения и мышечной координации благодаря их способности двигаться под водой с необычайной скоростью и мастерством во всех направлениях во время поиска пищи. Эти животные принадлежат к чрезвычайно прожорливому классу водяных черепах. При обычных условиях силы тяжести, то есть на земле или в горизонтальном полете, они набрасываются на пищу, как змеи, вытягивая к добыче свои S-образные шеи с большой точностью. Они готовы также выхватить кусок мяса, свисающий изо рта у другого животного. Мало того, когда они голодны, то пытаются вытащить кусок, уже попавший в рот к другим черепахам^{13}.

Таким образом, аргентинские черепахи обладают природной способностью охотиться во всех направлениях, обладают точностью удара и весьма мотивированы, что делает их желанным объектом для испытаний на координацию. Одна конкретная черепаха, кроме того, обладала дополнительным удачным качеством для фон Бекха. Будучи случайно оставлена на несколько дней в перегретом аквариуме, эта черепаха утратила свою вестибулярную функцию. Поначалу ей трудно было точно прицелиться, чтобы нанести удар по добыче, но постепенно она восстановила свои навыки и через три недели уже могла питаться нормально. Фон Бекх сделал вывод, что у этого животного навсегда пострадала функция вестибулярного аппарата, но в качестве компенсации оно научилось использовать визуальные средства ориентации. Используя эту черепаху и других, здоровых животных, фон Бекх мог проводить сравнение их реакций на невесомость.