Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации

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.