скачать книгу бесплатно
Ход I. е2 – е4
«Снисходителен Заратустра к больным. Поистине, он не сердится на их способы утешения и на их неблагодарность. Пусть будут они выздоравливающими и преодолевающими и пусть создадут себе высшее тело!»
Фридрих Ницше «Так учил Заратустра»
«…подошел к Нему некоторый начальник и, кланяясь Ему, говорил: дочь моя теперь умирает; но приди, возложи на нее руку Твою, и она будет жива… И когда пришел Иисус в дом начальника и увидел свирельщиков и народ в смятении, сказал им: выйдите вон, ибо не умерла девица, но спит. И смеялись над Ним».
Евангелие от Матфея
«– Как поживаешь? – спросил дон Хенаро таким участливым тоном, что мы все засмеялись.
– Он в очень хорошей форме, – вставил дон Хуан, прежде чем я успел ответить.
– Я могу это видеть, – ответил дон Хенаро. – Взгляни на этот двойной подбородок! И взгляни на эти бугры окорочного жира на его ягодицах!
Дон Хуан засмеялся, держась за живот.
– Твое лицо округлилось, – продолжал дон Хенаро. – Чем ты занимался все это время? Ел?»
Карлос Кастанеда «Сказки о силе»
Ныне это стало буквально общим местом – самые многообещающие научные открытия рождаются на стыках дисциплин. Но ведь стыки бывают разные! Глупо искать черную кошку в темной комнате, особенно если ее там нет. Ну, разве может быть какая-нибудь «кошка» на стыке между медициной и физикой? Да и сам подобный стык существует ли? Разве что где-нибудь в области биофизики, как можно с натяжкой предположить.
Врачи привыкли копаться в мясе. И они не знают физики – слишком уж далекая от районной поликлиники дисциплина. Зайдите к своему терапевту и спросите этого рядового медицинской пехоты, что он помнит об электронном транспорте в организме. Он удивится и пропишет вам анальгин – чтобы не болела голова о ненужном.
А физики не знают анатомии. Впрочем, подобное характерно для людей всех специальностей. Чем лучше (глубже) специалист, тем дальше он не только от смежных наук, но и от своих коллег, сидящих в соседних кабинетах. Один специалист – по горлу, другой по зубам. Хотя и то, и другое совсем рядом. Один по сердцу – кардиолог, другой по легким – пульмонолог. Но сердце бьется в окружении легких, и порой случаются «конфликты на границе». Возникает новая врачебная специальность – кардиопульмонолог. Такой стык мы еще понимаем. Но медицина и физика… Это так далеко! Нам привычнее узкие специалисты, когда в рот больному смотрят одновременно несколько врачей – хирург, ортопед, гигиенист и терапевт. Каждый отвечает за свой фронт работ. Помните, как у Райкина было: «К пуговицам претензии есть?..»
А ведь физика лежит в фундаменте нашего тела и потому многое в нашей жизни определяется чисто физической конкретикой. Вот вы, например, никогда не задумывались о том, отчего температура нашего тела 36,6°С? Почему не 44,3°С, не 55,8°С, не 22,7°С, наконец? А ведь градуса 22 было бы вполне логично: примерно такая среднесуточная температура в экваториальных областях. То есть, если стоит гипотетическая задача сконструировать теплокровное, то можно рассуждать так: сделаем рабочую температуру его «двигателя» близкой в среднесуточной – тогда ночью, когда температура упадет, теплокровное будет включать «калорифер» и подогреваться само, а днем работать на «внешнем источнике» – от солнышка. (Кстати, подобные полутроллейбусы-полуавтобусы я видел в Норвегии – там, где нет проводов, они едут на дизеле, а где есть провода, выпускают усы.) Можно днем экономить! А поэкономить есть что, ведь в отличие от хладнокровных мы, теплокровные, кушаем в десять раз больше, поскольку девять десятых всего съеденного идет на обогрев атмосферы, ведь нам приходится постоянно поддерживать рабочую температуру тела выше температуры окружающей среды.
Конечно, помимо недостатков (топлива такому созданию требуется на порядок больше), теплокровность дает грандиозные преимущества: мы теперь вполне самостоятельны и не зависим от температуры окружающей среды, как какие-нибудь крокодилы или рептилии, которые поутру выползают на солнышко и часами разогреваются до рабочей температуры. У некоторых хладнокровных тварей даже есть специальные кожистые «паруса», играющие роль радиаторов. Они распускают их навстречу солнцу, чтобы разогревшаяся в этом солнечном «парусе» кровь побыстрее разнесла тепло по телу. Сквозь эту кожистую пленку на просвет даже видны ниточки сосудов.
Нам внешний обогрев не нужен, у нас есть внутренняя топка. Мы автономны. Причем рабочий диапазон температур у человека поддерживается в очень узких пределах. Температура тела, хотя и колеблется вслед за суточным ритмом (самая низкая температура у человека от 4 до 6 часов утра, самая высокая к вечеру, а также после приема пищи и во время работы), но общий размах колебаний в штатном режиме не превышает 1–1,5 градусов. Если смотреть по локализации, то мы увидим, что температура мозга и внутренних органов повыше, а температура кожи пониже, однако в целом нормальной человеческой можно считать температуру в 37 градусов.
Примечательно, что все остальные теплокровные функционируют практически в том же температурном диапазоне. Лошадь работает при 39°С, овца при 39°С, бык при 39°С, свинья при 39,7°С, кролик 39,8°С, у обезьян температура 38,1°С, у птиц она повыше и переваливает за «сороковку»… То есть практически все теплокровные существа работают в довольно узком диапазоне температур – от 36 до 42 градусов Цельсия.
Почему? Биологи ответа на этот вопрос не знают. Потому как ответ лежит вне рамок биологии. И даже вне рамок химии. Он – в физике. Дело тут в свойствах основного теплоносителя – воды, ведь 70 % нашего тела состоит из нее, родимой. Вода является главным аккумулятором тепла в нашем теле – точно так же, как океаны являются главным аккумулятором тепла для планеты в целом.
А вода имеет одно интересное свойство (точнее, не одно, но о других парадоксальных свойствах воды мы поговорим позже) – ее теплоемкость экстремально зависит от температуры. Вы, конечно же, помните, что такое удельная теплоемкость вещества – это количество энергии (в калориях), которое нужно вбухать в килограмм этого вещества, чтобы повысить его температуру на 1 градус. Теплоемкость воды вообще чудовищна, она в разы выше, чем у других веществ. Прекрасный накопитель тепла!
Так вот, теплоемкость воды минимальна в диапазоне температур от 36 до 40 градусов. Именно в эту потенциальную ямку и закатились теплокровные организмы. Поняли, в чем суть? Нам все время надо подогреваться – поддерживать температуру тела выше температуры окружающей среды. Иными словами нам все время нужно греть воду. И выгоднее всего делать это в означенном диапазоне температур, потому что для нагрева килограмма воды при температуре 37°С требуется меньше всего энергии. Энергетически это самая выгодная для поддержания температура. Любой конструктор сделал бы то же самое, проектируя «движок» млекопитающих.
Так что знание физики для понимания человеческой сути – штука немаловажная! Поэтому в 1992 году в МГУ был открыт факультет фундаментальной медицины, где готовят редких специалистов – врачей со знанием фундаментальных наук – физики, химии, математики, молекулярной биологии. Там проводятся семинары по «медицинской физике», и никого это уже не удивляет. Правда, как я понял, основная идея в создании подобного факультета заключалась в том, что в медицину нынче приходит довольно сложное оборудование, основанное на физических принципах – ультразвуковое, лазерное… Известный ныне всем томограф, например, основан на эффекте ядерно-магнитного резонанса, то есть «резонансного поглощения электромагнитной энергии веществом, содержащим ядра с ненулевым спином во внешнем магнитном поле, обусловленное переориентацией магнитных моментов ядер». И хотелось бы, чтобы врачи хотя бы в общих чертах, так сказать, понимали, о чем речь, а то ведь они пользуются этими штуками, как обыватель телевизором – включают и выключают, а что внутри и как работает – бог весть.
А ведь когда-то физику и медицину создавали одни и те же люди, их тогда называли естественниками! И разделение между ними произошло не более сотни – полутора сотен лет назад.
Мало кто знает, что Томас Юнг, которого мы все с вами проходили в школе на уроках физики в разделе о волновой природе света, был врачом.
Уильям Гилберт, которого называют отцом электромагнитных исследований, был придворным врачом при дворе Елизаветы I. Он изобрел электроскоп, ввел в науку понятие магнитного полюса и выпустил в 1600 году фундаментальный труд «О магните, магнитных телах и великом магните Земли».
Герман Гельмгольц, который разработал термодинамическую теорию химических процессов, ввел понятие свободной энергии, заложил основы вихревой гидродинамики и прописал на языке математики закон сохранения энергии, закончил Военно-медицинский институт в Берлине и работал эскадронным хирургом гусарского полка в Потсдаме, а диссертацию защитил по строению нервной системы. Именно он открыл нейроны, и было ему на тот момент всего 22 года.
Какие люди! Глыбы!.. И перечислять эти глыбы можно долго.
Каждому школьнику известен маятник Фуко, но не каждый школьник знает, что Фуко был дипломированным врачом… Такие фундаментальные для физики понятия, как температура и градус, ввел в обиход античный медик Клавдий Гален… В гидродинамике динамическую вязкость меряют в пуазах в честь французского врача Жана Пуазейля… В механике вал, передающий крутящий момент под углом, назван в честь его изобретателя – итальянского доктора Джероламо Кардано… Знаменитый медик Сеченов открыл закон растворимости газов в водной среде в зависимости от присутствия в ней электролитов…
Да, были люди. Не то, что нынешнее племя! Нынче все чаще можно услышать слова о кризисе в науке, которая слишком обузилась, потеряла широту охвата, а ведь только с больших высот соседних наук можно уловить некие общие тенденции, действующие и в твоей родной специальности. Разве построил бы свою замечательную металлогидридную теорию геолог Владимир Ларин, если бы не поднялся из глубин геологии до высот астрофизики и физики электромагнетизма?[1 - См. об этой теории книгу Никонова «Верхом на бомбе».]
К сожалению, современные студенты и школьники любят лениться и задаваться вопросом: «А зачем мне это надо?» Зачем мне, врачу, знание физики?.. Зачем мне, гуманитарию математика?.. Для чего мне, биологу, квантовая механика?..»
Доктор биологических наук Юрий Петренко описывал случай, как студенты-медики упомянутого выше факультета фундаментальной медицины писали контрольную по фотобиологии. Фотобиология изучает взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, это стык физики и химии с уклоном в молекулярную биологию. Считается весьма перспективным направлением в борьбе с онкологическими болезнями. Так вот, контрольную студенты-медики завалили – почти половина получила двойки. Несмотря на то, что вопросы все были в рамках уже прослушанных ими лекций. Но лекции были студентами прослушаны в самом прямом смысле этого слова – вся информация пролетела мимо их ушей: они просто не посчитали нужным углубляться в физическую сущность процессов фотосинтеза. При дальнейшем разбирательстве выяснилось: хуже всего работу написали те, у кого в школе были нелады с физикой.
«В стопке контрольных работ мне попался листок со стихами, – отмечал Петренко. – Студентка, не сумевшая ответить на вопросы, в поэтической форме… восклицала: «Что делать? Ведь мы – медики, нам формул не понять!»
А потом они нас лечат…
Тем любопытнее смотреть на людей, которые ушли в сторону и вверх, чтобы обозреть свою или соседнюю кочку с высоты птичьего полета.
Глава 1. Кровь, текущая по трубам
Господь живет на 12-м этаже, на улице Молдагуловой. Один глаз у него не видит, а второй видит плохо, поэтому Создатель нашаривает на столе очки с толстыми линзами, отломанная дужка которых примотана изолентой, надевает их, берет карандаш и начинает проектировать Адама. Точнее, его сердечно-сосудистую систему. Ему это сделать несложно, поскольку образование у Создателя-человека соответствующее – он инженер-гидравлик.
На свете существует небольшое число увлеченных граждан, на которых держится мир. Один конструирует в сарае самобеглую коляску; другой у себя дома в перерыве между приемом пациентов, проводит опыты с электричеством; третий размышляет о вопросах бытия; четвертый – сумасшедший, одинокий, заросший бородой, живущий в убитой хрущевке, с нестрижеными ногтями – всю жизнь бьется, чтобы доказать никому не нужную математическую теорему, к середине жизни доказывает ее и потом отказывается от призового миллиона долларов.
Все лучше, чем водку пить…
Когда я зашел в жилище к Ивану Голованову, на меня пахнуло душным теплом. Право, даже на лестничной площадке было прохладнее! Я сразу покрылся потом и затосковал о своей кондиционированной квартире. Небывалая жара стояла уже больше месяца, Москва изнывала от торфяной гари, и было невозможно спать ночью: нагретый за день бетон всю ночь отдавал в квартиры тепло, нарушая сон сердечников и мучая стариков.
В этой однокомнатной квартире пахло старостью. И пылью. Застекленный балкон завешан какими-то разнокалиберными разноцветными тряпками, закрывающими от солнца, окна открыты, а в комнате тарахтит старинный вентилятор 60-х годов XX века, развевая тюлевую занавеску. На кухне двухконфорочная плита, стол с клеенкой, немытая посуда в раковине. В доме царит неухоженность, присущая старым людям, когда на красоту и уборку уже не хватает сил, и организм смиряется с пылью, захламленностью – хватило бы сил только на себя.
В квартире живут двое стариков – Иван Иванович Голованов и его очень больная супруга. Она практически не видит. И плохо ходит. Но хорошо слышит. И когда я стреляю в Ивана Ивановича жесткими вопросами, она не выдерживает и выходит из-за небольшой перегородочки, которой старики разделили свою однокомнатную квартиру, чтобы выделить «спальню», и начинает помогать ему:
– Ты все не так объясняешь!.. Скажи про вот это.
И тогда Голованов пытается объяснить по-другому, открывая какие-то схемы и подсовывая мне новые графики. Он говорит, а я украдкой оглядываю тесное пространство вокруг, загроможденное книгами, стопками пожелтевших листов, десятками старинных сувенирчиков и пыльных безделушек, подаренных кем-то когда-то на протяжении долгой жизни. Они не нужны. Но их жалко выкинуть. Старики никогда ничего не выкидывают. Выкидывают потом наследники, вынося в огромных крафтовых пакетах к мусорным бакам то, что уже никогда никому не понадобится.
У них за плечами целая жизнь. О которой можно долго рассказывать.
– Вы не думайте, что он у меня дурачок, – пытается защитить беззубая старушка своего мужа. – Он был один из тех, кто остановил поворот северных рек в Азию!
– Было такое, я писал отрицательное заключение на этот проект, – кивает Голованов. – Добро бы если б они сделали накопительное водохранилище многолетнего регулирования и паводковый сток сбрасывали в Азию. А то ведь они ведь хотели Иртыш завернуть и противотоком погнать в Казахстан, а он – главный приток Оби, значит, и Обь обмелела бы.
– Да все равно эти реки на северах никому не нужны, – машу я рукой, вспоминая эту позднеперестроечную историю. – Бездарно сливаются в океан.
– Вот и нам так отвечали! Вы это бросьте – «не нужны»… Это наша вода! Мы ведь о будущем думали. Теперь вот Азия отделилась, а реки нам самим пригодятся, в XXI веке пресная вода станет самым дефицитным товаром, она будет дороже газа и нефти. Я-то уж не доживу, но мне спокойно, что ресурс сохранили. Будет, что продавать. Это же миллиарды стоит!
Я киваю и продолжаю оглядывать бедное стариковское жилье. На стенках висят бледно-коричневые фотографии с лицами пятидесятых годов. Оказывается, супруга Голованова была когда-то весьма симпатичной женщиной. Как меняет людей старость, как уродует она, вот бы ее отменить!.. Супруга, как и ее муж, по специальности инженер-гидравлик. И сейчас, поскольку то ли понимает его правоту в «сердечном вопросе», то ли просто жалеет, поддерживает мужа в его борьбе с официальной наукой и эмоционально переживает все его неудачи. Пока глаза видели, она переводила его работы на английский. Но все тщетно.
– Это никому не надо! – Порой отчаянно маша рукой, восклицает Иван Иванович. – Они отвергают одну мою статью за другой просто потому, что не понимают физики процессов!.. Мне жена, у которой сердце за меня болит, говорит: да что ты все человечество спасаешь! подумай лучше обо мне! И я понимаю, что она права. Нужно думать о своих близких, о семье. Брошу все…
Он так говорит, но я знаю, что не бросит, и когда я уйду, старик снова уставится в компьютер через толстые очки зрячим глазом и, стукая по клавиатуре одним пальцем, будет набирать в журнал «Кардиология» очередную ненужную статью, формул и посылов которой медики все равно не поймут. Это же не статья про корвалол, это физическая теория сердца.
Сидя на скрипучем, рассохшемся стуле и обливаясь потом от духоты, я понимаю, насколько тяжело будет старикам пережить это лето.
– Вчера утром недоглядели, проспали, и в открытые окна налетел дым от горящего торфяника, – жаловался Голованов. – Дышать нечем было…
Увлекся системой кровообращения советский инженер Голованов не от хорошей жизни. Умирал от инсульта его тесть-врач, умирал тяжело, страдая от пролежней, и вот тогда Иван Иванович задумался о роли крови и подводящей кровь системы в человеческом организме. В этой книге будет достаточно подобного рода людей – которые ринулись покорять вершины не от хорошей жизни, а потому что приперло. Это очень характерно для смелой советской интеллигенции – вторгаться в незнакомые области и копать, копать новую область знания с упорством неофита и багажом смежной науки, чтобы потом обнаружить нечто необычное и… убить остаток жизни на доказывание очевидного и терпеть вечные поношения.
– Когда я начал читать медицинские книжки о работе сердца со своими знаниями гидравлики, то сразу понял – существующая теория сердца полностью неверна, – раскладывает передо мной графики Голованов.
Надо сказать, что в эпоху, когда жили титаны, о коих я писал выше – в далеком и великом XIX веке, – эти самые титаны, врачи-физики, писали целые трактаты, в которых пытались выстроить теорию работы сердца.
– Вот один из них, – Голованов протягивает мне тяжкий том. – Тут шестьсот страниц, сплошные формулы, интегралы, дифференциалы. И все это уже устарело, поскольку базовая посылка оказалась неверна: с тех пор появились новые данные о человеческом организме, которые весь этот труд перечеркивают…
А в XX веке у людей как-то пропал интерес писать книжки с интегралами о человеческом организме. Наука о человеке ушла в сторону химии и ее производной – фармацевтики. А физика осталась где-то на обочине. В стороне. А зря!
Читатель, напряженно внимая автору и стараясь уловить его мысль, может не выдержать: да в чем тут прикол? Сердце – простейшая вещь, обычный насос для перекачки крови! Даже если в теории есть какие-то мелкие нестыковки, какая нужда их исправлять, ведь сердце – не ракета, которую надо построить и запустить. Оно уже существует и прекрасно работает, вне зависимости от того, есть у нас общая теория сердца или нет.
А вот не скажите! Не зря же говорят: нет ничего практичнее хорошей теории. Поскольку хорошая теория может показать на ошибки, которые мы делали прежде, руководствуясь прежней теорией, неправильной.
Итак, что мы знаем о сердце и сосудах, если отбросить любовно-поэтические бредни о вместилище чувств?..
Улетев в далекое эволюционное прошлое планеты, мы увидим одноклеточные организмы, плавающие в соленой морской воде. Им хорошо! Они свободно кушают, ловя питательные вещества прямо из окружающей среды, и туда же, в среду выделяют отходы своей жизнедеятельности. Никаких проблем. Но потом начали возникать существа многоклеточные. Медузы всякие, человек… Человек, как создание многоклеточное, есть «государство одноклеточных» – сверхорганизм со своей специализацией клеток-индивидов. Одни клетки – гончары, другие кузнецы, третьи повара, четвертые ассенизаторы, пятые воины. А специализация – как на уровне организма, так и на уровне государства – предполагает определенные функциональные ограничения для индивидов, их неуниверсальность. Воин уже не добывает сам себе пропитание, это за него дает крестьянин. А доставляют воину еду торговцы. А посуду делают гончары. Утилизацией своих отходов гончар не озабочен, для этого строители построили ему канализацию, которую обслуживают специальные люди. Другие люди следят за состоянием акведуков, обеспечивающих город чистой водой – основой жизни. Сам воин вкупе с другими воинами перебрасывается к месту сражения по дорогам, которые строили инженеры. Цивилизация не может существовать без транспортных артерий, без каналов поступления и сброса. Организм, как «цивилизация клеток», тоже.
Едва природа начала слеплять одноклеточные организмы в одну кучу, она столкнулась с проблемой физической тесноты: если клетки прилеплены друг к другу, они уже не плавают вольно в окружающей среде. Стало быть, глубинным клеткам как-то нужно доставлять питание – в централизованном порядке. И токсичные отходы жизнедеятельности отводить тоже централизованно, что даже важнее, поскольку без питания реально протянуть какое-то время на голодном пайке, а вот отравиться можно в одночасье. Если кругом теснота, вопрос отходов начинает играть критическую роль. В противном случае мы получим то, что не раз получали в средневековых городах, где дерьмо текло по канавам, а жители спокойно выплескивали содержимое ночных горшков на улицы – мы получим эпидемии. Которые порой просто выкашивали целые города. Редко средневековые полисы вымирали от голода. А вот от эпидемий – сплошь и рядом.
Внедрение в Лондоне XIX века канализации позволило сократить смертность в разы. Аналогичный эффект наблюдался и в других местах. Недаром Бостонский комитет по вопросам здоровья в 1869 году отмечал: «Цивилизованный человек не может найти для себя задачи благородней, чем приступить к реформе канализации». Так прогрессивное человечество, уже овладевавшее электричеством, пришло к понимаю идеи, важность которой осознали еще древние римляне, создавшие благодаря этому пониманию величайшую цивилизацию. У римлян не было ни электричества, ни ньютоновской механики, но уровень жизни в Римской республике был таков, что человечество достигло его после краха империи только к XIX веку. И не слишком большим преувеличением будет сказать, что цивилизация начинается с канализации. Это не шутка, потому что великая цивилизация – это городская цивилизация, цивилизация большого города. А город не может преодолеть некоей критической величины, не наладив централизованного удаления отходов. Так же, как многоклеточный организм не может вырасти более комочка слизи, не создав внутри себя систему транспортных каналов.
Канализация была в Риме, Древнем Египте, Вавилоне, Мохенджодаро. Тысячи лет назад, при довольно низком уровне науки и техники, еще до наступления железного века, человечество тем не менее достигло высочайших уровней полета духа – благодаря канализации.
За всю историю человечества нехватка чистой воды и отсутствие отвода шлаков унесли больше жизней, чем все войны и революции вместе взятые. Современные международные документы не зря декларируют: «В начале XXI в. нарушение права человека на чистую воду и канализацию разрушает человеческий потенциал в эпических масштабах». В эпических!.. В дальнейшем мы увидим, что нарушение канализации внутри клеточных государств приводит к разрушениям не менее эпическим для организма.
Все в этом мире имеет свои положительные и отрицательные стороны. Усложнение тоже. Жизнь всех клеток многоклеточного организма зависит от нормального функционирования части клеток. Непорядок в каком-нибудь одном месте может убить весь организм, что мы наблюдаем на примере раковой опухоли – взбесившихся клеток, убивающих человека.
То же самое с государствами. Город – концентратор богатства и ума. Но для его обитателей теснота представляет опасность, что мы наблюдаем на примере средневековых городов, не имевших канализации. Город концентрирует в себе и худшее, и лучшее. Жизнь селянина более здоровая. Он – как клетка в океане. Его отходы ему не угрожают, ибо поглощаются средой, а его пища свежая. Горожанина же травит смог, болезни скученности и обилие нечистот.
Но именно городу как концентратору цивилизации (знаний, изобретений, лучших лекарств, богатства) удалось резко продлить среднюю продолжительность жизни. И если посмотреть на график детской смертности в том же Лондоне, видно, как резко она скакнула вниз после проведения масштабных работ по строительству городской канализации в конце позапрошлого века. Тогда же подскочила и продолжительность жизни: люди просто перестали отравляться собственными фекалиями!
Темза перестала вонять. Парламент перестал закрывать окна во время заседаний, чтобы уберечься от этого зловония. До строительства канализации уровень детской смертности в самой передовой стране мира – Англии был таким же, как сегодня в Нигерии. Ничуть от Лондона не отставали крупные города США – там младенческая смертность была еще выше. Дети дохли в основном от дизентерии. Эпидемии тифа, холеры с завидной регулярностью охватывали американские города, в которых вымирала заметная часть населения. В Чикаго, например, все городские стоки без всякой очистки сливались в озеро Мичиган, откуда город брал питьевую воду. Что сбрасывали, то и пили в самом буквальном смысле слова…
К чему был этот экскурс в историю канализации? А просто я хочу, чтобы у вас в голове осталась эта картинка – организм, буквально купающийся в собственных нечистотах и поедающий их. И отравляющийся ими. Эта яркая картинка вам потом пригодится.
В общем, если вы, как Главный Конструктор, создаете сложную жизнь из кубиков одноклеточных, вам в вашем первом пробном комочке протоплазмы нужно предусмотреть специальные каналы для транспортировки – туда и обратно. Это будет кровеносная система. По ней пустим баржи, доставляющие товарный кислород до потребителя. Это будут эритроциты. А еще, раз уж у нас теперь есть система путей, пустим по ней боевые отряды лейкоцитов, чтобы быстро перебрасывать в нужное место войска для борьбы с внутренним или вторгшимся врагом.
Но одних внутренних рек мало. Для того, чтобы жидкость в каналах двигалась, эволюции нужен был насос, и она сделала насос. Причем сделала по всем законам техники – получился отличный такой насосик, как из магазина – спаренный двухступенчатый, с клапанами и манжетами.
Сердце.
Со школы мы все знаем, что сердце прокачивает по телу кровь. От сердца ярко-красная, насыщенная кислородом кровь идет по артериям, разветвляясь по более узким руслам вплоть до капилляров. Таким образом происходит транспорт кислорода и питательных веществ к клеткам нашего тельца. Затем по венам негожая темно-красная, почти черная кровь, насыщенная углекислым газом и продуктами клеточного распада, движется обратно к насосу, забегая по пути в легкие и печень, где происходит газообмен и очистка «канализационных стоков» соответственно. Все просто…
Но просто только в идее. А вот с реализацией неожиданно возникают трудности. Которые и пытается разрешить Творец с улицы Молдагуловой. Старик протягивает мне листки с цифрами, а его жена, держась за стул, стоит рядом и переживает за него.
– Не получается! Общая длина сосудов в человеческом теле достигает 100 000 км, – делится знаниями инженер-физиолог. – А мощность сердца всего от 3 до 10 Вт. Вы здесь никакой нестыковки не видите?
Нестыковку я вижу, но молчу, ожидая продолжения.
– Подобное соотношение не отвечает элементарным гидромеханическим законам! Имея такую мизерную мощность, продавить густую жидкость по десяткам тысяч (!) километров трубок просто невозможно!..
– Капилляры сами засасывают, – кидаю я.
– Хм… У одного из теоретиков физиологии я нашел такую фразу: «сопротивление венозному притоку крови в сердце не может быть выражено количественно». Это написано в трехтомнике Шмидта и Тевса «Физиология человека». И меня, как гидромеханика, помню, написанное немало удивило! Кровеносная система – та же водопроводная или канализационная сеть – сплошные трубы. Никаких проблем с расчетом трубопроводных сетей у человечества давно нет – построены миллионы километров трубопроводов! Спрашивается, почему гидродинамическое сопротивление стальных труб измерить можно элементарно, а сопротивление кровеносных сосудов нельзя? Что за мистическое отношение такое? Я решил разобраться…
– Похвальное желание, – одобрил я, устроился поудобнее и, как говорят в Интернете, запасся попкорном. Голованов мой интерес почувствовал. Его глаза тоже загорелись:
– Многие врачи, которые сердцем не занимаются, считают, что с теорией кровообращения все в порядке. У других есть подозрение, что теория простроена не до конца. А вот некий Джон Марпл вообще полагает, что здесь конь не валялся, и решение проблемы кровообращения достойно Нобелевской премии… Давайте для начала посмотрим на то устройство, которое занимается прокачкой жидкости в нашем организме. Сердце давно и хорошо изучено, оно состоит из нескольких отделов – желудочки, предсердия… Но с инженерной точки зрения сердце – это просто комплекс из двух спаренных насосов, каждый из которых имеет всасывающую и нагнетательную часть. Один насос стоит в артериальной части, другой в венозной. То есть мы имеем как бы два сердца – правое и левое. Каждое сердце состоит из двух насосов – в медицине они называются предсердием и желудочком. Медики не знают, почему конструкция именно такая, и до сих пор спорят, зачем нужно предсердие, если основную перекачку осуществляет желудочек, но как технарь я вижу перед собой самой обычный двухступенчатый насос. Предсердие – всасывающая линия, желудочек – нагнетательная. И если врачи хотят понять, почему все так устроено, пусть почитают о преимуществах двухступенчатых насосов перед одноступенчатыми.
Я кивнул. Мне было не жалко ленивых врачей, не желающих читать про насосы. Я просто ждал развязки этой сердечной драмы.
– Медики представляют себе работу сердца вот так, – Голованов положил передо мной диаграмму давлений в сердце из какого-то медицинского учебника. – Но с точки зрения гидравлики то, что здесь нарисовано, просто чушь. Вот как на самом деле должен работать и работает двухступенчатый насос.
Перед моим взором оказалась другая диаграмма. Она хотя и была похожей, но отличалась от первой довольно существенно. Я снова молча кивнул, стараясь не упустить нить. Голованов продолжал, и я буквально увидел перед своим мысленным взором, как артериальный насос нагнетает кровь в систему, как она через патрубок аорты и шланги артерий раздается потребителям. Кровяные русла ветвятся, и заканчивается все это капиллярами – такими тонкими, что эритроциты в них застревают. Капилляры пористые, из них в межтканевую жидкость вытекает соленая вода со всякими полезными веществами. То есть клетки нашего тела как бы продолжают плавать в океане, поскольку их по-прежнему окружает жидкая среда, из которой они забирают нужное и в которую «какают» ненужным. С этой точки зрения человек – водяной пузырь с оболочкой, заключающей в себе как бы часть первобытного океана.
– Получается, что кровеносная система разомкнута! – продолжает Голованов, волнуясь. – То, что сердце нагоняет в артерию под давлением в 120 миллиметров ртутного столба, в конце пути вытекает в межтканевую жидкость, давление которой 25 мм рт. ст. А дальше всю гадость, выделенную клетками, надо собрать в венозные капиллярчики, прогнать через фильтры, насытить кислородом в легких, добавить питательных веществ из кишечника и погнать по второму кругу. Но для начала отходы надо всосать в вены из межклеточного пространства. А это нетривиальная задача! Ведь венозное сердце должно работать на всасывание, а всасывающий насос…
– Погодите! – Я встал со стула, прошелся по душной комнате с тарахтящим вентилятором, посмотрел на развевающуюся занавеску, на горы книг, лежащие везде, вытер пот со лба. – Погодите. До венозной крови мы еще доберемся. Нам пока нечем гонять артериальную. Вы же говорили о том, что сердце для такой работы не годится – там всего 10 ватт мощности. Если бы вам, как Создателю, дали техзадание – продавить жидкость в сеть тонюсеньких труб огромной длины, какой мощности насос вы бы поставили?
Голованов покачал головой:
– Я бы не взялся. 100 тысяч километров труб! Гидродинамическое сопротивление в такой системе стремится к бесконечности. Задача не имеет решения: чтобы додавить кровь до капилляров, понадобился бы насос такой мощности, что аорту пришлось бы делать из многослойной стали метровой толщины – как ствол корабельного орудия.
Я остановился и снова вытер пот со лба. Как же здесь все-таки жарко!
– Ну, ладно, а как эту закавыку преодолевают медицинские теоретики? У них ведь есть какое-то объяснение?
Вместо ответа Голованов сунул мне потрепанную медицинскую книжку.
– Полюбуйтесь. Для того, чтобы выкрутиться из положения, они отказываются от гидродинамики и используют… электротехнику – закон Кирхгофа! А там складываются величины, обратные сопротивлениям. И у них получается, что сопротивление потоку жидкости в широкой аорте больше, чем в миллионах тончайших капилляров! Абсурдность этого вывода ясна любому сантехнику, но почему-то не ясна академикам медслужбы.
Жидкость и электрический ток уподоблять нельзя, потому что электроны текут в сосудах без стенок – проводниках. И сопротивление проводника зависит в основном от свойств материала. У серебра меньше электросопротивление, у свинца больше. Это электротехника. А в случае с жидкостью совсем другой коленкор: жидкость тормозится именно о стенки трубы! То есть чем меньше просвет и чем больше относительная площадь стенок – тем ужаснее сопротивление. Уменьшите диаметр трубы вдвое, и ее окружность уменьшится тоже вдвое, а вот просвет (площадь сечения) – в 4 раза. В тонких сосудах площадь стенок – умопомрачительная, а просвет мизерный. Лепешки эритроцитов в самых узких местах сворачиваются аж трубочкой и протискиваются через сосудик по одному. Это гидродинамика. И при чем тут закон Кирхгофа?..
Пробежав глазами в протянутой мне Головановым медицинской книжке эти странные теории, находящиеся на стыке физики с идиотизмом, я сначала закрыл книгу, потом закрыл глаза и задумался. Инженерное решение проблемы должно было быть простым и изящным.
– Так, Иван Иванович. Подобное бывает в радиосвязи: если сигнал гаснет, нужны ретрансляторы. Если одним насосом жидкость доставить к пункту назначения нельзя, значит, нужны промежуточные подкачивающие станции. Причем очень много. Вот и все. Ищите. Должны быть. Чудес не бывает…
– Сердце задает ритм, проталкивая небольшую порцию крови с небольшим давлением в аорту. А дальше сами сосуды начинают ритмичной волной проталкивать кровь. Перистальтика – как в кишечнике! Те самые подкачивающие станции – это сами сосуды. Каждый сосуд оплетен мышечной тканью. Медицина говорит, что эта гладкая мускулатура нужна для сужения просвета сосудов. А я полагаю, что она также участвует в движении крови, волнообразно проталкивая ее вперед. И на долю сердца, по моим расчетам, приходится не более 1 % энергии, которая требуется на прокачку артериальной крови. И характер распределения давлений в аорте мою гипотезу подтверждает.
– Ну и прекрасно, – я поправил вентилятор, чтобы получше дул в нашу сторону. – С этим разобрались. А какие у нас там проблемы с возвратом крови?
– Есть проблемы. И гораздо бо?льшие! Но почему-то современная медицина на эти проблемы никакого внимания не обращает. На Российском национальном конгрессе кардиологов, из 1500 докладов только 2 были посвящены венозному возврату – доклады №№ 0033 и 0214. Причем в первом из них сказано, что «венозная система сердца при хронической сердечной недостаточности практически не изучена». А я скажу, что она вообще плохо осмыслена! Вот смотрите. У нас максимальное артериальное давление, как известно, 120 мм ртутного столба (давление здорового человека 120 на 80). А что остается от этих 120 мм в конце пути? Практически ничего! Оно сбрасывается в капиллярах и межтканевой жидкости практически до нуля (25 мм рт ст). И встает задача – как загнать кровь обратно в сердце?
