Наблюдения за творчеством природы, которая воплотила в создаваемых ею живых существах уникальные идеи, все чаще приносят пользу не только конструкторам новых машин, но и ученым, пытающимся объяснить глобальные процессы, протекающие в окружающем мире. Исследование и обобщение законов движения живых существ позволили автору обнаружить и осмыслить явления, на первый взгляд не связанные со способами передвижения.

Оказалось, что ползание за счет перемещения по телу периодических волн деформации кинематически сходно с движениями, распространенными в неживой природе - земной коре, ледниках, в водных бассейнах. Перенесение законов биомеханики в область геофизики дало возможность разработать гипотезы о механизме тектонических движений земной коры, о движущих силах "машины землетрясений", о механизме генерации океанских течений, о происхождении магнитного поля Земли.

Наблюдения за садовой гусеницей, дождевым червем, змеей, улиткой, убеждают в том, что движение этих существ можно представить как образование волн деформации на одном конце продолговатого эластичного тела и перемещение их вдоль него, то есть как бегущий процесс локальной деформации. В движении гусеницы и дождевого червя есть принципиальные отличия. По телу первой бежит поперечная (изгибная) волна деформации, а по телу червя-одиночные продольные волны деформации удлинения.

Главная особенность такого движения - цепной процесс малых смещений соседних частиц тела, по которому бежит волна. Волна движется непрерывно, а частицы тела - импульсивно (шагообразно), причем за один пробег волны каждая частица совершает один шаг в одном направлении. Все частицы движутся разновременно - старт и остановка их происходят в различные моменты времени.

Энергия, переносимая непрерывно движущейся волной, и количество движения, которым она обладает, постоянны, но каждая частица тела, по которому бежит волна, совершает шаговое движение. Движущаяся волна выступает также в роли механического преобразователя непрерывного движения в дискретное. Кстати, использование этого свойства бегущей волны позволило автору создать новые шаговые механизмы.

Характерной чертой волновых движений на теле, способном к деформациям, является то, что его частицы совершают разновременные движения на некоторый постоямный горизонтальный шаг, а тело в целом за один пробег волны от одного его конца до другого также перемещается на такой же шаг. Это движение можно Рассматривать как непрерывное (так как в любой момент времени на нем имеются движущиеся участки), так и дискретное (в любой момент времени существуют .неподвижные участки). Назовем это движение дискретно-волновым. Благодаря тому, что на движущемся теле есть неподвижные участки значительной длины, снижается мощность, необходимая для его передвижения. Это играет решающую роль в обеспечении движения ползающих живых существ: они переносят себя как бы "по частям".

Понятие "бегущая волна деформации" помогает объяснить еще одно биомеханическое явление - перистальтическое движение или движение вязких жидкостей и смесей в эластичных трубопроводах, стенки которых подвержены волновой деформации. Известно, что такой перенос - важнейший биомеханический процесс пищеварительной системы человека и животных. Являясь надежным "насосом без клапанов", он с инженерной точки зрения представляет собой совершенное транспортно-механическое устройство.

Перистальтический трубопровод, заполненный жидкостью, может, как и тело дождевого червя или гусеницы, рассматриваться как деформируемое тело, по которому движутся вынужденные волны деформации сокращения или удлинения. Жидкость, заполняющая эластичный деформируемый трубопровод, при решении кинематических задач может рассматриваться как продольно деформируемый стержень. Участок измененного поперечного сечения (волна) перистальтического трубопровода может также рассматриваться как участок повышенной или пониженной линейной плотности (именно линейной плотности, так как объемная плотность жидкости остается неизменной). В перистальтическом трубопроводе частицы деформируемого тела (жидкости) совершают последовательный процесс малых продольных смещений одного знака, причем выпуклая волна, где трубопровод расширен, имеет повышенную плотность и переносит жидкость по ходу своего движения, а вогнутая, где трубопровод сужен - в противоположном направлении. Выводы о характере перемещения жидкости в перистальтическом трубопроводе подтверждаются экспериментально.

Изучение биомеханических закономерностей дискретно-волнового движения позволило обнаружить его во многих геофизических явлениях и процессах. Ведь внешняя оболочка Земли (литосфера), лежащая на слое пониженной вязкости (астеносфере), может рассматриваться как тонкий слой твердого деформируемого тела, вынужденные волновые деформации которого возникают под действием сил притяжения Луны и Солнца. Известно, что наше светило и естественный спутник образуют на земной коре движущиеся в западном напраалении твердые приливные волны, амплитуда которых составляет 50 сантиметров. Максимумы этих выступов расположены на противоположных сторонах планеты, по оси Земля-Луна. Высота приливной волны, вызванной лунным притяжением, приблизительно в 2,2 раза больше величины перемещения, вызванного солнечным.

Рассмотрение Земли как сферического тела, покрытого твердой тонкой оболочкой, по которой периодически движутся поперечные приливные волны деформации, неизбежно приводит к выводу о возникновении необратимых смещений земной коры в субширотном направлении относительно ее внутренних слоев. Такая моЛель укладывается в схему, которая может рассматриваться как одно из сечений земного шара плоскостью, параллельной плоскости экватора.

В пользу предположения о транспортирующем действии приливных волн говорит и то, что наблюдаемая скорость смещения земной коры, как и общая тектоническая и сейсмическая ее активность, максимальны в экваториальном поясе Земли и математически строго убывают по направлению к полюсам, где они практически не прослеживаются. Это объяснимо с позиций механизма дискретно-волнового движения, так как приливные выступы, образованные под действием Луны и Солнца, максимальны в экваториальном поясе и, убывая, становятся равными нулю на полюсах.

Перепадем закономерности волнового деформационного движения на волновые движения жидкости в открытых водоемах. Поверхностные волны в них во многом сходны с перистальтическими. Отличие в том, что поверхность открытой волны образована силами гравитации, а перистальтической - непроницаемыми эластичными стенками. Последние, генерируя волну, создают также силы сопротивления движению жидкости. Однако при решении кинематических задач, когда силы сопротивленияне учитываются, оба этих движения жидкости кинематически подобны, и обе волны - перистальтическая и открытая - соответствуют бегущим волнам линейной плотности.

Планетарные приливные движения поверхности Мирового океана, являющиеся вынужденными выпуклыми волнами, бегущими на запад, переносят воду в экваториальном поясе в том же направлении, создавая дефицит вод в восточных регионах тропических океанов и избыток - в западных. Это, по-видимому, является основной причиной генерации крупномасштабных пограничных течений, направленных к полюсам у западных берегов океанов и к экватору - у восточных, а также возникновения экваториальных противотечений восточного направления, уравюювающих избыток и дефицит. Действием этого механизма можно объяснить схожесть структуры крупномасштабных течений во всех трех океанах тропического пояса.

Подобное круговое перистальтическое движение очень неустойчиво по направлению, что и было продемонстрировано автором при помощи лабораторного прибора. Модель кольцевого перистальтического канала, заполненного вязкой жидкостью, позволила установить, что небольшие изменения геометрических размеров бегущих волн на стенках этого трубопровода могут приводить к изменению направления движения содержимого канала. Такое устройство дает возможность моделировать смены направлений хода расплавов в земном ядре и, тем самым, объяснить механизм генерации и периодических инверсий или переполюсовок магнитного поля Земли и планет.

Дискретно-волновые движения наблюдаются и при движении элементарных частиц материи. Так, электропроводимость некоторых кристаллических тел представляется .как цепной процесс образования и залолнения вакансий частицами, несущими заряды. Малые смещения частиц тела распространяются в нем с огромной скоростью, в то время, как сами частицы относительно тела движутся дискретно с небольшой средней скоростью, исчисляемой миллиметрами в секунду. Дискретно-волновыми движениями объясняются также явления, связанные с микроперемещениями в кристаллических структурах (явление дислокаций), влияющих на прочностные свойства металлов. В теории дислокации при объяснении сущности явления можно заметить схожесть его со способом передвижения садовой гусеницы.

Столь широкий диапазон явлений, базирующихся на основе одной общей модели бегущего процесса локальных деформаций, свидетельствует о том, что модель описывает фундаментальное физическое явление, которое можно наблюдать в живой и неживой природе. Однако утверждение "можно наблюдать" не означает, что эти явления "бросаются в глаза" неподготовленному наблюдателю. Здесь уместно подчеркнуть справедливость слов А. Эйнштейна: "Только теория решает, что мы ухитряемся наблюдать".

А.И.Добролюбов