Брайан Клегг - Вселенная внутри вас

Описанный выше эксперимент демонстрирует наименее известное и наиболее загадочное из имеющихся у нас чувств – проприоцепцию. С ее помощью вы определяете, какое положение отдельные части вашего тела занимают по отношению друг к другу. Это больше, чем просто чувство. Вы не только ощущаете размеры и границы своего тела, но и учитываете информацию мозга о командах, которые он отдает мышцам, и об их действиях. Как показывает проделанный эксперимент, существует особый механизм, который позволяет безошибочно коснуться рукой любой части тела без обращения к пяти основным чувствам.

Животные располагают еще более обширным арсеналом чувств, чем люди. Акулы, например, улавливают электрические поля, создаваемые нервной системой добычи, а некоторые птицы чувствуют магнитное поле Земли, что позволяет им прокладывать маршруты миграции. Они обладают своего рода встроенным компасом. Животные, использующие эхолокацию (например, летучие мыши), имеют те же слуховые рецепторы, что и мы, но при этом способны не просто слышать звуки, но и создавать из них некое подобие трехмерного изображения.

Теперь перейдем к ощущениям от катания на американских горках. Они создаются на основе чувства ускорения. Его часто считают одним из проявлений чувства равновесия (которому дали странное название – «эквилибриоцепция»), но это лишь свидетельствует о том, что биологи путают ощущения и функции. Да, чувство ускорения помогает нам сохранять равновесие, но ощущаем мы именно ускорение .

Такую способность дает внутреннее ухо, заполненное жидкостью, которая реагирует на наши движения. Создаваемые при этом потоки раздражают крошечные волоски, которые подают мозгу сигналы о том, как и в каком направлении совершается движение. Это как бы биологический эквивалент акселерометра в современном мобильном телефоне, который определяет, в каком положении находится прибор и куда он поворачивается или наклоняется. Именно по этой причине вы чувствуете головокружение и пошатываетесь после того, как покидаете американские горки: жидкости необходимо некоторое время, чтобы прийти в стабильное состояние.

Находясь на аттракционе типа американских горок, вы испытываете на себе действие двух основных сил: силы гравитации, притягивающей вас к центру Земли, и силы ускорения, которая толкает, наклоняет и переворачивает вас (это действие оказывается на вас сиденьем).

Действие, которое оказывает на вас сиденье аттракциона, представляет собой в некотором роде искусственный вес. Говоря о весе, следует соблюдать осторожность, чтобы не погрешить против научных принципов. Вес – это количество силы, создаваемой за счет гравитации, однако мы привыкли подменять этим словом понятие массы, которая является мерой количества вещества в том или ином теле.

Здесь легко запутаться, потому что в повседневной жизни мы используем одни и те же единицы для веса и массы, но это совершенно разные вещи. Чтобы пакет кофе весил на Луне 1 килограмм, он должен содержать в шесть раз больше зерен, чем на Земле. Но килограмм массы будет одинаковым и там, и там.

Допустим, на Земле вы весите 70 килограммов, но на Международной космической станции (МКС) ваш вес будет практически равен нулю. Ваша масса на Земле будет также составлять 70 килограммов, но и на МКС ровно столько же. И это не должно никого удивлять. Как уже было сказано, масса – это количество вещества, из которого вы состоите. Вещество никуда не исчезнет, даже если вы окажетесь на околоземной орбите.

Указывая на количество вещества в теле, масса говорит нам о том, сколько силы необходимо приложить, чтобы сдвинуть это тело с места. Это следствие второго закона Ньютона (вообще-то специально для этой цели Ньютон изобрел концепцию массы), который гласит, что количество силы, необходимой для приведения тела в движение, равно массе этого тела, умноженной на ускорение. Поэтому чем сильнее мы ускоряем движение, тем больше силы для этого придется потратить. И этот принцип не меняется в зависимости от того, где вы находитесь: на Земле или в космосе.

Вес – это сила гравитации, приложенная к некой массе. Ускорение, создаваемое силой притяжения Земли, составляет 9,8 м/с². Это значит, что если вы упадете с высоты, то каждую секунду ваша скорость будет увеличиваться на 9,8 метров в секунду. Таким образом, сила, с которой действует на вас гравитация, в 9,8 раза превышает вашу массу. Однако мы немного хитрим и измеряем вес в тех же единицах, что и массу. На самом деле вес должен измеряться в ньютонах (единицах метрической системы). Если мы спросим, с каким весом родился ребенок у молодой пары, то в ответ должны услышать что-то вроде 35 ньютонов, но это привело бы всех в замешательство.