Грегори Гбур - Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

С практической точки зрения задавался вопрос о том, как будет работать рефлекс переворачивания в правильное положение у кошек в условиях пониженной и нулевой гравитации. Будет ли кошка переворачиваться, если держать ее вниз головой, или останется в прежнем положении? Существует ли какая-то временнáя характеристика, которая могла бы указывать на приспособление и адаптацию? Как другие признаки, к примеру визуальные данные об ориентации, будут влиять на действие этого рефлекса? Поиск ответов на данные вопросы велся не только для удовлетворения нашего собственного любопытства, но и для прояснения роли отолитового аппарата в невесомости {14} .

Один тревожный вопрос о невесомости по-прежнему оставался нерешенным: как будет чувствовать себя человек в невесомости, если его не пристегивать к креслу или какой-то другой закрепленной опоре? Исследователи тогда еще не использовали для испытаний в невесомости больших грузовых самолетов. Приходилось действовать иначе и брать для испытаний и животных, и самолеты поменьше. В экспериментах с невесомостью участвовали восемь кошек: четыре котенка в возрасте около трех недель, две двухмесячные и две трехмесячные кошки. Не все животные чувствовали себя в невесомости одинаково хорошо. Самые юные кошечки и котики не проявляли рефлекса переворачивания вовсе, из чего исследователи сделали вывод, что этот рефлекс у кошек формируется между четвертой и шестой неделями жизни.

В ходе экспериментов кошек переворачивали и удерживали, а затем отпускали после периодов невесомости различной длительности: через 1, 5, 10, 15, 20 и 25 с. При этом кинокамеры фиксировали реакцию животных на нулевую силу тяжести. Для экспериментов у исследователей имелись учебные реактивные самолеты T-33 и F-94, в результате чего на свет появились сюрреалистические снимки, на которых кошки плавали в воздухе перед лицом пилота, облаченного в кислородную маску, и добавляли новый элемент опасности к профессии летчика-истребителя.

Исследования показывали, что кошки прекрасно переворачиваются в правильное положение, если провели перед этим в невесомости не более пяти секунд. При более долгом пребывании в невесомости доля успешных переворачиваний падала, и после 15–20 с невесомости кошки терпели неудачу так же часто, как и выполняли переворот правильно. С завязанными глазами кошки ошибались чаще и раньше по отношению к началу состояния невесомости. Эти результаты вроде бы согласуются с результатами исследования «памяти» рефлекса переворачивания у кроликов, которым Бриндли предстояло заниматься в 1960-е гг.

Одним из ключевых выводов, к которым пришли Гератеволь и Столлингс в своей работе, было признание того, что на отолиты — элементы вестибулярного аппарата, распознающие линейные изменения в движении, — изменения в ускорении действуют сильнее, чем само ускорение. То есть постоянное ускорение действует на отолиты не так сильно, как появление или исчезновение ускорения. Были проведены кое-какие дополнительные эксперименты, призванные показать, как кошка отреагирует на отрицательную силу тяжести — силу, которая будет притягивать ее не к полу, а к потолку кокпита. Обе взрослые кошки развернулись в направлении кажущейся силы тяжести, а одна из них даже встала на потолочную обшивку кокпита.

Аналогичное исследование на кошках и невесомости провел несколькими годами позже, в 1961 г., Гровер Шок на авиабазе ВВС Холломан в штате Нью-Мексико {15} . Это исследование, в котором участвовали как здоровые кошки, так и животные с поврежденным лабиринтом, подтвердило более ранние данные о том, что животные с поврежденным вестибулярным аппаратом, имевшие возможность заранее адаптироваться к своему состоянию, в обстановке невесомости, судя по всему, чувствуют себя лучше и лучше справляются со своими задачами.

Но работу Гератеволя и Столлингса 1957 г. можно рассматривать как последнее крупное исследование действия невесомости на животных. В том же году произошло два значимых события, которым суждено было изменить природу подобных испытаний. Первым стало приспособление грузового самолета C-131B для симуляции невесомости {16} . Этот самолет получил официальное название «Невесомое чудо», но те, кто на нем летал, очень скоро окрестили его «Рвотной кометой». Он мог взять на борт сразу несколько незакрепленных пассажиров и обеспечивать прогоны с невесомостью длительностью до 15 с. Таким образом, у людей появилась возможность испытывать и изучать состояние невесомости самостоятельно, а не судить о его действии опосредованно, при помощи животных.