Текст книги "Инопланетяне и инопланетные общества. Руководство для писателя по созданию внеземных форм жизни (ЛП)"
Автор книги: Стенли Шмидт
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 20 страниц)
В качестве примера того, насколько глубокое влияние оказывает на жизнь инженерный принцип, давайте рассмотрим один особенно важный принцип и некоторые из его биологических последствий.[14]
ЗАКОН КВАДРАТА-КУБА
Если вы увеличиваете (или уменьшаете) линейные размеры какого-то объекта в определённое количество раз, то любая площадь, связанная с ним, увеличивается или уменьшается в это количество раз, взятое в квадрате, тогда как его объём увеличивается или уменьшается в это количество раз в кубе. Например, если вы возьмёте стеклянную сферу диаметром в один сантиметр, то у сферы из того же стекла диаметром в два сантиметра площадь поверхности будет больше в четыре раза, а объём – в восемь раз.
Само по себе это может показаться просто чем-то любопытным, но практические последствия этого для жизни довольно глубоки. Применительно к сфере всё, что пропорционально площади, также изменится на линейный масштабный коэффициент, взятый в квадрате, а всё, что пропорционально объёму, изменится на масштабный коэффициент в кубе. Например, количество краски, нужное для покраски двухсантиметровой сферы, будет в четыре раза больше, чем для сантиметровой, но двухсантиметровая сфера весит в восемь раз больше, чем сантиметровая.
Многие величины, важные для жизни, представлены связанными парами, одна из которых пропорциональна квадрату, а другая – кубу линейных размеров. Поскольку при изменении размера две величины в этой паре изменяются не в одинаковое количество раз, вы не сможете просто произвольно изменять размер организма, сохраняя всё остальное неизменным.
Рассмотрим, например, массу тела и силу. Люди часто удивляются тому, что некоторые насекомые могут совершать прыжки, во много раз превышающие длину своего тела, но мы тоже смогли бы это, если бы нас уменьшили до размеров насекомого. Рост мужчины может составлять 180 см, а длина сверчка – 1,8 см. Человек ростом 1,8 см, то есть, уменьшенный в сто раз, но в остальном сложенный в точности как обычный человек, обладал бы силой в одну десятитысячную (пропорциональной площади поперечного сечения мышц и костей рук и ног), но весом всего лишь в одну миллионную (пропорционально общему объёму) от исходного. Таким образом, он обладал бы в сто раз большей силой, доступной для подъёма каждого грамма его тела, и он, естественно, смог бы прыгнуть гораздо дальше.
Разумеется, если бы он вообще смог жить. К несчастью для нашего потенциального лилипута, сила и вес – это не единственные вещи, на которые влияют изменение размеров и закон квадрата-куба. Уменьшение объёма и, следовательно, массы тела в миллион раз означает, что нужно будет снабжать пищей и кислородом гораздо меньший объём биомассы; но это также означает, что скорость потери тепла за счёт его излучения с кожи снижается лишь в десять тысяч раз. Таким образом, каждый грамм этого маленького тела теряет тепло в сто раз быстрее, чем каждый грамм тела взрослого человека. Поскольку для функционирования организма как человеческого существа требуется поддержание постоянной температуры 37°C, малышу, при прочих равных условиях, в пересчёте на один грамм придётся питаться и дышать в сто раз интенсивнее, чем вам или мне. Мы могли бы съедать за день одну пятидесятую часть веса своего тела; уменьшенным в сто раз, нам пришлось бы съедать вдвое больше собственного веса – и соответствующим образом ускорить частоту дыхания и пульса, чтобы получить достаточное количество кислорода для окисления всей этой пищи. Вот причина того, что у мышей, землероек и певчих птиц такая высокая скорость обмена веществ («есть как птичка» – это совсем не то, что мы имеем в виду в разговорной речи!), и ещё того, почему вы не найдёте теплокровных существ значительно меньшего размера, чем они.
Существуют и другие проблемы. Люди состоят из очень большого числа очень маленьких клеток. Если вы попытаетесь уменьшить кого-то, сделав все его линейные размеры в сто раз меньше, это означает, что каждая клетка будет уменьшена в такое же число раз. Поскольку ни одна клетка на Земле и близко не имеет таких размеров – все клетки на Земле различаются по массе всего лишь в рамках примерно одного порядка, – нам стоит догадаться, что из материалов, используемых земной жизнью, клетки требуемой сложности нельзя будет сделать такими маленькими. Таким образом, у нашего крошечного человечка было бы гораздо меньше клеток всех типов, в том числе нервных клеток. Поскольку разум зависит от наличия большого количества нервных клеток и множества связей между ними, у маленького человечка не могло бы быть ничего подобного человеческому разуму.
Раз уж мы заговорили о клетках, то что же говорит нам закон квадрата-куба о возможности существования очень крупных одноклеточных существ вроде «гигантских амёб», которых, взбесившихся, иногда можно встретить в ранней научной фантастике? Их перспективы не слишком хороши. Клетка – это, по сути, мешочек с жидкостью. Сделайте его очень большим, и мембрана больше не сможет служить опорой содержимому. В лучшем случае такое существо расползётся по сторонам, фактически не способное к движению; в худшем – клеточная стенка разорвётся, и содержимое растечётся лужей. Таким образом, мы можем ожидать, что макроскопические формы жизни будут многоклеточными, где бы они ни встречались. (Если только сама окружающая среда не выступит в качестве опоры – см. статью Уильяма П. Джейкобса об исключении в океанах Земли.)
А пока вернемся к тому насекомому… Что вы думаете о клише из фильмов ужасов – о насекомых или пауках размером с лошадь или танк, которые сеют хаос в некоей местности? Человек размером с насекомое мог бы добиться великолепных спортивных достижений, но в обратную сторону это тоже работает. Насекомое размером с человека не смогло бы даже встать на ноги. Увеличьте его линейные размеры в сто раз – и его ноги смогут выдерживать в десять тысяч раз больший вес. Только вот сам вес нового насекомого будет больше в миллион раз. Здесь также появляются дополнительные проблемы. Многие насекомые обладают чрезвычайно простой дыхательной системой, состоящей из небольшого числа трубочек, по которым кислород поступает к тканям, где он необходим, а углекислый газ выводится наружу. Такая система не может достаточно быстро подавать кислород и удалять углекислый газ в случае организма, который значительно превышает по размеру известных нам насекомых, – то есть, крупнее нескольких дюймов.
Конечно, существуют особые способы, при помощи которых вы могли бы обойти некоторые из этих проблем. Вы не сможете просто увеличить насекомое в сто раз, ничего не меняя, но это не означает, что у вас не может быть чего-то насекомоподобного такого размера. Это просто означает, что, если вы собираетесь это сделать, вам придется вносить и другие изменения, чтобы компенсировать возникающие трудности.
Проблему прочности можно было бы преодолеть, изготовив «насекомое» из более крепкого материала – материала с гораздо более высоким отношением прочности к массе, чем у настоящих насекомых. Чтобы сделать этот момент произведения правдоподобным, вам придётся представить себе, каким образом в вашем мире смогли появиться превосходные материалы, которые не были созданы на Земле за четыре миллиарда лет эволюции, или же предположить, что ваши насекомые – это искусственные творения технологически развитой цивилизации, которая добилась больших успехов в материаловедении.
Проблему с дыханием вы могли бы решить, предположив, что при внешнем сходстве внутреннее строение сильно отличается. Гораздо большего успеха можно было бы достичь при использовании лёгких или жабр для аэрации очень большой поверхности, и сердца – для циркуляции газов к клеткам и от них посредством перекачиваемой им крови. На некоторых доисторических болотах водились стрекозы, которые были гораздо крупнее, чем любой из их современных сородичей, но они избегали разного рода проблем лишь потому, что воздух в те времена был более плотным.[15]
Это небольшое обсуждение закона квадрата-куба послужило хорошей иллюстрацией того, как простой физический принцип может иметь далеко идущие последствия для каждого из аспектов жизни. В данном случае всё сводится к тому, что для какой-то одной определённой цели могут подходить различные механизмы, но каждый из них хорошо работает только в определённом размерном диапазоне. Как писателю-фантасту вам будут интересны все виды жизни, поскольку в любом из созданных вами миров будет существовать множество экологических ниш, которые необходимо заполнить. Однако вы, вероятно, будете проявлять особый интерес к разумным формам; поэтому, прежде чем изучать проблемы, которые должна решать какая-то жизнь, и различные средства, которые могут использоваться для их решения, мы должны рассмотреть некоторые особые требования, предъявляемые к разумной жизни.
РАЗУМ И ЕГО АЛЬТЕРНАТИВЫ
Самым основным специальным требованием к разумному виду является нервная система достаточных размеров и сложности, что, в свою очередь, накладывает некоторые ограничения на возможные размеры разумного организма. Природа разума предъявляет ряд иных требований или, как минимум, основополагающих положений, так что сейчас самое подходящее время поразмыслить над такими вопросами: что такое разум и почему кому-то будет нужно его развивать?
Разум – это, как выразился Л. Спрэг де Камп, «досадно расплывчатый термин», и писатель-фантаст, вероятно, не захотел бы использовать его иным образом. Одна из интересных вещей, которые мы можем сделать в данной сфере, – это порассуждать о различных видах разума и о различных способах его возникновения. (Необычный вымышленный подход к последнему см. в «Блефе» Гарри Тёртлдава.) Поэтому мы не хотели бы ограничиваться слишком узким определением.
Нам не нужно заглядывать далеко, чтобы увидеть, что прямо здесь, на Земле, и даже внутри нашего собственного вида существует разум различного рода. Мы все знали людей, которые были хороши в математике, но не умели грамотно писать, или которые писали замечательные стихи, но не могли свести баланс чековой книжки. Когда я преподавал физику в небольшом колледже, то наблюдал удивительные различия даже в том, как разные студенты думали над решением одних и тех же задачах по физике.
Тем не менее, нам понадобится хотя бы приблизительное определение разума, и для этого было бы полезно привести несколько примеров того, что мы назвали бы как-то по-другому. Давайте определим разум как нечто включающее одну или обе следующих способности: способность к обучению на собственном опыте и способность к абстрактным рассуждениям. Первую из них в порядке альтернативы можно рассматривать как формирование условных рефлексов в ответ на новые стимулы, а вторую – как способность думать о вещах, которых нет, и делать выводы, которые можно правильно применить, когда эти вещи в наличии.
У кого-то может возникнуть соблазн учитывать в качестве аспектов разума множество других вещей вроде самосознания и эмоций. По крайней мере, на данный момент давайте относиться к ним не как к необходимым ингредиентам, а как к особым качествам, которые могут быть присущи определённому разуму. Попытка представить себе типы разума, которые лишены одного или обоих этих компонентов, может оказаться интересным научно-фантастическим упражнением. Эммет Макдауэлл представил себе расу, лишённую эмоций (и обнаружил в этом эволюционное преимущество), в книге «Остров под вуалью» (“Veiled Island”). Современная научная фантастика, подстёгиваемая реальными исследованиями в области искусственного интеллекта, выдумала множество компьютерных программ, которые достигают стадии самосознания, но можете ли вы представить себе разум, который её не достиг, т. е., который воспринимает с позиции разума всё в своём окружении, но лишён представления о себе как о самостоятельном игроке?
Разум – это, в сущности, способ принятия организмом решений о том, что делать для выполнения повседневных задач по выживанию. Для большинства организмов эти задачи в основном распределяются по двум категориям: как добыть пищу и как избежать превращения в пищу для кого-то другого. Для существа, живущего исключительно на одном месте, например, для одуванчика или устрицы, эти задачи просты. Одуванчик просто впитывает солнечный свет и питательные вещества из почвы; устрица открывает свою раковину, позволяя течениям приносить ей пищу, когда ей ничего не угрожает, и закрывает свою раковину, когда чувствует, что кто-то может её съесть. Ни одна из этих стратегий не является полностью успешной; некоторых особей обоих разновидностей всё же съедают, но их виды выживают благодаря появлению на свет множества особей. Разум не представлял бы особой ценности ни для одуванчика, ни для устрицы, поскольку никто из них не способен делать ничего отличного от их повседневной жизни.
Тот, кто способен разобраться с угрозами или возможностями, получает преимущество; поэтому многие организмы, в основном животные, выработали способность передвигаться. Кролик может убежать от лисы; лиса может наброситься на кролика, если ей удастся подкрасться достаточно близко.
Существу, способному передвигаться, нужно каким-то образом решать, когда нужно это делать, насколько далеко, в каком направлении и с какой скоростью. В случае большинства подвижных животных решения основаны на инстинкте, который является более простым видом программирования по сравнению с разумом. Инстинкт можно рассматривать как «вшитое» программирование, встроенное прямо в организм, действующее с рождения и не подлежащее изменению. Например, детёныш змеи может постоять за себя с момента своего рождения или вылупления. Он пьёт, ловит и поедает мелких животных и спасается бегством, когда его преследуют, – точно так же, как это делает взрослая особь его вида. В случае таких существ, которые живут простой, неизменной жизнью, инстинкт работает прекрасно, и чрезвычайно сложная нервная система не требуется.
Следующий шаг – это «умственные способности 1-го типа», или способность формировать условные рефлексы. Это может, например, позволить корове научиться избегать электрического ограждения после нескольких ударов током, даже если до недавнего времени коровы ни разу не сталкивались с электрическими ограждениями, и потому не имеют встроенных инстинктов, позволяющих взаимодействовать с ними. Люди склонны считать это «примитивной» форме разума, характерной для более «низших» животных, чем они сами, однако тоже её используют. Обучение вождению машины или игре на пианино – это в значительной степени вопрос условных рефлексов. Новичку приходится думать над каждым движением, и он совершает его неуклюже, тогда как старый профессионал совершает их автоматически и гораздо плавнее.
Однако «умственные способности 2-го типа», или абстрактное мышление, – это то, что мы считаем наиболее характерным и несомненно присущим человеку. (До недавнего времени многие из нас довольно высокомерно, если не наивно, утверждали, что это свойство совершенно уникально для людей, но стало трудно отрицать, что оно также присуще, как минимум, нескольким другим видам вроде шимпанзе и дельфинов.) Умственные способности такого рода наделяют способностью к адаптации, позволяя обладающим ими существам находить решения проблем, с которыми ни они, ни их предки никогда раньше не сталкивались. Таким образом, у разумного существа больше шансов пережить изменение климата или расширить свой ареал до регионов, к которым оно не приспособлено физически. Наши собственные предки продемонстрировали обе эти способности.
У организмов находится мало эволюционных стимулов для развития способностей, особенно таких, которые требуют сложного физического оснащения, если только эти способности не повышают в значительной степени их возможности выживания. Очевидно, что разум в большей степени пригодится животному, которое передвигается в среде, создающей множество разнообразных трудностей. Де Камп считал, что вероятность его появления на суше гораздо выше, чем в океанах; он считал океаны слишком однообразной средой, чтобы обеспечить достаточный стимул. (Если китообразные [киты и дельфины] так сообразительны, как мы видим, это можно объяснить теми успехами, которых они добились, когда их предки жили на суше, что, по-видимому, имело место на протяжении довольно долгого времени. Разумеется, это не объясняет осьминога, который также демонстрирует значительную сообразительность...) В случае с нашими собственными отдалёнными предками, вероятно, помог опыт жизни на деревьях.
Поскольку эволюция происходит путём развития уже имеющихся особенностей, либо путём их модификации, либо путём добавления новых, обладатели абстрактного разума могут также нести в себе остатки более ранних типов программирования вроде инстинктов. (См. «Драконы Эдема» Карла Сагана) Одной из значительных и возникающих вновь и вновь проблем для них может быть научение тому, когда позволять срабатывать инстинкту, и когда позволять разуму брать над ним верх. (Вам не хотелось бы останавливаться и задумываться о том, стоит ли отдёргивать руку от горячей плиты; но вы также не хотели бы доверять инстинкту во время посадки самолёта, поскольку многие инстинкты совершенно неверно подсказывают людям, как вести себя в некоторых ситуациях.)
Разум делает возможной новую способность, которую Альфред Коржибски назвал «времясвязыванием»: способность передавать усвоенную информацию из поколения в поколение. Это ключевой момент для развития цивилизации, поскольку позволяет каждому поколению опираться на достижения своих предшественников. Без неё каждому поколению пришлось бы всему учиться самостоятельно, повторяя многие ошибки своих предков, и никому не хватало бы времени продвигаться дальше. У людей времясвязывание достигается за счёт того, что большую часть того, что мы знаем, нам преподали наши предки в тот длительный период относительной беспомощности и зависимого состояния, пока мы росли. Естественно, это имеет далеко идущие последствия для того, каким образом происходит развитие человеческих обществ. Но будет ли это единственно возможным способом?
Возможно, что и нет. Несколько лет назад сообщалось об экспериментах, которые будто бы демонстрировали химическую передачу усвоенной формы поведения – то есть, плоских червей, которые научились проходить простой лабиринт, можно было измельчить и скормить «необученным» плоским червям, которые после этого демонстрировали ту же самую «выученную» способность, не проходя процесс обучения. Попытки повторить эти эксперименты в других лабораториях оказались безуспешными, и в целом их стали расценивать как ложную тревогу. У нас по-прежнему нет однозначных свидетельств «химического обучения» у земных организмов, но не исключено, что оно возникло где-то вне Земли. Марк Стиглер превосходно использовал эту возможность в своей новелле «Лепестки розы» (“Petals of Rose”).
ПРОБЛЕМЫ И РЕШЕНИЯ: КАТАЛОГ ВАРИАНТОВ
В данный момент мы уже готовы рассматривать те проблемы, с которыми приходится сталкиваться жизни, и некоторые из возможных решений, которые были придуманы эволюцией жизни на Земле и/или писателями-фантастами. Я перечислю некоторые из них, как если бы это были отдельные явления, но всякий раз вы будете видеть, как они взаимодействуют друг с друтом – то есть, способ, выбранный для решения одной из проблем, влияет на доступные способы решения остальных.
Одноклеточные или многоклеточные?
Вероятно, в каждом из миров будет существовать множество одноклеточных организмов, как отдельных особей, так и видов. (Если только некая цивилизация не предприняла весьма решительных действий, чтобы избавиться от них и найти другой способ выполнять их функции – например, на Земле сине-зелёные водоросли играют большую роль в поддержании уровня содержания кислорода в атмосфере.) Однако, как мы видели, одиночные клетки весьма ограничены в том, какого размера они могут достигать, и что они могут делать. Таким образом, миры, в которых существует только одноклеточная жизнь (которые могут быть обычным делом), вероятно, будут не слишком интересны людям – исследователям (за исключением, возможно, перспектив терраформирования) или читателям. В мирах, представляющих наибольший интерес, все формы жизни, кроме простейших, и, в частности, те, которые мы назвали бы разумными, наверняка будут многоклеточными.
Размер
Я уже довольно много говорил на эту тему в ходе обсуждения закона квадрата-куба, но есть ещё кое-какие аспекты, которые заслуживают особого упоминания – например, каковы максимальные и минимальные размеры, возможные для A) организмов в целом и B) разумных организмов?
Некоторые бактерии рода Mycoplasma меньше 0,2 микрометра (или, если вам угодно, одной миллионной доли дюйма, что сравнимо с длинами волн видимого света). Вирусы ещё мельче, но не все единодушно считают их по-настоящему живыми, поскольку в выполнении некоторых своих жизненных функций они зависят от других существ. Для другой крайности мы можем найти множество примеров – всё зависит от того, каковы ваши дополнительные требования. На современной Земле самые крупные живые организмы – это, вероятно, гигантские деревья рода Sequoia, которые могут достигать высоты более 100 метров (или 300 футов). (Возможное исключение: недавно было обнаружено, что некоторые грибы, долгое время считавшиеся отдельными организмами, просто являются частями огромных организмов, которые существуют большей частью под землёй.) Среди современных животных самым крупным является синий кит (до 30 метров или 100 футов в длину), тогда как на суше самым крупным является африканский слон (до 3,5 метров или 11 футов в высоту, но массивого телосложения, массой до 6500 кг или 7 тонн[16]). Летающие животные гораздо меньше, их вес ограничивается примерно 10 кг у кондоров и альбатросов.[17]
Летающие существа ограничены гораздо меньшими размерами, чем наземные животные, а те, в свою очередь, значительно меньше самых крупных плавающих существ. Это наблюдение, очень важное для писателя-фантаста, связано с другим: в некоторые доисторические периоды наземные и воздушные существа становились значительно крупнее, чем сейчас. Некоторые динозавры вырастали до 30 и более метров в длину, их масса во много раз превышала массу любого современного слона; и были открыты птерозавры («летающие динозавры») с размахом крыльев больше, чем у многих небольших самолётов. Все эти факты иллюстрируют, что практические размерные ограничения зависят от планетарных условий. Очевидно, более крупные размеры вымерших наземных и воздушных животных были возможны потому, что их атмосфера была плотнее и богаче кислородом, чем наша, что обеспечивало более оптимальный обмен веществ. Животные, обитающие исключительно в воде, могут вырасти крупнее, чем на суше, потому что выталкивающая сила означает, что им не нужно поддерживать весь свой вес, как вы легко можете продемонстрировать сами себе в бассейне. Однако это также означает, что они должны оставаться в воде. Выброшенный на берег кит попадает в большую беду, потому что не может заниматься такими элементарными вещами, как дыхание, в условиях силы тяжести, действующей в полную силу.
Конечно, на других планетах полная сила притяжения может быть больше или меньше. На планете со слабой гравитацией у живых организмов было бы нечто вроде преимущества, которое получают от воды киты. Поскольку вес каждой части (то есть сила притяжения к земле) будет меньше, опорным структурам не обязательно быть такими прочными, как в мире с высокой гравитацией. Таким образом, объекты любого типа – растения, животные, здания – могут там быть больше и более изящными или «стройными». (См. статью Мартина Дж. Фогга «О долговязых и коротышках».) Если же вы хотите, чтобы телосложение у живых существ было как у насекомых или пауков, но размер – с человека или больше, то мир с низкой гравитацией – это то место, где у вас больше всего шансов заставить их функционировать. Сверхправители из «Конца детства» Артура Кларка, высокие и худые, в экзоскелетах, возникли именно в таком мире. С другой стороны, месклиниты Хола Клемента, которым приходится жить в условиях чрезвычайно сильной гравитации, мелкие и приземистые, напоминающие скорее сороконожку длиной один фут. Вам бы тоже не захотелось быть высоким в мире с сильной гравитацией: в той части Месклина, где гравитация в пятьдесят раз выше земной, падение с высоты шести дюймов было бы равносильно падению с высоты двадцать пять футов у нас!
Можно представить и ещё более крупные живые организмы вроде всепланетного организма на кремниевой основе в «Межпланетной совести» (“Conscience Interplanetary”) Джозефа Грина или разумную туманность протяжённостью 150 миллионов километров в «Чёрном облаке» Фреда Хойла. Они уже выходят за рамки данной главы, но в одиннадцатой главе мы ещё раз вернёмся к рассмотрению подобных вещей.
Ограничившись на данный момент жизнью, основанной на том, что мы сочли бы более «обычной» биохимией, мы ненадолго вернёмся к вопросу о том, какие особые ограничения накладывает разум на возможные размеры. Я уже обсуждал причины полагать, что разум наподобие человеческого не может проявиться в теле, построенном по тем же общим принципам, если это тело значительно меньше нашего. Предположение Л. Спрэга де Кампа о том, что нижним пределом для взрослого существа с разумом наподобие человеческого будет вес около сорока или пятидесяти фунтов, вероятно, не менее разумно, чем любое другое – по крайней мере, в условиях, похожих на земные. Лично я склонялся бы к тому, чтобы немного снизить его по той простой причине, что научно обоснованные предположения об ограничениях очень часто оказывались слишком консервативными – вполне может существовать альтернативный способ сделать что-то, о котором мы не подумали. Отчасти я рассуждал именно так, когда в своём «Твидлиупе» (“Tweedlioop”) вывел «сурков», сравнимых по размеру и облику с крупными земными грызунами. (Однако более важной причиной было моё желание поиграть с психологией людей, реагирующих на инопланетян, которые выглядели так, словно были частью нашего мира, хотя на самом деле не были; это были самые удобные животные, подходящие к тому месту действия, которое мне захотелось использовать. Я очень хорошо знал это, и вступительная сцена «Твидлиупа» в действительности была напрямую подсказана встречей с самой настоящей и несколько странной рыжей белкой.)
Очень отличающиеся условия могут значительно изменить ограничения. Обитатели нейтронных звёзд из «Яйца Дракона» Роберта Л. Форварда (см. одиннадцатую главу) значительно меньше нас – но там всё обязательно будет гораздо компактнее. Кроме того, зарождающаяся в наши дни область нанотехнологий показывает, что возможно создать искусственный разум значительно меньшего размера, чем то, что стало результатом нашего варианта «естественной» эволюции, – и вполне возможно, что некоторые «инопланетяне», которых мы встречаем, могут быть «искусственными».
Если же говорить о верхней границе размера, то сложно представить нервную систему, которая окажется слишком уж большой и сложной по своей природе, чтобы делать всё, что ей нужно. Де Камп и Андерсон выдвинули основания для предположения о том, что разумные наземные животные, способные построить цивилизацию, вряд ли будут значительно крупнее медведя гризли – скажем, в одну тонну весом, или около того. С другой стороны, Г. Дэвид Нордли разработал в мельчайших подробностях замечательную и правдоподобную расу чрезвычайно крупных разумных амфибий Ду’утии для цикла своих рассказов «Тримус». Полностью водные существа могут стать довольно крупными, и земные киты отчётливо демонстрируют всё больше признаков высокого интеллекта по мере продолжения наших наблюдений за ними.
Дыхание
Мы уже установили, что если для использования в высокопродуктивных реакциях окисления или восстановления доступен кислород, водород, хлор или какой-либо другой газ, организм, который их использует, получит из своей пищи гораздо больше, чем тот, который этим не пользуется. Следовательно, хотя в некоторых нишах и выживут примитивные организмы, использующие менее продуктивные химические реакции, как это случилось на Земле, нам будет разумно ожидать, что все организмы, кроме самых примитивных, будут использовать самые продуктивные химические процессы, доступные в том месте, где они живут.
Для доставки кислорода (или водорода, или чего-то ещё) к своим клеткам более крупным организмам требуются более сложные дыхательные системы, чем более мелким. Одноклеточные существа просто осуществляют газообмен через стенку своей клетки. Мелкие многоклеточные наземные обитатели могут использовать простые сети трубок, которые открываются наружу – как трахеи у насекомых. Некоторые мелкие рыбы и амфибии дышат прямо через кожу, хотя амфибии, делающие это на суше, должны поддерживать свою кожу влажной.
Ни один из этих методов не может обеспечить поступление достаточного количества входящего газа или удалить достаточное количество выходящего, чтобы удовлетворить потребности очень крупного и/или активного существа. Поэтому такие существа должны найти способ заставить работать на себя закон квадрата-куба. Они могут сделать это путём увеличения отношения поверхности к объёму тех образований, через которые идёт поток жизненно важных газов, и/или скорости, с которой газы перемещаются в сторону этих поверхностей и от них.
Водные животные на Земле делают это с помощью жабр – ветвистых или перистых образований с множеством мелких кровеносных сосудов вблизи их поверхности. Они могут просто выступать из тела, как у личинок некоторых саламандр; или они могут быть заключены в защитные полости, как у большинства рыб. Они могут действенно омываться током воды во время плавания, или животное может обладать средствами принудительной прокачки воды через жабры. В любом случае через тонкие стенки выростов на жабрах происходит обмен растворёнными газами между окружающей водой и кровью; эти газы циркулируют по телу животного в крови, и на этом пути проникают сквозь стенки кровеносных сосудов к другим клеткам и из них. В случае животных, которые живут в каком-то другом жидком растворителе, те же самые механические принципы работали бы так же хорошо.
Лёгкие, которые наземные и воздушные существа используют для получения того же результата, можно рассматривать как «жабры наизнанку». Жабры пропускают жидкость по наружной стороне многократно разветвлённого тканевого образования; лёгкие втягивают газ в многократно разветвлённые полые трубки, обмениваются газами с кровью через внутренние стенки этих трубок и выбрасывают наружу изменённую смесь газов. Разветвление увеличивает площадь поверхности для газообмена; учащённое дыхание увеличивает скорость, поступления газов внутрь и выведения их наружу.
