Когда мы наблюдаем за внешними проявлениями получения и расходования
энергии, то вряд ли задумываемся о том, какие микроскопические
механизмы лежат в их основе. Вы выпили горячего чая, потерли руки и
почувствовали тепло; озябли на морозе и подпрыгиваете, пытаясь себя
согреть... Оказывается, за всеми этими действиями скрываются
незаметные, невидимые глазом, но крайне важные элементы жизни, которые,
в конечном итоге, и определяют все потоки энергии, пронизывающие нас.
Если все живое на Земле построено, как мы уже говорили, из клеток,
то, значит, и обмен энергии протекает именно в этом кирпичике жизни.
Эффективность преобразования энергии в клетках достигает 80 процентов —
этого еще не удалось достичь в искусственных системах.
Понимание протекающих в живой клетке процессов позволяет нам сегодня лучше разобраться в том, что происходит при работе мышц
как людей, так и разных животных. Ведь мышцы — удивительный двигатель.
Сравните: двигателю внутреннего сгорания необходимо топливо, нам —
пища. Он преобразует энергию, выделяющуюся при сгорании бензина или
солярки, в механическую работу, мы тоже можем двигаться и работать,
лишь когда в нас «сгорает» съеденная нами пища.
Хотя коэффициент этого преобразования у мышцы невелик — около 20
процентов, главное, что мышцы действуют в отличие от технических
устройств при относительно низких температурах.
Об этом давно мечтали все инженеры и конструкторы — научиться без огня
и с минимальными потерями превращать запасенную химическую энергию в
механическую работу. Разумеется, сопоставлять мощные преобразователи
энергии, например, двигатели морских судов, самолетов или космических
кораблей, с мышцами животных не стоит. Однако сколько возникает и
транспортных, и бытовых проблем, справиться с которыми вполне могли бы
достаточно компактные двигатели, сравнимые по мощности с теми, какими
располагают живые организмы!
Нельзя сказать, что на пути создания искусственной мышцы достигнуты
впечатляющие результаты. Тем не менее построены интересные модели,
приводимые, как, например, на рисунке, в движение воздухом.. Есть и
устройства, в которых от состава жидкости, окружающей скрученные
пластиковые нити, имитирующие мышцу, зависит, будет ли она
«напрягаться» или «расслабляться». Таким образом, меняя состав
жидкости, можно вызывать движение искусственной «мышцы». Здесь надо
ждать интересных находок, связанных с созданием роботов.
Имеется еще один вопрос, давно занимающий ученых. Как организовать
работу для того, чтобы продуктивность наших действий была максимальной?
К примеру, если вы работаете
у станка, то можно рассчитать порядок движений, при котором вы будете меньше уставать.
Еще в конце XVIII века французский ученый А. Лавуазье
утверждал: «Можно определить, например, скольким фунтам в весе
соответствуют усилия человека, произносящего речь, или музыканта,
играющего на инструменте». Столетием позже наш соотечественник И. Сеченов в буквальном смысле собственноручно проводил опыты на сконструированном им приборе — эргографе.
Он искал «наиболее выгодный для рабочей руки темп движений и наибольший
груз, при котором высота его поднятия оставалась бы в течение
нескольких часов постоянной».
Вы легко добавите сюда примеры, связанные со спортом. Вот уж где важны
экономия усилий и умение правильно распределить нагрузки. А что
говорить о космонавтах, работа которых должна быть подчинена
строжайшему энергетическому режиму!
