Текст книги "Кинофантастика"
Автор книги: Жан-Себастьян Стейер
Соавторы: Ролан Леук
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 11 страниц)
Annotation
Воображение создателей современных фантастических блокбастеров не знает границ. Они показывают путешествия на машине времени и через кротовые норы. Они придумывают героев размером с муравья и чудовищ ростом с гору. Но что по этому поводу говорит наука? Авторы книги посмотрели самые известные фантастические фильмы последних лет не как обычные зрители, а как ученые, и дают ответ, может ли человек летать в открытом космосе, как герои «Гравитации», уцелеть в черной дыре, как в фильме «Интерстеллар», или выжить на Марсе, выращивая картошку.
Ролан Леук, Жан-Себастьян Стейер
Введение
Часть первая.
Глава 1.
Возможно ли уменьшить размер предмета?
Что стало бы с миниатюрным человечком?
Как бы не замерзнуть
Вода не течет?
Как поддерживать связь?
Глава 2.
Тревога!
Невесомость и гравитация
Реактивное кресло
Жизнь висит на волоске
Рандеву на орбите
Возвращение в атмосферу
Глава 3.
Изгибы пространства-времени
Что такое черная дыра?
Гаргантюа во всей красе
Приближаясь к чудовищу
Какова масса Гаргантюа?
Берегись, волна!
Разница во времени
Космическая воронка
«Погружение в тессеракт»
Часть вторая.
Глава 4.
Давняя история
Что чувствуют люди на вращающейся орбитальной станции
Глава 5.
Миссия «Арес-III»
Пыльная буря
Под песком?
На картошке и воде
Радиация
На закате
Так полетим ли мы когда-нибудь на Марс?
Глава 6.
Хот – реалистичное ледяное тело?
Достоверна ли «Европа»?
Европа – удивительное ледяное тело
Как быть без Солнца?
Почему бы не на Европе?
Глава 7.
Невероятное открытие
Маловероятный вояж
Нереальная цель
Загадочные поиски
Планета-обманка
Какие еще инопланетяне?
Экзобиология на скорую руку
Часть третья.
Глава 8.
К истокам
Вопрос дефиниций
Бульон и кирпичи
Из бесконечности – в никуда
Глава 9.
Эволюция нелинейна
Эволюция не ведет к человеку
«Живых ископаемых» не существует
Глава 10.
Кто ты, гептапод?
Приступим к «вскрытию»
Между Чужим и Ктулху
Головоломка незнакомого языка
Древняя история
Ловушки общения лицом к лицу
Сила речи и универсальный язык: стойкие мифы
Физика в помощь
Часть четвертая.
Глава 11.
«Излучение»
Радиоактивность
Криптонит
Эти вездесущие микробы
Фантастический вирус
Глава 12.
Обопремся о «Нечто»
Полиморфный суперорганизм
На карантине
Глава 13.
Сын атома
Неужто динозавр?
Загадки происхождения
Годзилла, царь монстров
Непростая участь великана
Глава 14.
Тяжеленький «егерь»
Несокрушимые «егеря»?
Как транспортировать свой «егерь»?
Неподвижные гиганты
Бумажные монстры
Исчадия глубин
Стая клонов
Галерея монстров
Об авторах
notes
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
Ролан Леук, Жан-Себастьян Стейер
Кинофантастика: наука выносит вердикт
Перевод с французского
Roland Lehoucq Jean-Sebastien Steyer
La Science
Fait Son Cinema
Le Belial'
Научно-популярное издание
Леук Ролан, Стейер Жан-Себастьян
КИНОФАНТАСТИКА: НАУКА ВЫНОСИТ ВЕРДИКТ
Дизайн обложки Т. Сиплевич
Верстка Г. Блинов
Корректоры Ю. Погасай, Т. Радецкая
В издании использованы иллюстрации shutterstock.com
Подписано в печать 27.01.20. Формат 84x108 1/32. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 13,44. Уч. – изд. л. 8. Тираж 3000. Заказ № 2002080.
Частное унитарное предприятие «Издательство Дискурс». Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/519 от 11.08.2017. Ул. Гусовского, д. 10, помещение № 9 (комн. 404), 220073, г. Минск.
Дата изготовления 27.02.20. Срок годности не ограничен. Произведено в Российской Федерации
Отпечатано в полном соответствии с качеством предоставленного электронного оригинал-макета в ООО «Ярославский полиграфический комбинат»
150049, Россия, Ярославль, ул. Свободы, 97
ISBN 978-985-90508-5-5
© Le Belial', Roland Lehoucq & Jean-Sebastien Steyer, 2018
© Innovaxiom/L. Honnorat, фото авторов на обложке, 2018
© Кабалкин А. Ю., перевод на русский язык, 2019
© Издание на русском языке, оформление. ЧУП «Издательство Дискурс», 2020
Введение
Вердикт науки
В 1888 году Жорж Мельес (1861–1938) продает свою долю в семейном предприятии (это была фабрика по производству модельной обуви) и на вырученные деньги приобретает у иллюзиониста Жана Робера-Удена (1805–1871) театр на Итальянском бульваре вместе со всеми великолепными декорациями и автоматами. Мельес утраивает в нем представления с фокусами, и эти «фантастические вечера» – используя рекламный слоган его предшественника – имеют большой успех. Благодаря этому в 1896-м он основывает собственную производственную компанию Star Film, а годом позже строит на своем участке земли на окраине Парижа первую киностудию. В зените своей карьеры маг из Монтрё пишет сценарии, строит декорации и продюсирует собственные фильмы.
В 1902 году, вдохновленный Жюлем Верном («Из пушки на Луну», 1865, и «Вокруг Луны», 1869), а также, без сомнения, Гербертом Уэллсом («Первые люди на Луне», 1901), Мельес снимает «Путешествие на Луну» – в сущности, первый в истории кинематографа научно-фантастический фильм[1]. Это 13-минутный бурлеск про первую экспедицию людей на естественный спутник Земли, где происходит встреча с селенитами (в исполнении акробатов из кабаре «Фоли-Бержер»). Действие в этом короткометражном фильме разворачивается в неистовом темпе. Первым делом снарядом с исследователями, намеренными высадиться на Луне, выстреливает, как у Жюля Верна, гигантская пушка. В огромной пещере, где растут грибы-великаны, исследователи нападают на селенита – нечто среднее между человеком, амфибией и членистоногим. В ответ селениты захватывают людей и приводят их к своему царю. Люди хладнокровно убивают монарха и пускаются наутек. На Земле их встречают как героев. Выясняется, что с их снарядом на Землю прилетел инопланетянин. «Дикаря» гордо демонстрируют и «очеловечивают»: под аплодисменты его учат танцевать.
Этот фильм – не только необузданная фантазия и пародия, но и притча о человеческой натуре, выразительно демонстрирующая наше восприятие «других», воплощенных здесь селенитами: картина отсылает нас к давнишним представлениям о народах, покоренных колонизаторами. Эта работа Мельеса по праву входит в пантеон мирового кино, и ее триумфальный успех во Франции и в США показал еще в 1902 году, что зрители предпочитают вымысел в псевдодокументальной форме – жанр, начало которому положили братья Люмьер. С тех пор научно-фантастическое кино шествует от успеха к успеху.
В 1950-х годах научная фантастика закрепляется как кинематографический жанр в США, где ускоренно «размножаются» инопланетяне – потомки селенитов Мельеса. Существа, высаживающиеся на Земле из летающих тарелок, порождались, видимо, страхом перед коммунистическим вторжением. Неважно, антропоморфны они (от «Дня, когда остановилась Земля», 1951, до «Миссии на Марс», 2000) или бесконечно мимикрируют («Чужой», 1979, «Нечто», 1982), ласково их встречают («Инопланетянин», 1982) или запирают в гетто («Район № 9», 2009), пришелец – всегда метафора чужака. Фантастическое кино кишит чудовищными зверями, будь то насекомые («Чудища атакуют город», 1954), млекопитающие («Паршивая овца», 2006) или рептилии («Парк Юрского периода», 1993, «Тихоокеанский рубеж», 2013).
Причины появления всей этой внеземной публики, не исчерпывающиеся удовольствием от картинки и, кстати, от самого испуга, весьма любопытны. Со времен неоднократно экранизированного «Франкенштейна» Мэри Шелли (1797–1851) образ чудовища ставит вопрос об ответственности человечества за научно-технический прогресс и отражает страхи, свойственные той или иной эпохе. Так, Годзиллу в фильме 1954 года будят ядерные испытания, в «Гостье» (2006) чудовище – порождение токсичных отходов и недобросовестности ученых, а шимпанзе в «Восстании планеты обезьян» (2011) приобретает развитый интеллект из-за вируса, предназначенного для лечения болезни Альцгеймера. Кстати, вирус служит основой сюжета и в фильмах-катастрофах: «Эпидемия» (1995), где речь идет о вирусе лихорадки Эбола, и «28 дней спустя» (2002).
Кроме того, в научной фантастике действуют механические существа, роботы (самый знаменитый робот, без сомнения, Робби из «Запретной планеты», 1957). Причем часто самая суть сюжета заключается в их столкновении со своими создателями, особенно когда роботы похожи на людей. В связи с этим встают неизбежные вопросы: человек – особенный, ни на кого не похожий вид? Что такое совесть? («Я, робот», 2004) Возможна ли свобода воли? («Мир Дикого Запада», 1973, «Искусственный разум», 2001) Существует ли душа? («Бегущий по лезвию бритвы», 1982) Эти вопросы раскаляются добела, когда робот, словно чудовище Франкенштейна, обретает органические элементы: что такое киборги – машины или продолжение эволюции человека? («Призрак в доспехах», 1995) Фильм Мельеса стал, кстати, первым киновариантом космического путешествия – неизбежного элемента всего дальнейшего научно-фантастического кино. Начавшись с этого фееричного бурлеска, жанр становился все реалистичнее благодаря гораздо более изощренным спецэффектам: от «Женщины на Луне» (1929) до «Интер-стеллара» (2014), через этапные «Место назначения – Луна» (1950), «Космическая одиссея 2001 года» (1968) и «Звездные войны» (1977).
Как и в литературе, научная фантастика в кино служит для пространственно-временного отражения настоящего с его тоталитаризмом («Галактика ТНХ1138», 1971), империализмом («Аватар», 2009), всевластием массмедиа («Прямой репортаж о смерти», 1980, «Шоу Трумэна», 1998), угрозой окружающей среде («Зеленое солнце», 1974, «Молчаливый бег», 1975) и т. д. В любой категории научной фантастики: популярной, «твердой», «страшной», в фантастике предвидения, «космической опере», «планетарной опере» – мы уверенно находим отличный предлог для разговора о науке и о научной практике.
Задолго до появления термина «сайенс-фикшен» (англицизм, который надо понимать именно как «научная фантастика», а не как «фантастическая наука») писатель Морис Ренар (1875–1939) предложил назвать новую литературу, рождавшуюся под пером таких авторов, как Жюль Берн, Герберт Уэллс и Жозеф Рони-старший, «чудесами науки». Он определял этот жанр, подразумевающий открытие новых вселенных, множественных миров и новых видов живых существ, как «приключения науки, вознесшейся на уровень чуда, или чудо, возможное благодаря науке»[2]. Даже если, как писал в 1920-х годах Жан Морель (1881–1957), «романы Рони не преследовали целей пропаганды и поддержки науки»[3], не будем забывать, что всякая научная фантастика опирается на реальную почву – хотя бы потому, что является продуктом человеческой мысли и культуры. Вот эта ее основа – фактическая, научная сторона – и будет нас здесь интересовать.
Как к ней подступиться? Рецепт прост. Возьмите ваш любимый научно-фантастический фильм, где, как в фильме Мельеса, наверняка присутствуют захватывающий экшен, события на далеких планетах, потрясающие инопланетяне. Отнеситесь к этому фильму как к документальному, отражающему факты. Тогда фильм станет изложением некоей любопытной практики и поднимет множество вопросов: реалистично ли изображена далекая планета? Почему у инопланетянина три пары глаз? Как функционирует космический корабль из фильма? Смогли бы мы сделать то же самое, что делают инженеры будущего? Вот на такие вопросы мы и будем пытаться ответить: посмотрев научно-фантастический фильм, в игровой манере разложим его на составные части и попробуем понять в свете современных знаний, что в нем, собственно, показано. В понятии «научная фантастика» присутствует «научная» половина, ее мы и будем выделять, давая волю своему обостренному научному любопытству.
Наша цель состоит не в том, чтобы подвергать фильмы критике, а в том, чтобы исследовать их и извлекать путем научного рассуждения сведения, не лежащие на поверхности. Здесь метод главнее результата: важен не наш расчетный вывод, что масса песчинки, оказывается, не соответствует условиям, существующим на поверхности планеты Дюна из одноименного фильма Дэвида Линча (1984), снятого по роману Фрэнка Герберта (1920–1986). Важнее то, что само исследование способствует мобилизации и расширению знаний, оттачивает критический ум, развивает аналитические способности, дарит наслаждение от открытия, а главное – открывает простор для игры с наукой! Мы вовсе не покушаемся на мечту, неотделимую от любого вымысла (мы вообще любители фантастического жанра!). Мы просто стремимся к обогащению наших представлений способом выяснения его научной обоснованности – как бы ни мала она была, как случается, например, в некоторых голливудских фильмах, где она порой обратно пропорциональна бюджету… Надеемся, примеры из великого множества фантастических кинофильмов, а также ряд поднятых тем – «Посрамить физику», «Новые горизонты», «Эти удивительные инопланетяне», «Осторожно, опасно для жизни!» – побудят вас устремиться за нами по пути научного исследования «Планеты Фантастики» и обогатят ваши познания как о разномастных образчиках жанра, так и о самом мире вокруг нас.
Часть первая.
Посрамить физику
Глава 1.
Человек-муравей, маленький крепыш
В 2015 году на наших экранах появился новый супергерой. В чем источник его силы? В способности уменьшаться до размера муравья благодаря специальному костюму и «формуле», разработанной биофизиком Генри Пимом по прозвищу Хэнк. «Человеком-муравьем» студия «Марвел» сделала шаг в сторону от своих классических блокбастеров: в нем герой, бывший уголовник Скотт Лэнг, борясь за право видеться с дочерью, пускается в невероятные приключения.
Идея игры с масштабами не нова. Всем знакомы «Путешествия Гулливера», опубликованные в 1726 году Джонатаном Свифтом (1667–1745), где герой, выживший в кораблекрушении, попадает на остров лилипутов, чей рост не превышает 15 см. Во втором путешествии Гулливер оказывается на острове Бробдингнег, где все наоборот: на этом острове живут великаны. В «Невероятно худеющем человеке» Ричарда Матесона (1956) живописуются бедствия несчастного, чей рост уменьшается после контакта с неким радиоактивным дымом. На этом кинематограф не успокоился. В 1966-м Ричард Флейшер снимает «Фантастическое путешествие», на основе которого Айзек Азимов напишет целых два романа: одноименный и свой, оригинальный – «Цель – мозг» (1987). В этом фильме, как и в ремейке режиссера Джо Данте («Внутреннее пространство», 1987), показано путешествие микроскопической субмарины с экипажем из хирургов по кровеносным сосудам ученого с целью проведения операции на мозге, невозможной обычным способом. В фильме «Дорогая, я уменьшил детей!» (режиссер Джо Джонстон, 1989) дети эксцентричного ученого попадают в сконструированный им прибор, уменьшающий предметы.
Супергерои тоже наведываются в микроскопический мир. Этим с 1940-х годов занимается в комиксах знаменитый Атом. В более современной версии Атом – альтер эго ученого Рэя Палмера, изобретшего технологию уменьшения роста при помощи линзы из случайно найденного на Земле куска белого карлика. Это не слишком удачная попытка объяснить миниатюризацию, учитывая, что белым карликом называют остывшую звезду; вряд ли кому-то удастся представить останки этого космического трупа, валяющиеся у нас на планете. Сценарист стремился, без сомнения, сделать акцент на свойствах белых карликов, особенно на их сверхплотности, которую как раз начинали изучать астрофизики. Поэтому забавно наблюдать, как герои разгуливают с куском белого карлика размером 30 см, масса которого составляет порядка нескольких десятков тысяч тонн! Позже к Атому присоединятся Человек-муравей (впервые появившийся в черно-белом варианте в 1962 году) и Оса – супергероиня и жена Пима, фигурирующая потом в фильме «Человек-муравей и Оса» (2018).
Микроскопический мир – арена невероятных приключений: приятно поставить себя на место персонажей, сталкивающихся со вселенной уменьшенного масштаба. Но что произошло бы в действительности, уменьшись мы вдруг до размера муравья? Были бы мы так сильны, как воображает Пим? Как насчет полетов верхом на насекомых? Естественно, физика способна ответить на эти вопросы, только, чур, не огорчайтесь от ее ответов…
Возможно ли уменьшить размер предмета?
В фильме разработчик костюма Человека-муравья Хэнк Пим объясняет принцип своего изобретения, основанный на уменьшении расстояния между атомами. И верно, в микроскопическом масштабе материя чрезвычайно рыхлая. Размер атома – несколько десятых нанометра (нанометр – миллиардная доля метра), что уже немного, а ядро атома меньше еще в 100 000 раз! На бумаге идея Пима выглядит заманчиво: уменьшить размеры атомов, объем которых заполнен в основном пустотой, отчего состоящие из атомов предметы тоже уменьшатся. Но это чистой воды фантазия: размер атома – физическая константа. Перейдем к подробностям.
Электроны, имеющие отрицательный электрический заряд, притягиваются протонами, заряженными положительно. Несмотря на это притяжение, электроны не падают на ядро, а остаются на почтительном расстоянии от него (так и хочется сказать: подобно планетам относительно Солнца). Но из законов электромагнетизма следует, что заряженная и ускоренная частица излучает свет, как в синхротроне. Как спутнику, теряющему из-за трения в атмосфере энергию и в конце концов падающему на Землю, электронам как будто суждено рухнуть на ядро, отчего материи грозит схлопывание. Стабильность материи – некое чудо, необъяснимое с точки зрения классической физики, ведь ее законы не запрещают электронам упасть рано или поздно на ядро атома, а материи – обрушиться. Хэнк Пим как будто в курсе этой возможности обрушения: он снабжает свой костюм «регулятором» и говорит, что в случае его неисправности Человек-муравей «перейдет в квантовый мир». Вот только он забывает об основополагающем правиле квантового мира: связанный электрон не может быть неподвижным и скорость его тем выше, чем меньше объем пространства, в котором он заключен.
Это вытекает из предположения, высказанного в 1924 году французским физиком Луи Де Бройлем, что частицы ведут себя как волны. Бройль всего лишь перевернул ситуацию со светом: необходимость ввести «частицу света», фотон, возникла потому, что свет – обычно описываемый как электромагнитная волна – порой ведет себя так, будто он состоит из частиц. Волна материи – казалось бы, такая же странная идея, как частица света, однако волновая гипотеза получила подтверждение в 1927 году в опыте с рассеиванием пучка электронов при помощи кристалла. Луи де Бройль вывел закономерность: длина волны, связанной с электроном, обратно пропорциональна его скорости. Точно так же при помещении частицы в емкость длина ее волны всегда зависит от размеров этой емкости. Схожая ситуация наблюдается при вибрации гитарной струны: длина волны ее колебания не превышает удвоенной длины струны. Отсюда вывод: чем меньше емкость – и, следовательно, длина волны, – тем выше скорость электрона.
Так почему же электрон не подлетает все ближе к ядру? Потому что это заключало бы его во все более ограниченную атомную емкость и все сильнее разгоняло бы. Точнее, раз скорость электрона обратно пропорциональна размеру «атомной емкости», то энергия его движения, изменяющаяся как квадрат скорости, будет обратно пропорциональна квадрату этого размера. Одновременно энергия электростатической связи между протоном и электроном – а она отрицательная – меняется обратно пропорционально размеру атома. В итоге при уменьшении атома энергия движения растет быстрее, чем энергия взаимодействия между ядром и электроном. Результат диктуется большей из этих двух энергий: если движение слишком быстрое, то атом разрывается, если слишком велика энергия связи, то он падает. Размер атома – это оптимальный компромисс: тот, при котором общее значение энергии – сумма энергии движения и энергии электрической связи – минимально. Это условие и приводит к размеру атома – нескольким десятым нанометра, – установленному экспериментально. Следовательно, никакой физике, даже квантовой, изменить размер атома не под силу.
Отметим, наконец, что процесс, якобы объясняющий уменьшение Человека-муравья, имеет место при постоянной массе: все атомы героя вроде бы остаются при нем, меняется только разделяющее их расстояние. Первое затруднение: сложно представить, чтобы уменьшенный человек, по-прежнему весящий 75 кг, перемещался на спине у летучего муравья[4], весящего миллиграммов десять. С другой стороны, уменьшение роста человека в 100 (минимум) раз сопровождается уменьшением его объема в 100 х 100 х 100, то есть в миллион раз. Получается, что его объемная масса – масса, поделенная на объем тела, – достигает нескольких тонн на кубический сантиметр, а это… показатель белого карлика! Данный астрономический объект – результат эволюции звезды типа Солнца. Если его масса равна доле массы Солнца, то размер близок к размеру Земли[5]. Для достижения этого экстремального режима вещество белого карлика подвергается ионизации высокими температурами. Иначе говоря, электроны отрываются от ядер, и получившаяся плазма может подвергаться сжатию высокой гравитацией звезды, очень массивной и при этом очень маленькой. Давление сжатых электронов уравновешивает гравитацию и не дает звезде самоуничтожиться. Белые карлики состоят из одной из самых плотных среди всех известных форм материи, уступающей только нейтронным звездам. Первые оценки их объемной массы, сделанные в 1910-е годы, были сочтены «невозможными», настолько они выходили за пределы обычных значений.
Что стало бы с миниатюрным человечком?
Но допустим, что миниатюризация сработала, и попробуем представить последствия этого для нашего героя. Хэнк Пим объясняет подвиги Человека-муравья его миниатюрными размерами и сравнивает их с возможностями муравья, способного, как он говорит, поднять вес в пятьдесят раз тяжелее его самого[6].
Отметим, что этот довод уже использовали создатели Супермена – Джерри Сигел и Джо Шустер – для объяснения силы Железного человека. В двух комиксах под названием «Научное объяснение удивительной силы Кларка Кента (он же Супермен)» они сравнивают его доблести с возможностями насекомых: «Кент прилетел с планеты, телосложение обитателей которой на много миллионов лет опережает наше. Взрослые криптонианцы обладают титанической силой. Невероятно? Нет! На нашей планете тоже есть сверхмогучие существа. Скромный муравьишка может тащить груз в сто раз тяжелее его самого. Кузнечик прыгает – в человеческом масштабе – на десятки метров». В обоих случаях мы сталкиваемся с экстраполяцией некоего свойства – силы – из одного масштаба в другой. Как обстоит дело в действительности?
Сила, развиваемая конечностями, пропорциональна их сечению и растет только в двух измерениях, поэтому она пропорциональна квадрату размера туловища. Напротив, масса тела пропорциональна его объему, который увеличивается в трех измерениях; масса, следовательно, пропорциональна размеру туловища в кубе. Таким образом, физическая сила пропорциональна силе массы тела в степени 2/3. Это означает, что, хотя самые тяжелые из нас и сильны, но все же не настолько, как можно подумать: тот, кто в 8 раз тяжелее, только в 4 раза сильнее. Конечно, два человека с одинаковой массой могут добиваться совершенно различных физических показателей. Применим наше соотношение, чтобы вывести возможности муравья из возможностей человека. Человек весит в среднем 75 кг и обычно не может поднять вес, превышающий его собственный. А муравей, весящий всего 10 мг (в 7 500 ООО раз меньше человека), как следует из нашего уравнения, может поднять вес только в 38 300 раз (7 500 0002/3 = 38 300) меньший, чем человек, то есть немного менее 2 г. Это примерно в сто раз больше веса самого муравья. Закон соотношения между силой и массой позволяет думать, что Человек-муравей способен на такие же потрясающие усилия пропорционально своему размеру[7] и что Супермен – это вам не супермуравей. Человек-муравей выигрывает у Супермена со счетом 1:0! Но супергерой вряд ли сравнится подвигами с муравьями: их экзоскелет состоит из очень стойкого каркаса из хитина и карбоната кальция и превосходит прочностью скелет героя, состоящий из фосфата кальция. Такой скелет может и разрушиться от непомерных грузов…
Как бы не замерзнуть
Эта игра площади и объема имеет и другое последствие: изменение теплообмена у супергероя. Теплокровные животные теряют энергию, будучи теплее среды, в которой находятся. Эти потери происходят по всей поверхности тела и пропорциональны его площади. Поэтому Скотт Лэнг теряет примерно в 100 х 100 раз больше энергии, чем Человек-муравей, ввиду того что в 100 раз выше его ростом. С другой стороны, энергия, необходимая для поддержания внутренней температуры, вырабатывается посредством метаболизма, происходящего в теле, объем которого у Скотта в 100 х 100 х 100 раз больше, чем у Человека-муравья. Таким образом, Скотт вырабатывает в миллион раз больше энергии, чем Человек-муравей, а теряет ее только в 10 000 раз быстрее. В конечном итоге соотношение между поверхностной потерей энергии и ее выработкой в объеме тела у Скотта в 100 раз ниже, чем у его миниатюрного альтер эго.
Иначе говоря, у мелких существ неблагоприятное соотношение между площадью и объемом. Этим объясняется необходимость всегда держать грудных детей укрытыми, даже если для взрослого температура в помещении вполне комфортная, как и то, что при недостаточно нагретой воде в бассейне ребенок простужается быстрее взрослого. Мелкие теплокровные животные (например, этрусская землеройка Suncus etruscus) вынуждены компенсировать повышенную потерю энергии повышенным относительно массы тела потреблением пищи. Землеройка ежедневно съедает вдвое больше своей массы, тогда как слон – только 5 % (тоже, между прочим, целых 200–300 кг!). Масса землеройки – несколько граммов, и это, без сомнения, нижний предел массы для теплокровного животного. При дальнейшем снижении массы было бы трудно поддерживать постоянную внутреннюю температуру. Если взять Человека-муравья, то, чтобы он тратил время не только на еду, создателю его костюма следовало бы подумать о более эффективной термоизоляции, чем показано в фильме!
Вода не течет?
Обсудим удивительную сцену в фильме, когда Человек-муравей поит своего скакуна, муравья Энтони. Он держит каплю воды, утратившую текучесть и не оставляющую на его ладонях никаких следов. В нашем масштабе невозможно без какой-либо емкости манипулировать объемом воды, эквивалентным ведру. Почему же в фильме дело обстоит иначе?
Между прочим, это вполне реалистично и доступно пониманию, если прибегнуть к логике, используемой физиками для объяснения явлений на поверхности жидкости. Все происходит так, как если бы всю поверхность жидкости охватывала тонкая растяжимая пленка. Это явление проистекает из того факта, что молекулы на поверхности не так окружены другими такими же молекулами, как внутри объема. Поэтому поверхностные молекулы меньше связаны с жидкостью, что соответствует общему росту энергии системы. Для взаимодействия между жидкостью и воздухом требуется энергия, пропорциональная росту площади взаимодействия. Жидкость спонтанно принимает форму, при которой минимизируется ее энергия. Это поверхностное натяжение принуждает жидкость при отсутствии внешних сил минимизировать площадь. С этой точки зрения оптимальной является сферическая форма: при постоянном объеме она имеет наименьшее пространство. Такую форму приобретает виски капитана Хэддока, пребывающего в невесомости в альбоме «Мы ходили по Луне»[8]. Ту же форму приобретают капли росы очень малого веса. В нашем масштабе результаты поверхностного натяжения практически незаметны, так как тяготение диктует свои законы: когда количество жидкости становится слишком велико, ее вес значительно превосходит поверхностное натяжение и она оседает. Поэтому вода в стакане, в луже, в озере имеет горизонтальную поверхность.
В фильме количество воды в распоряжении Человека-муравья, кажущееся значительным в сравнении с его ростом, на самом деле очень мало. В этом случае поверхностное натяжение жидкости превосходит ее вес и позволяет ей сохранять слитность, благодаря чему герой может обращаться с ней без сосуда, как если бы она была залита в гибкую пленку. Отметим, что в таких условиях весьма затруднительно купание, для которого пришлось бы проткнуть ограничивающую жидкость «эластичную мембрану». Человеку-муравью нелегко принять ванну!
Как поддерживать связь?
В завершение главы поговорим немного о взаимодействии Человека-муравья с настоящими муравьями. В оригинальном комиксе он обращается к ним напрямую. Если можно усомниться в том, что насекомые способны понимать человеческую речь, то позволительно спросить также, услышат ли люди своего уменьшенного собрата.
Мы издаем звуки за счет вибрации голосовых связок, усиливаемой эхо-камерами горла и черепа. Легко убедиться, что самые короткие струны фортепьяно производят самые высокие звуки. Говоря конкретно, вдвое более короткая струна производит вдвое более высокий, с удвоенной частотой, звук в октаве. Поэтому примерно в 100 раз уменьшенный Человек-муравей должен иметь в 100 раз более короткие голосовые связки и в 100 раз более высокий голос – грубо говоря, выше на семь октав. Частота мужского голоса обычно составляет от 200 до 300 герц. Из этого следует, что Человек-муравей издает звуки с частотой порядка 20–30 тыс. герц – в ультразвуковом диапазоне, не воспринимаемом человеческим ухом.
Иначе говоря, сконструированный Пимом костюм должен был иметь приспособление для преобразования ультразвука в слышимые частоты, чтобы можно было общаться с героем по встроенному микрофону. Никакой технической сложности это не представляет, такие приборы имеются в продаже, они предназначены для желающих наслаждаться пением летучих мышей. Между прочим, Хэнк Пим предусмотрел, чтобы шлем посылал химические сигналы для связи с муравьями и управления ими; но пусть муравьи и общаются посредством феромонов, надежды управлять ими все равно нет, потому что у них не предусмотрены командиры и иерархия. Их организация основана на множественном взаимодействии между особями, функционирующими исключительно ради общего блага группы. Люди от этой модели весьма далеки…
Итак, при уменьшении роста человека нельзя обойтись без огромных изменений его возможностей и его восприятия окружающего мира. Миниатюрный человек, при сохранении всех пропорций, сильнее и выносливее обычного. При этом он страшно мерзнет, большую часть времени ест, неспособен на голосовое общение и испытывает большие проблемы с водными процедурами. Словом, чтобы сохранить человеческое лицо, нужен человеческий рост!
