Инопланетяне и инопланетные общества. Руководство для писателя по созданию внеземных форм жизни (ЛП), стр. 24

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?