Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации - Ричард Докинз

Таких необычайных размеров достигают перелетные стаи скворцов, поведение которых описывается особым термином мурмурация и отличается поразительной согласованностью. Птицы кружатся, поднимаются, снижаются, поворачивают – и все это словно по команде, будто вся гигантская стая – единый организм. Это впечатление подкрепляется тем, что границы стаи четко обозначены, в ней нет случайных особей. Исполнив восхитительный воздушный танец, птицы пикируют вниз на ночевку, и шелест их крыльев напоминает шум дождя. У наблюдателя возникает искушение заподозрить, будто у стаи есть вожак, однако его нет. Каждая отдельная птица следует общему своду простых правил и внимательно следит за соседками, в результате чего и достигается такая согласованность.

Были созданы компьютерные программы, симулирующие поведение птиц в стае. Начиная с Крэга Рейнольдса и его уникальной для своего времени программы Boids все программисты придерживаются следующего важного принципа: сначала моделируют поведение одной птицы, а затем дополняют его простыми правилами, как реагировать на соседок – например, следить, чтобы они находились от тебя под определенными углами. Затем делают сотни копий этой птицы. Наконец, смотрят, что будет, если выпустить в компьютер все эти сотни копий. В результате смоделированные птицы “сбиваются в стаю” самым реалистичным образом, совсем как живые. Важно понимать, что ни Рейнольдс, ни его последователи не “программировали стаю”. Они программировали одну-единственную птицу. А стая появлялась сама собой как результат клонирования множества копий одной симулированной птицы. Тот же принцип играет важнейшую роль в биологии в целом. Сложные органы и сложное поведение появляются сами собой, когда каждый из множества мелких компонентов следует простым правилам. Сложность в них не встроена, она возникает сама по себе, и эта увлекательная тема заслуживает отдельной книги.

“СЛОВНО ШЕЛЕСТ БЕСЧИСЛЕННЫХ КРЫЛЬЕВ”[10]

Мурмурация стаи скворцов – одно из чудес света.

А теперь вернемся к тому, чем стаи полезны для птиц. Есть еще одна польза, несколько неочевидная, и это относится не к большим стаям, а к знакомым многим из нас косякам перелетных птиц. Они выстраиваются так, чтобы использовать зону пониженного давления, которую создает птица впереди. Лучшая позиция для этого – позади и по диагонали, отсюда и косяки летящих гусей, аистов и многих других птиц. Разумеется, птица во главе косяка этого преимущества лишена. Доказано, что ибисы занимают это место вожака, требующее особых усилий, по очереди. Тем же приемом пользуются и велосипедисты

КОСЯК ЖУРАВЛЕЙ

Все, кроме переднего журавля, используют преимущества зоны пониженного давления, создаваемой журавлем спереди.

во время гонок, а также военные самолеты, чтобы сэкономить топливо. Компания “Аэробус” исследует возможность полетов в таком строю для больших авиалайнеров ради экономии топлива. А третье преимущество стаи – возможность полагаться на других в поисках пищи. Есть экспериментальные данные, что большие синицы высматривают, где и когда кормятся их товарки, и даже подражают им – ищут пищу в тех же местах, где находили ее синицы из той же стаи.

Глава 9

Легче воздуха

Планеры, вертолеты и дельтапланы, пчелы и бабочки, стрижи и орлы, летучие мыши и птерозавры – все они тяжелее воздуха. А воздушные шары и дирижабли – это летательные аппараты легче воздуха. Они плывут в атмосфере безо всяких усилий, поддерживаемые газом (например, водородом или гелием), который легче воздуха, или нагретым воздухом, который легче окружающего холодного. Точнее, их поддерживает более тяжелый воздух, который опускается вокруг них и вытесняет их вверх по закону Архимеда. Насколько мне известно, летательные аппараты легче воздуха существуют только как продукт человеческой изобретательности.

МОНГОЛЬФЬЕР

Произведение искусства в небе.

В истории научно-технического прогресса летательные аппараты легче воздуха появились гораздо раньше аппаратов тяжелее воздуха. Первый полет человека состоялся в Париже в 1783 году – это был воздушный шар, который построили братья Монгольфье. Старший, Жозеф-Мишель, наблюдал за бельем, которое развесили сушиться над огнем, и заметил любопытное явление: карманы, наполнявшиеся горячим воздухом, подталкивали одежду к потолку. Под впечатлением от увиденного Жозеф-Мишель при участии брата Жака-Этьенна, наделенного деловой хваткой, начал изготавливать воздушные шары на горячем воздухе. Они построили несколько шаров, каждый больше предыдущего, и экспериментировали с пассажирами-животными, прежде чем рискнуть жизнью человека, причем таким человеком стала персона голубой крови – маркиз д’Арланд в сопровождении Пилатра де Розье. Последний был ученым, причем весьма находчивым: по свидетельству одного очевидца, шар загорелся, и де Розье потушил пламя камзолом.

Всего через несколько лет состоялся первый полет человека на воздушном шаре, наполненном водородом, и это тоже произошло в Париже. На сей раз полетел профессор Жак Шарль, тот самый, в честь которого назван закон Шарля, управляющий расширением газов. Шарль взлетел в изящной продолговатой гондоле, укрепленной под шаром. Он опустился на землю в нескольких милях от Парижа, где его тут же встретили два герцога. Шарль, недовольный пробным полетом, тут же снова поднялся в воздух, пообещав герцогу Шартрезскому вскоре вернуться, что он с успехом и осуществил. К счастью, на сей раз водородный шар не загорелся. Первые опыты с воздушными шарами были чреваты опасностями, и несколько первопроходцев-аэронавтов поплатились за них жизнью. Трагически, пусть и предсказуемо, погиб де Розье, когда через некоторое время отправился в полет на гибридном воздушном шаре собственного изобретения: шар, подогреваемый горелкой, был подвешен под шаром, наполненным водородом.

Шар братьев Монгольфье был настоящим произведением искусства, достойным особ королевской крови, которые находились среди тысяч зачарованных зрителей. Современные воздушные шары делают любой формы, иногда очень забавной. Первые монгольфьеры были привязаны к земле.

В рассказах современников много противоречий, но по-видимому, горелку шары оставляли на земле, когда улетали, и, должно быть, садились, как только воздух в шаре остывал. Позднее шары снабжались подвесной горелкой, и воздухоплаватели топили ее соломой. Современные воздушные шары сжигают пропан из баллона, который периодически выпускает небольшие и точно нацеленные порции очень сильно нагретого газа глубоко во внутреннюю полость шара.

Казалось бы, идеальный летательный аппарат легче воздуха должен содержать вакуум. Увы, чтобы такой шар не схлопнулся от давления снаружи, ему потребовалась бы необычайно прочная и жесткая оболочка из чего-то вроде стали, вес которой, мягко говоря, противоречил бы названию. Чтобы воздушный шар или дирижабль мог взлететь, ему нужна легкая оболочка, наполненная газом легче той смеси кислорода и азота, из которой состоит воздух. Водород – самый легкий химический элемент, и в первых дирижаблях использовали или его, или