Путь в тысячу миль начинается с первого шага.
Как биолог и остеопат, интересующийся структурной механикой человеческого тела, я быстро осознал, что традиционные представления о движении и биомеханические расчеты неспособны объяснить очень многие, если не большинство, из тех наблюдений, с которыми я сталкивался на практике, однако очевидной альтернативы для них не существовало. В то же время на протяжении всей жизни у меня был большой интерес к природным узорам, геометрическим паттернам и формам, но который, казалось, ни к чему не приводил, поскольку не было единой концепции, которая могла бы объединить все это воедино. Поэтому, когда Лиз Дэвис (2004a; 2004b) написала пару статей, в которых связывала простые геометрические формы со сложными анатомическими структурами, они стали для меня своего рода зацепкой, возродившей интерес к архивам, которые я собирал на протяжении всей жизни.
Буквально за неделю вся собранная мною информация о природной геометрии была извлечена с пыльной полки, и в ней обнаружилась одна деталь, которая привлекла мое особое внимание, – статья Дональда Ингбера в Сайнтифик Америкэн «Архитектура жизни» (1998), которую я в свое время сохранил как нечто занимательное, но так и не удосужился прочитать.
Эта находка произвела на меня настолько сильное впечатление, что к концу недели сделал все то, до чего не доходили руки на протяжении нескольких лет: я нашел статьи Стивена Левина по биотенсегрити, записался на его предстоящую лекцию и начал делать тенсегрити-модель руки на основе того, как я понял биотенсегрити.
Более того, со временем я обнаружил, что написание писем является для меня лучшим способом организовать собственные мысли. К тому же невероятно неожиданно вся моя жизнь перешла в новое движение, и я начал переписываться и встречаться с другими коллегами из областей остеопатии, биотенсегрити и фасциальных исследований. С годами этих людей становилось все больше, и каждый из них внес свой вклад в прогресс моего понимания мироустройства жизни и природы. Таким образом, эта книга во многом есть продукт коллективного творчества, поскольку на мое понимание биотенсегрити повлияло множество людей, с которыми я общался на протяжении последних 10 с лишним лет.
Однако среди всех отдельного упоминания заслуживает Стивен Левин – мой близкий друг и наставник. Я бесконечно благодарен ему за его терпение, мудрость и за те многочисленные часы, которые мы провели в совместных обсуждениях биотенсегрити. Многие из идей, представленных в этой книге, – результат наших бесед и совместных лекций на протяжении нескольких лет, но лишь малая часть из них была опубликована ранее в статьях и выступлениях. И вот наконец пришло время воздать должное этим пониманиям и дискуссиям, изложив их в книге.
Именно С. Левин первым применил синергетическую геометрию Б. Фуллера к биологии, обосновав преимущества тенсегрити-интерпретации устройства живых организмов, перед традиционной «рычажной» моделью биомеханики, исходя из постулатов о первичности адаптивной динамической самостабилизации пространственного каркаса как самой основы биологической организации.
С помощью простых тенсегрити-моделей он продемонстрировал наглядную взаимосвязь между динамической структурой, самозамыканием внутренних сил в единый самостабилизирующийся контур и минимизацией необходимых на это энергозатрат.
Именно первичность внутренней самоустойчивости и самостабилизации – биомеханического гомеостаза – выделяет концепцию биотенсегрити как, на мой взгляд, наилучший фундамент для понимания сущности сложных живых структур.
В то время как традиционные биологические представления о «главных двигателях» эволюции акцентируют именно поведение организмов во внешней среде и их способности к добыче пищи и к размножению в качестве главных драйверов эволюционного процесса, биотенсегрити-подход более фундаментален. Биотенсегрити задается более глубоким и фоновым вопросом: «А что предшествует любому действию организма?»
Иначе говоря, как перед, так во время, так и после любых внешних действий организм должен сохранять и динамически адаптировать свою внутреннюю суперстабилизацию на ВСЕХ масштабах – от метров до сантиметров, до микрон и до нанометров! Это самое первичное и необходимое условие, предшествующее не только выживанию через пищевое поведение во внешней среде, но и самой фоновой возможности существования, роста и развития живых организмов.
Как ни удивительно, эти, казалось бы, очевидные основы и предпосылки биологической организации как таковой на удивление поверхностно и слабо проработаны в современной науке. Биомеханика рассматривает живые организмы по тем же инженерно-расчетным лекалам и формулам, что и искусственно спроектированные, а не спонтанно самоорганизовавшиеся, механизмы, машины и строительные конструкции, в основе которых лежат системы строительных блоков и рычагов, приводимых в движение моторами.
Чем больше мы узнаем о свойствах живой материи, о самоорганизации и нелинейности ее поведения, тем менее и менее адекватной выглядит такая идеализация. Она, конечно же, удобна для расчетов, но при этом совершенно оторвана от податливой, пластичной, иррегулярной и неожиданной биологической реальности, динамически возникающей в своей эмерджентности.
В традиционную биомеханическую модель строительных блоков заложена структурная неспособность к самостабилизации, заложена зависимость от положения в пространстве, заложена необходимость высокопрочных материалов, жестких креплений и точных расчетов – все то, чего в живой природе с очевидностью не наблюдается. Более того, в основу инженерных расчетов биомеханики заложена модель системы рычагов, которая по самой своей природе генерирует напряжение сдвига вкупе с угловыми моментами и предполагает возникновение локальных пиковых концентраций нагрузок, которые неизбежно бы приводили к разрушению живых тканей.
Биотенсегрити считает традиционную модель и сами концептуальные основания биомеханики неудовлетворительными, и именно С. Левин имел научную честность и личную смелость открыто говорить об этом!
За прошедшие 40 лет из первых ростков, заложенных С. Левином в 1970-е годы, биотенсегрити выросло в самостоятельное направление, и возникло сообщество, которое по всему миру объединяет сотни исследователей и практикующих специалистов в самых различных областях.
Огромную роль в формировании настолько живого, активного и продуктивного всемирного сообщества биотенсегрити принадлежит Biotensegrity Interest Group (B.I.G.), неформальному объединению со скромным названием «Биотенсегрити кружок», который объединил ядро исследователей и энтузиастов из многих стран.
Я приношу свою глубокую благодарность доктору философии в области физики Даниэль-Клод Мартен, без всепроникающего энтузиазма и упорства которой этот неформальный мозговой центр биотенсегрити не был бы создан.
Также большое ей спасибо и за все беседы и дискуссии, надолго и во многом стимулировавшие работу моей мысли, а также за то, что позволила мне повторно использовать изображения из ее книги (2016). Спасибо Нику Вудхеду, Крису Стэплтону, Андреа Риппе, Яну Шофилду, Полу Серку, Джону Шарки и всем из B.I.G. за предоставленную возможность слушать других и транслировать и развивать свои собственные мысли; Стивену Левину и Джону Шарки за чтение и комментирование моей рукописи; Джоан Ависон – за то, что указала мне в направлении издательства Handspring; а также Джейн Райли за поддержку в углублении моего интереса к функциональной анатомии и за совет, что книгой надо заняться в первую очередь.
Особая благодарность моему приемному сыну Рори Джеймсу за фотосъемку тенсегрити-моделей в качестве иллюстраций к данной книге и моему сыну Джейкобу Скарру за помощь в процессе фотографирования и подготовки материала. Я также хочу поблагодарить Крис Клэнси, Дональда Ингбера, Джона Шарки, Тео Дженсена и Тома Флемонса за возможность использовать их собственные изображения; Джеральда де Йонга – за создание сделанного на заказ изображения его прыгающей сферы; Дона Эдвардса, Хелену Харрисон, Стивена Левина и Тео Янсена за то, что они позволили мне сфотографировать предметы из их коллекций; Марию Гоф – за предоставление копии изображения выставки ОБМОХУ 1921 года в высоком разрешении; Витаса СанСпирала – за помощь в получении прототипа Super Ball Bot, воспроизведенного в НАСА Эймс/Эриком Джеймсом, с исследованиями, выполненными Витасом Спиралом, Адрианом Агоджино и Джорджем Гороспом из НАСА Эймса, в Лаборатории Dynamic Tensegrity Robotics; Джонатаном Брюсом из Калифорнийского университета в Санта Крус; Дрю Сабельхаус и Алисой Агоджино из Калифорнийского университета в Беркли; Атиль Исчен из Орегонского государственного университета; Джордже Корбел., Софи Милам, Кайле Морсе и Дэвиде Аткинсоне из Университета Айдахо; с моделью, построенной Кеном Калувартсом из Гентского университета.[2]
Я также благодарен Крейгу Невину за эскиз ленты Мёбиуса в области бедра и ноги; Даррену Эйнсворту – за объяснение того, как работает копыто лошади; Дэвиду Хоэншурцу-Шмидту и Крису Стэплтону – за обсуждение актуальности биотенсегрити в клинической практике; Нику Хеддерли – за предоставление информации о раннем конструктивистском искусстве в России; Стивену Дибне – за то, что он привлек мое внимание к особому расположению пузырьков на поверхности перемешиваемого в чашке кофе; и любому, кого я случайно не учел. Наконец, пожалуй, самое важное – это сотрудники Handspring Publishing, с особой благодарностью Сарене Вольфард, Эндрю Стивенсону, Салли Дэвис и Брюсу Хогарту за их замечательную работу по созданию этой книги.
Биотенсегрити дает исследователям, преподавателям и практикующим специалистам намного более глубокое и, главное, реалистичное понимание человеческого тела, и цель этой книги состоит в том, чтобы начать путь к переосмыслению нашего понимания анатомии и физиологии в свете новых открытий. Подобно тому, как любая часть структуры тенсегрити оказывает влияние на другие ее части, каждая глава данной книги опирается на все остальные – следует помнить об этом, чтобы оценить их по достоинству.
В каждой новой сфере всегда стоит вечная дилемма: как сделать так, чтобы было понятно и интересно новичку, который впервые услышал о предмете, и как одновременно не разочаровать тех, кто занимается темой давно и глубоко в нее погружен. Насколько хорошо мне удалось отобразить содержание основных идей и прикладных приложений биотенсегрити в этой книге, судить, конечно же, читателю. Я приложил максимум усилий к поиску такого баланса при написании этой книги, особенно при подготовке расширенного и переработанного второго издания.
Во втором издании в качестве иллюстрации по-прежнему используются простые тенсегрити-модели, а также изображения геометрических паттернов и природных форм, помогающие провести читателя через первопринципы биотенсегрити (которые на самом деле очень просты); при этом в нем содержится и много нового материала, поскольку эта область продолжает развиваться.
Центральный вопрос этой книги, который часто звучит: что такое (био) тенсегрити? Однако эта книга не учебник, транслирующий общепринятые ответы, а в первую очередь личная точка зрения, шаг на пути познания природы живых форм и ключ к лучшему пониманию их физиологии.