| |
 |
Таким образом, можно сказать, что ящерица и камень из примера, которым я начал эту книгу, различаются тем, что ящерица может переводить энергию, которой обладает, в работу по собственному усмотрению, а камень, какой бы энергией он ни обладал, не может перевести ее в работу без посторонней помощи.
Но давайте вернемся теперь, обогатив свой словарь такими понятиями, как «работа» и «энергия», к различию между человеком и другими формами жизни. Теперь мы можем отметить, что человек способен тратить энергию и производить работу ради отдаленного результата в некоем будущем.
Но является ли это уникальным отличительным свойством человека? Ведь и бобры строят плотины, и белки запасают орехи, и пауки плетут свои сети не для немедленного получения результата.
С нашей точки зрения это совершенно разные вещи. Ни в одном из этих случаев, ни в одном из прочих примеров сложной деятельности так называемых «низших животных» и речи не идет ни о чем подобном человеческой предусмотрительности. Разница между действиями человека и животных столь очевидна, что человек автоматически заслуживает выделения в отдельный класс.
Но, повторюсь, так дело обстоит лишь с нашей точки зрения. Не является ли эта «очевидность» лишь проявлением предвзятости мышления и самолюбования? Если некий инопланетянин возьмется изучать живой мир на Земле, увидит ли он какую-нибудь существенную разницу между пауком, ткущим паутину, и человеком, забрасывающим в море невод?
Было бы интересно (и очень приятно) найти некое различие между нами и всеми прочими созданиями, которое было бы физическим, конкретным, и четко понятным даже самому отстраненному внеземному наблюдателю. Мы уже сделали первый шаг, попытавшись провести различие между собой и другими живыми созданиями по способу использования энергии. Попытаемся развить эту тему.
Удобно было бы для этого вернуться, например, в те далекие времена, когда человек еще не так сильно отличался от других животных, и попытаться найти тот момент, когда в процессе развития цивилизации безошибочно проявилось то самое принципиальное различие между человеком и остальными живыми существами. Тогда мы и поймем, что же это было за различие.
В процессе такого исследования нам придется еще глубже изучить значение «энергии» и «работы». А это, в свою очередь, даст нам лучшее понимание механизмов жизни, которую мы определили пока что лишь как «способность совершать усилия».
Давайте зададимся вопросом не о том, с какой целью человек тратит энергию (это было бы слишком сложно объяснить инопланетянину), а о том, каким образом он это делает.
Начнем с того, что человек может тратить энергию, совершая работу, лишь в некоторых ограниченных пределах. Если ему нужно один за другим перенести двадцать камней по двадцать пять килограммов каждый на другое место, метрах в ста отсюда, он сможет выполнить такую задачу. Человек будет при этом двигаться медленно, и отдыхать между подходами, чтобы организм успевал возобновить запас энергии в количестве, равном потраченному. Так, грамотно рассчитывая силы и не торопясь, человек способен перетащить практически любое количество таких камней на практически любое расстояние – в рамках разумного, естественно.
Но если все эти камни объединить в один полутонный валун, то ни один человек не сможет его поднять. Организм человека не способен аккумулировать достаточное количество энергии и потратить ее настолько быстро, чтобы разом поднять камень весом в полтонны. Скорость расходования энергии ученые называют «силой». Таким образом, мы можем сказать, что у человека, хоть и имеется достаточно энергии, чтобы поднять груз в полтонны весом, если на то будет достаточно времени, тем не менее, силы для совершения такого действия не хватает.
Все вышеописанное в равной мере относится и к человеку, и к другим животным, разницы между ними на данном этапе никакой. Человек обладает большей силой, чем мелкие зверьки, типа кошки или мышки, и меньшей силой, чем, например, лошадь или слон. Любое животное, сколь велико бы оно ни было, обладает лишь ограниченной силой.
Всем живым существам пришлось разработать способы более эффективного использования имеющейся в их распоряжении энергии. Например, бесполезно было бы пытаться прокусить толстый слой мышц добычи двумя плоскими деснами. А вот если снабдить эти десны твердыми зубами с острыми концами, то вся энергия смыкающихся челюстей, сама по себе не увеличившись, будет теперь сосредоточена на этих остриях. В целом прилагаемое усилие остается таким же, но усилие на единицу площади возрастет многократно, и поэтому в точке контакта удается прорвать плоть жертвы. Таким образом, тигр, с его клыками и когтями, является страшным хищником, а крупная лошадь, располагающая большим, чем у тигра, запасом энергии, становится для него не более чем легкой добычей.
Живые существа выработали множество способов потрясающего увеличения эффективности использования своей энергии, обретая таким образом способность быстро бегать, плавать, и даже летать. Но всегда расход энергии живого существа остается ограниченным.
Если организм того или иного животного не выработал способности эффективно использовать энергию для некоего определенного действия, на помощь этому зверю может прийти использование внешних предметов («инструментов»). Среди животных (не считая человека) способность использовать инструменты не особенно распространена, но все равно примеров можно назвать достаточно. Птицы могут разбивать скорлупу устриц камнями, и даже некоторые насекомые умеют заваливать туннели камушками. Но человек и родственные ему вымершие виды человекоподобных существ настолько превзошли всех остальных животных в использовании посторонних предметов в своей деятельности, что все достижения низших животных в этой области можно отмести, и определить человека, как «животное, использующее инструменты».
Важным этапом стал момент, когда первобытный человек перестал довольствоваться теми более-менее подходящими предметами, что попадались ему под руку (как то делают низшие животные), а принялся специально изготовлять камни с особенно острыми гранями и наконечниками.
Поскольку инструмент – это вещь, с помощью которой энергия, прилагаемая на входе, передается на выход в измененном, более полезном в практической точки зрения, виде, то инструмент можно назвать «машиной». Мы привыкли думать о машинах, как о сложных и больших механизмах, но на протяжении многих тысяч лет человечество пользовалось крайне простыми машинами.
Одна из простейших машин – рычаг. Представим, что под полутонный валун подложили один конец перекладины, под которую, в свою очередь, подставили небольшой камень (см. рис.1). Длинный конец перекладины торчит далеко наружу. Если вы начнете опускать длинный конец перекладины, то прилагаемое вами усилие будет переведено в подъем короткого конца. Примером рычага можно назвать детские качели, где движение одного ребенка вниз является силой, поднимающей второго, сидящего на противоположной стороне, вверх.
Рычаг изменяет направление прилагаемого усилия, и этого, в принципе, достаточно, чтобы счесть его машиной, но этим действие рычага не ограничивается. Путь, который проделывает, поднимаясь, короткий конец перекладины, в несколько раз меньше, чем путь длинного ее конца, поэтому сила (1), с которой действует короткий конец, возрастает во столько же раз. Произведение прикладываемой силы на проходимое концом рычага (его называют «плечом») расстояние равно на обоих его концах. Это и есть «принцип рычага», открытый впервые Архимедом – греческим математиком, который жил в третьем веке до нашей эры, хотя, конечно, и за тысячи лет до того люди использовали этот принцип на практике, пусть и не понимая его сути.
(1) Количественное выражение усилия, задействованного в толкающем или тянущем движении, можно использовать в качестве грубого определения термина «сила». Вообще же «сила» имеет строгое научное определение, до которого мы доберемся позже, а пока нам хватит и интуитивного понимания этого слова.
Если длинное плечо рычага в десять раз длиннее короткого, то опустив дальний конец перекладины на один метр, вы таким образом поднимете камень на 10 сантиметров, то есть расстояние, на которое переместятся концы перекладины, будет различаться во столько же раз, во сколько различается длина плеч рычага. С другой стороны, во столько же раз, только в обратном отношении, будет различаться и сила на обоих концах рычага. К длинному концу достаточно приложить лишь одну десятую часть той силы, которая необходима для того, чтобы поднять камень, лежащий на коротком конце. Иными словами, если опускать длинный конец перекладины на один метр с силой 50 килограммов, то коротким концом удастся сдвинуть камень весом в полтонны на 10 сантиметров. Так следует из принципа, сформулированного Архимедом - ведь 1 метр умножить на 50 килограммов будет столько же, сколько и 0,1 метра умножить на 500 килограммов.
Общее количество энергии, потраченной на обоих концах рычага – одинаково, но перемещая 50 килограммов на расстояние 1 метра, мы не выходим за пределы человеческих возможностей по скорости приложения энергии, в отличие от задачи по подъему 500 килограммов хоть на один сантиметр. В последнем случае организм человека просто не успевает выработать необходимое для совершения действия количество энергии. Таким образом, применение рычага делает выполнимой задачу, решение которой без него было бы невозможно. Архимед высказался об этом весьма красноречиво: «Дайте мне точку опоры, и я переверну весь мир!»
На заре своей ранней истории человек изобрел и другие простые машины, служившие одной цели – привести количество энергии, которое необходимо одномоментно приложить для решения задачи, к уровню, реальному для человека. Среди этих изобретений – колесо, подъемный блок, клин, наклонные плоскости, и многое другое.
Среди этих устройств не было и не могло быть таких, которые увеличивали бы общее количество энергии, доступное для использования человеку. Однако с помощью только таких механизмов древние египтяне построили свои пирамиды, а китайцы – Великую Китайскую Стену. Конечно, для этого требовался и изнурительный труд десятков тысяч человек на протяжении десятилетий.
Если бы нашему инопланетному наблюдателю пришло в голову понаблюдать за работой в каменоломнях и пустынях Египта и сравнить процесс медленного, камень за камнем, созидания Великой Пирамиды с процессом построения насекомыми термитника, наверное, большой разницы он не увидел бы. Более того, термитник по отношению к отдельному термиту крупнее, чем Пирамида – по отношению к человеку, так что результат труда термитов, возможно, произвел бы на инопланетянина большее впечатление. Да, человеку приходится самому изготавливать свои нехитрые инструменты, а термиту все необходимое дано от рождения, однако возможно, что инопланетянин счел бы подобное проявление величия человеческого разума моментом интересным, но не принципиальным.
Несмотря на все инструменты, изобретенные за десятки тысяч лет своей ранней истории, человек все еще оставался таким же ограниченным энергетическими возможностями собственного организма, как и термит. До принципиального различия между этими двумя видами живых существ мы так до сих пор и не добрались.
Для того, чтобы выполнить больше работы за меньшее время, чем то способен сделать человек со своими ручными инструментами, требуется возможность расходовать за единицу времени больше энергии, чем может вырабатывать человеческий организм. Один из способов решения этой задачи – использование прирученных животных.
Когда именно человек впервые приручил животное – тайна, покрытая мраком множества веков. Возможно, одомашнивание животных получилось из стихийно сложившихся союзов, когда животные определенных видов тайком поселялись возле стоянок первобытного человека, рассчитывая на то, чтобы поживиться пищевыми отходами; их могли приручать просто для забавы, из тех побуждений, что и сейчас порой манят детей к черепахам, жукам, крысам и прочим не самым симпатичным созданиям.
В конце концов человеку пришло в голову, что выращивать этих животных можно прямо в неволе, в результате их количество естественным образом увеличится, и животных можно будет использовать в различных практических целях: мясо – в пищу, шкуру – на одежду, зубы и кости – на украшения и инструменты.
Таким же образом, и, наверное, примерно в ту же историческую эпоху, были «одомашнены» и растения – так зародилось земледелие. Разрозненные группки людей, прежде – охотников и собирателей, зависимых от прихотей судьбы, теперь принялись сами выращивать себе пищу, стали пастухами и земледельцами. Теперь территория племени могла прокормить гораздо больше людей, в первую очередь благодаря земледелию, и результатом стал взрывной рост численности человеческого населения.
А одомашненные животные, помимо прочего, оказались неплохими помощниками в работе. Те из них, что были крупнее человека, и могли, соответственно, расходовать энергию более высокими темпами, оказались чрезвычайно полезными; они довольствовались более грубой пищей, чем та, что требуется человеку, а при должном обращении (например, будучи кастрированными) оказывались и более послушными и управляемыми, чем рабы-люди.
Самым распространенным в доисторические времена рабочим скотом были ослы и быки. Эти животные обладали одно в два, другое в семь раз большим запасом энергии для совершения работы, чем человек. У лошадей этот показатель еще выше, но ввиду своей анатомии они задохнулись бы, накинь им ремень с грузом на шею, а хомут придумали только где-то около 1000-го года нашей эры. Лишь после этого стало возможным использование лошадей для перевозки грузов.
А пока лошадей нельзя было использовать в качестве тяглового скота – зато можно было ездить на них верхом. Организм лошади гораздо лучше человеческого приспособлен к быстрому бегу, так что даже с человеком на спине лошадь развивает гораздо большую скорость, чем когда-либо мог бы сам человек. Лишь последние пару веков человек смог наконец-то путешествовать по суше быстрее, чем верхом на лошади.
<<... предыдущая стр. :: следующая стр...>>
1 :: 2 :: 3 :: 4 :: 5 :: 6 :: 7 :: 8 :: 9 :: 10 :: 11 :: 12 :: 13 :: 14 :: 15 :: 16 :: 17 :: 18 :: 19 :: 20 :: 21 :: 22 :: 23 :: 24 :: 25 :: 26 :: 27 :: 28 :: 29 :: 30 :: 31 :: 32 :: 33 :: 34 :: 35 :: 36 :: 37 :: 38 :: 39 :: 40 :: 41 :: 42 :: 43 :: 44 :: 45 :: 46 :: 47 :: 48 :: 49 :: 50 :: 51 :: 52 :: 53 :: 54 :: 55 :: 56 :: 57 :: 58 :: 59 :: 60 :: 61 :: 62 :: 63 :: 64 :: 65 :: 66 :: 67 :: 68 :: 69 :: 70 :: 71 :: 72 :: 73 :: 74 :: 75 :: 76 :: 77 :: 78 :: 79 :: 80 :: 81 :: 82 :: 83 :: 84 :: 85 :: 86 :: 87 :: 88 :: 89 :: 90 :: 91 :: 92 :: 93 :: 94 :: 95 :: 96 :: 97 :: 98 :: 99 :: 100 :: 101 :: 102 :: 103 :: 104 :: 105 :: 106 :: 107 :: 108
| |
| |
|
|
|
