Текст книги "Биотенсегрити. Как работают Анатомические поезда, остеопатия и кинезиология и что может сделать эти техники максимально эффективными"

Сгибатель мышца, которая уменьшает угол в сагиттальной плоскости между костями, соединенными суставом

Седалищная кость парная губчатая кость, участвует в образовании задненижней стенки таза и воспринимает основную нагрузку верхней части тела в положении сидя

Сесамовидная кость кости, подвешенные в более плотных соединительных тканях (то есть все кости)

Сеть тесного мира сложная система, где каждая модульная часть связана со всеми остальными на нескольких уровнях посредством относительно небольшого количества соединений (Также известна как сеть «малого числа рукопожатий» – отражает высокую связанность современного мира. Название возникло в ответ на исследование, показавшее, что даже в большой стране (такой, как США) путь от любого человека к любому, включая президента, не превышает шести-семи рукопожатий-контактов.)

Сигнальный каскад изменение активности одной молекулы, стимулирующее реакцию в отдаленной молекуле через ряд взаимосвязанных шагов

Силы Ван дер Ваальса слабые электромагнитные силы (притягивающие или отталкивающие) между атомами и молекулами

Синергия (анатомическая) суммирующий эффект совместной работы двух мышц, превосходящий сумму их работ по отдельности

Синовиальный сустав область между двумя костями, содержащая синовиальную жидкость и позволяющая движение

Сочленение (сустав) подвижная область между двумя костями, в которой происходит вращение или сдвиг

Стерическое отталкивание (стерический эффект) влияние пространственного объема молекулы на поддержание установленного расстояния от других молекул

Суставная капсула фиброзная соединительная ткань, охватывающая синовиальные суставы

Тетрамер молекула, которая состоит из четырех отдельных частей

Тор геометрическая форма, напоминающая пончик или внутреннюю камеру велосипедного колеса, в центре которой находится гиперболический катеноид

Транскрипция переписывание (перенос) генетической информации с ДНК на информационную РНК

Трансмембранная мембранный белок, который имеет активные центры на обеих сторонах клеточной мембраны

Тример молекула, состоящая из трех субъединиц

Фермент, энзим белковые молекулы, молекулы РНК или их комплексы, ускоряющие химические реакции в живых системах

Фибронектин гликопротеин внеклеточного матрикса, который связывает коллагеновые волокна с интегринами клеточной мембраны

Филоподий нитевидный или волосковидный вырост плазмодия, содержащий микрофиламенты; образует очаговые спайки с субстратом, связывая их с поверхностью клетки, что позволяет клеткам перемещаться по базальной мембране

Фрактал математическая структура с дробным измерением от 1 до 2 или от 2 до 3, поведение которой аналогично поведению самоподобных структур, возникающих (эмерджентных) в биологических структурах в размерах/масштабах разных порядков (от метров до нанометров)

Фуллерен молекула в форме замкнутого выпуклого многогранника, составленная из трехкоординированных атомов углерода, напоминающего геодезический купол, и названная в честь Бакминстера Фуллера

Хиральность закручивание материала влево (против часовой стрелки) или вправо (по часовой стрелке) с образованием спиральности

Хитин природный полисахарид, главный компонент в экзоскелетах членистоногих, таких как насекомые, крабы и лобстеры

Хондроцит основная клетка хрящевой ткани

Частота репрезентация расширяющихся энергетических уровней, используемых Бакминстером Фуллером для понимания взаимосвязи между простотой и сложностью

Четырехглавая мышца (квадрицепс) четырехглавая мышца бедра, которая занимает практически всю переднюю часть бедра

Эластин фибриллярный белок, который позволяет ткани после деформации вернуться к своей обычной форме

Эмерджентное (возникающее) свойство характеристика динамического поведения сложной системы, присущая ее структурной организации в целом, но не присущая ее компонентам по отдельности, проявляющаяся только во время взаимодействий (скрытая при отсутствии динамических взаимодействий)

Эмерджентность (возникновение) характеристика динамического поведения, указывающая на появление у системы свойств, не присущих ее элементам в отдельности, в процессе их взаимодействий друг с другом и с окружающей средой

Эндоскелет механизм, обеспечивающий опору, движение, форму тела за счет внутреннего пространственного каркаса

Эпителиально-мезенхимальный переход процесс, посредством которого эпителиальные клетки теряют свою адгезию друг к другу и становятся мезенхимальными клетками, свободно подвижными и мигрирующими

Эпителий (эпителиальная ткань) это совокупность клеток, тесно прилегающих друг к другу в виде пласта, лежащего на базальной мембране, которые имеют тенденцию выравнивать поверхности клеточного субстрата

Экзоскелет внешний тип скелета, который поддерживает и защищает тело, например свод черепа и хитин насекомых

Введение
Стратегия природы при создании биологического дизайна

Прежде чем погрузиться в изучение новой области, сначала убедитесь, что вы хорошо ее понимаете.

Аноним

Чем бы ни занимался человек, у него есть две основные мотивации – негативная и позитивная. Негативная мотивация – это неудовлетворенность тем, как есть сейчас, достаточно сильная для того, чтобы преодолеть привычки, конформизм, страх осуждения и иметь решимость отказаться от устоявшихся стандартов и догм. Позитивная мотивация – это в первую очередь интерес, влечение к чему-то новому, необычному, более гармоничному.

В истории биотенсегрити и в моей личной истории биотенсегрити-энтузиазма есть и то и другое.

Я начинал как микробиолог, работающий в лаборатории, но желание непосредственной работы с живыми людьми оказалось сильнее, и вот уже более 30 лет я практикующий остеопат. Я много учился, сдал много экзаменов по анатомии, физиологии и организации двигательной функции, но самое главное ощущение, которое возникает, когда начинаешь непосредственно работать с людьми, – это изумление от того, насколько богаче и глубже живой отклик от тела, чем то, что изображено и написано в учебниках.

Я много общаюсь на конференциях и поддерживаю активную переписку со многими коллегами и еще не встречал ни одного человека с клиническим опытом, думающего иначе.

Как же так происходит? Казалось бы, современная анатомия за почти 500 лет своего существования накопила объем знаний, не имеющий себе равных в любой другой сфере. Она классифицировала структуры в соответствии с современными представлениями и пыталась понять их функции с помощью самых новейших технологий. Однако при переходе к функциональной анатомии как попытке оживить весь этот объем фактов биомеханикой самостабилизации и движения, сразу всплывает огромное число противоречий и нестыковок.

Примеры таких противоречий – низведение фасций и другой соединительной ткани до выполнения простых вспомогательных ролей (оболочек и обмоток); приверженность надуманной системе рычагов в позных и двигательных функциях, нагружающей ткани разрушающими напряжением таких величин, которые они попросту не смогли бы выдержать; а также приверженность идеям опорного позвоночного столба; примитивность классификации мышц по простым геометрическим осям и плоскостям «работы» и т. д.

Все эти идеи были выдвинуты во времена, когда практически не было серьезной альтернативы простым строительным и механическим аналогиям. Но получилось так, что это упрощенное понимание оказалось удивительно живучим и сохранилось до наших дней. К сожалению, попытка упростить понимание живых организмов до строительно-машинных аналогий и избыточный фокус на прямом импорте инженерно-физических формул привели к тому, что академическая биомеханика оказалась в сложном положении. С одной стороны, конечно, благодаря новым материалам и компьютерным расчетам за последние 50 лет произошла настоящая революция в протезировании конечностей и суставов.

Однако за эти же 50 лет инженерно-расчетная биомеханика фактически никак не повлияла на методы лечения, профилактики и реабилитации заболеваний и дисфункций костно-мышечной системы. Именно в этом состоит главная негативная мотивация в поиске альтернатив: «С биомеханикой и основанной на ней функциональной анатомией что-то сильно не так! Они не помогают, а скорее мешают клинической практике!»

Спросите любого специалиста в области мануальной медицины, остеопатии, физиотерапии, двигательных практик, фитнеса: что главное? Умение высчитывать углы и оси или, чтобы помогать клиентам и пациентам, нужно научиться видеть и ощущать?

Но, с другой стороны, на одном только ощущении и накопленной интуиции, без теоретической поддержки и помощи в формировании большой картинки того, как на самом деле работает тело человека, тоже сложно!

Более того, за последние 10–15 лет наше представление об анатомии радикально расширилось благодаря новым методам визуализации и компьютерного моделирования.

Среди главных изменений – понимание повсеместности и важности фасциальной системы. От пальцев ног до самой макушки! На всех масштабах и размерах фасция – это единая сеть передачи натяжений, а не просто оболочки и волокна, которые раньше просто счищались скальпелем как малозначимые.

Однако эта же фасциальная революция означает и другое – исчезновение четких границ между анатомическими структурами, которые перестали быть однозначными до той степени, что они смешиваются друг с другом (Guimberteau & Armstrong, 2015; Stecco, 2015). Тем удивительнее, что такое, казалось бы, смешение анатомических элементов, наблюдаемое нами извне, в реальной внутренней функциональной анатомии организма не вносит никакой неразберихи и не является препятствием к его полноценному функционированию.

Представьте себе, что произошло бы, если подобная нечеткость и смешение границ образовались бы в рукотворных инженерных механизмах. Очевидно, что их функция была бы сразу утрачена. Однако в отличие от машин живые реальные анатомические структуры просто «не обращают внимания» на такое смешение!

Это означает, что, к сожалению, простая и привычная геометрия Евклида и основанные на ней инженерно-расчетные формулы не дают нам инструментария для того, чтобы продуктивно работать со столь сложной реальностью, как анатомия внутреннего устройства живых организмов.

Что же делать? Есть только два пути.

Первый путь, исторически избранный функциональной анатомией и расчетной биомеханикой, заключался в отрицании сложности биологической реальности и упрощении ее до того примитивного представления (биологического аналога машины), которое поддается непосредственному восприятию и простым инженерным расчетам. Однако очевидно, что этот путь принципиально ошибочен, он ведет в тупик и заставляет нас принимать неверные клинические решения. Такая «инженерность» создает иллюзию понимания, приводящую к снисходительному «мы знаем лучше», «расчеты показали, что природа механически неэффективна», а также к неоправданному желанию улучшить, исправить и починить природные решения, за которое природа нас рано или поздно наказывает.

Второй путь, новый, неизмеримо более сложный, но единственно верный. Он заключается в том, чтобы признать реальную сложность биологических систем и анатомических структур и отказаться от попыток втиснуть эту сложную и тонкую реальность в игольное ушко простых инженерных шаблонов. А это значит, что нам необходимо открыть поиск такого научного инструментария, который позволит начать понимать «смешанную», переменчивую, спутанную внутреннюю реальность живых организмов.

Чтобы правильно понимать здоровье, дисфункцию и болезнь в свете новых анатомических знаний об интегративности и смешанности фасциальной системы (в более общем виде, внеклеточного матрикса), мы должны сначала изучить, как организовано само тело (как построена система), как оно работает изнутри, вживую! А это, в свою очередь, означает, что начинать нужно с самого начала, по-фуллеровски, с того, чтобы пересмотреть самые основы наших знаний и натурфилософии науки.

Чтобы понять, что же не так с существующим подходом к биомеханике, необходимо протянуть нить через историю.

Современная биомеханика оформилась как академическая наука примерно в 1960-х годах с появлением первых компьютеров, а значит, и возможности сложных расчетов. Однако ее корни намного глубже и уходят на сотни лет назад в эпоху Ренессанса.

Итальянский Ренессанс стал свидетелем резкого роста анатомических и биомеханических знаний, которые сегодня составляют основу современного научного мышления. Но есть проблема. Классические законы и теории, разработанные на основе этого знания, в основном опираются на поведение неодушевленных предметов и искусственно спроектированных, инженерно собранных машин, в то время как все представления о том, как организуются живые структуры, по-прежнему остаются неполными. Редукционистские методы науки продолжают заглубляться во все более мелкий масштаб, дойдя уже до нанометров, и концентрируют свои усилия на генетическом коде, молекулярных путях и биохимии, но при этом они в значительной степени игнорируют простоту, которая лежит в основе самоорганизации и движения, поскольку это слишком просто (Noble, 2017).

В этой книге предлагается другой путь к пониманию анатомии и устройства живых организмов. Биотенсегрити – это интерпретация биомеханики через понятийный аппарат и инструментарий синергетики Р.Б. Фуллера и его концепции тенсегрити как структурного воплощения синергетики в природе.

Концепция тенсегрити (tensional integrity – самонатяженной самонапряженной самоустойчивой структурной интеграции) как архитектурного принципа существует с середины XX века, и интерес к ней растет. Начав свой путь как новая архитектурно-художественная форма, сегодня тенсегрити как принцип структурного проектирования стал важным элементом самых передовых отраслей архитектуры и робототехники, предназначенных для исследования космоса. И, что еще важнее, тенсегрити привлекает все возрастающее внимание и интерес биологов, клиницистов и специалистов по спортивной подготовке, стремящихся к лучшему пониманию функциональной анатомии и движения.

Тенсегрити-подход моделирует биологию новыми способами и образами, которые в прошлом было невозможно сформулировать или представить. Однако достаточно долго ее применимость к биологии оспаривалась то как слишком простая, то как слишком сложная, а иногда и одновременно.

Поэтому для того чтобы продуктивность тенсегрити-подхода смогла быть оценена по достоинству, потребовалось достаточно продолжительное время.

Однако по мере того как к началу XXI века все больший вес стали приобретать новая математика и физика нелинейных, сложных, динамических систем, это придало новый импульс тенсегрити-подходу как способу их моделирования.

Биотенсегрити-интерпретация биомеханики отличается от старых стандартов тем, что в первую очередь опирается на фундаментальные правила новой нелинейной физики сложности, из которых далее уже вытекает все остальное, и тем самым она представляет собой сдвиг парадигмы в наших представлениях о человеческом теле.

Она признает, что сложные живые структуры являются результатом совместного действия нескольких основных принципов самоорганизации и что природная стратегия биологического дизайна уже встроена во внутреннюю динамическую архитектуру системы.

Поэтому биотенсегрити ищет принципы построения внутреннего пространственного каркаса организмов, которые не были бы застывшими во времени аналогами строительных конструкций и механизмов, а могли динамично адаптироваться к разнообразию масштабов и взаимодействий, в которых формируется живая природа.

Концепция биотенсегрити зародилась в 1970-х годах. Ее основатель, хирург-ортопед Стивен Левин (Stephen Levin) к тому периоду не только имел более 20 лет клинической практики, но и был хорошо знаком с основателями современной клинической биомеханики, в частности с Элом Бёрштейном (AI Burstein). В 1960-х годах он был одним из первых в США хирургов-ортопедов, проходивших расширенный курс повышения квалификации по этой новой тогда специализации, которая только зарождалась как самостоятельная дисциплина.

Однако результат этой стажировки у корифеев инженерно-расчетной биомеханики оказался ровно противоположным. Имея возможность учиться у первоисточника, а затем, углубившись в изучение этой дисциплины самостоятельно, Стивен Левин был неприятно удивлен слабостью ее понятийной базы. Ученые-биомеханики намного больше интересовались импортом формул и удобством расчетов, чем соответствием их новой науки клинической практике и живой анатомической реальности.

Все то, что он наблюдал за операционным столом и в мануальной медицине, очень плохо втискивалось в узкие рамки биомеханической теории и следовавших из нее выводов.

Поэтому уже в 1960-е годы он начал систематизировать свои наблюдения, которые противоречили традиционной биомеханической теории, и озадачился поиском понятийного аппарата, который помог бы найти им более непротиворечивое объяснение. Его собственные слова по этому поводу вы можете прочитать в его предисловиях к первому и второму изданиям этой книги, и, кроме того, на ее страницах мы будем неоднократно возвращаться к истории возникновения биотенсегрити.

После нескольких лет активных поисков более сильного понятийного аппарата и инструментария С. Левин пришел к выводу, что именно тенсегрити-подход описывает биологическую пространственную организацию, включая процесс ее формирования намного адекватнее, чем стандартная биомеханика, причем на самых разных масштабах – от клетки до многотонных и многометровых динозавров.

В конечном итоге это привело к введению термина «биотенсегрити», позволившего отличать эту новую интерпретацию in vivo анатомии от инженерно-расчетной биомеханики, основанной на прямом импорте формул и соотношений из технологий строительных конструкций и механизмов (Levin, 1981). Более подробный рассказ об этом будет в главах 4, 6–9.

Примерно в то же время Дональд Ингбер, клеточный биолог, исследующий влияние физических сил на раковые клетки, также осознал, что тенсегрити-подход дает наилучшее объяснение их поведению и изменению, и посредством эксперимента подробно описал большую часть механики и биохимии, лежащих в основе клеточной функции (Ingber et al., 1981). Более подробно об этом в главе 5.

Оба автора рассматривают биотенсегрити применительно к так называемой гетерархической (образованной взаимопересекающимися, и одновременно сосуществующими структурами управления) организации живых систем, начиная от молекул и заканчивая всем телом, и писали об этой концепции на протяжении многих лет.

Кроме того, и другие авторы внесли свой существенный вклад, продвигая вперед наше новое понимание физиологии тела, включающее замкнутые кинематические цепи, мягкие материи и теорию систем, и т. д. и объединяющее в себе простое и сложное.

Биотенсегрити описывает взаимоотношения между всеми частями организма и механической пространственной системой, которая объединяет их в целостную функциональную единицу. Она исследует морфологическую сложность через геометрию ее архитектуры, признавая в ней простую и энергоэффективную организацию, которая совершенствовалась на протяжении сотен миллионов лет. Это постоянно развивающаяся система, которая позволяет каждой части существовать, интегрироваться и двигаться с минимальными усилиями и обеспечивает ту процессную динамичность во времени, которую мы называем жизнью.

Заканчивая введение, хочу напомнить о позитивной мотивации к интерпретации функциональной анатомии через тенсегрити.

Тенсегрити – это завораживающе увлекательно! Можно спорить о внешней красоте тенсегрити-моделей, но их внутренняя красота и богатство их динамических откликов неоспоримы!

Поэтому первые три главы этой книги вводят читателя в этот интереснейший мир и в скрытые в нем гармонии.

1. Тенсегрити

Физическая Вселенная – это самогенерируемый процесс, управляемый сложной совокупностью скрытых, невесомых, обобщенных принципов.

Р. Бакминстер Фуллер (1975, 220.05).

Ключевые моменты: история, происхождение и основные идентификаторы тенсегрити-структуры.

Начало

Термин «тенсегрити» является сокращением комбинации слов tension (натяжение) и integrity (целостность). Его ввел в 1950-х годах знаменитый американский архитектор и один из пионеров теории систем Р. Бакминстер Фуллер (1895–1983). Для Р.Б. Фуллера понятие «тенсегрити» было неразрывно связано с его теорией синергетики, над которой он работал начиная с 1930-х годов и до конца жизни.

Однако непосредственное тенсегрити-воплощение в материале, завершившее оформление и визуализацию всей концепции синергетической геометрии Р.Б. Фуллера (рис. 1.1), создал его ученик, скульптор Кеннет Снельсон (Heartney, 2009, с. 20).

Примечание редактора

Р.Б. Фуллер рассматривал тенсегрити в первую очередь как базовую единицу синергетической геометрии, воплощающую баланс невидимых сил натяжения и сжатия в формате целостного, замкнутого самого на себя (самозамкнутого), самонапряженного и самонатяжного механического контура. Для нас неудивительно, что энергия ненаблюдаема сама по себе, но проявляет себя наблюдаемыми материальными воплощениями при взаимодействиях. Аналогичным образом Фуллер понимал тенсегрити как операционную единицу синергетических структур и меру их взаимодействий на разных уровнях архитектоники и материальных воплощений.

Поэтому для русского перевода мне пришлось использовать целое семейство тенсегрити-терминов.

Тенсегрити-структуры (т-структуры) – это аналитические архитектурные единицы, своего рода кванты синергетической геометрии, через которое анализируются скрытые за кадром процессы синергии. Т-структуры описываются геометрическим языком как т-формы – тенсегрити-тетраэдр, тенсегрити-октаэдр, тенсегрити-тетраспираль и т. д., но при этом содержательно принципиально отличны от стандартных геометрических объектов и фигур того же названия (подробнее об этом в главе 2).

Тенсегрити-воплощение (т-воплощение) – это частная реализация тенсегрити-структуры через конкретные тенсегрити-конструкции (т-конструкции), или тенсегрити-модели (т-модели), использующие разные материалы; варианты сборки в самозамкнутость; уровни интенсивности самонатяжения; различные размеры и формы элементов и т. д.

Рис. 1.1. Изображение ранней икс-образной конструкции Снельсона, 1948 год.

Таким образом, у тенсегрити-структур может существовать огромное множество различных тенсегрити-воплощений через разнообразные тенсегрити-конструкций, позволяющих нам визуализировать, акцентировать и изучать различные частные аспекты синергетических процессов через тенсегрити-моделирование (т-моделирование); либо извлекать практическую пользу из понимания т-структур через тенсегрити-конструирование (т-конструирование).

Ключевая идея тенсегрити-моделирования заключается в следующем.

И теперь можно акцентировать внимание на, пожалуй, главном моменте, вокруг которого строится вся эта книга.

Да, безусловно, тенсегрити-конструкции – это рукотворные, специально инженерно спроектированные сборные конструкции из подручных материалов. Конечно же, они не являются по-настоящему естественными, самовозникающими и самоорганизованными, как те системы, что мы наблюдаем в живой природе. Более того, они выглядят настолько необычно, что воспринимаются нами не просто рукотворными, а нарочито искусственными. В этом и заключается связанный с т-моделированием подвох и когнитивный диссонанс.

Все мы выросли в типовой инженерно-строительной среде и привыкли воспринимать обычные здания и механизмы как рукотворные, но вполне привычные. Поэтому нам намного легче допустить мысль о моделировании природных процессов именно через привычные, строительно-машинные аналогии и расчеты, чем через такую вычурную экзотику, как тенсегрити-модели. Нам интуитивно кажется, что эта интересная, но странная штука уж точно не имеет никакого отношения к природе!

Однако парадокс как раз в этом и состоит – именно очень экзотические искусственные тенсегрити-воплощения НАИЛУЧШИМ ОБРАЗОМ иллюстрируют динамическое поведение настоящих природных систем, самоорганизующихся естественным образом, как синергетические тенсегрити-структуры.

В то время как «нормальные» аналогии с «полезными» сборными конструкциями и механизмами, на которых основывается инженерно-расчетная биомеханика, не просто не очень точны, а грубо ошибочны! Удивительно, но это так! Тенсегрити – это не дизайн, а открытие!

Иллюстрации и доказательства в пользу такого расширенного понимания тенсегрити и вытекающего из него биотенсегрити-подхода и составляют основное содержание этой книги.

Самым первым целенаправленным тенсегрити-воплощением была конструкция Кеннета Снельсона, созданная им в 1949 году по техническому заданию Р. Бакминстера Фуллера. (Об этой истории будет подробно рассказано ниже). Она представляла собой комбинацию элементов сжатия (распорок), которые словно плавали в самозамкнутой сети натянутых тросов.

По факту конструкция Снельсона представляла собой две икс-образные деревянные распорки, которые не соприкасались друг с другом ни в одной точке, при этом одна из них была подвешена в воздухе и удерживалась на месте натянутыми нейлоновыми тросами.

К. Снельсон описывал это так: «Эту скульптуру можно вывести даже на орбиту в космическом пространстве – она [все равно] сохранит свою форму. Ее силы заперты и закольцованы изнутри. Эти механические силы – сжатие и натяжение, или давление и тяга – являются чистой энергией и невидимы подобно тому, как невидимы магнитные или электрические поля» (Heartney, 2009, с. 20).

Примечание редактора

Любые конструкции, собираемые в гравитационном поле Земли, интегрируют в себя силы реакции опоры, а также угловые и изгибающие моменты, связанные с их размерами, весом и относительным положением их элементов по отношению друг к другу. Поставьте друг на друга два камня – на Земле из них можно создать весьма устойчивую сборную конструкцию, даже не применяя цемент, клей, болты или другие варианты принудительного скрепления между собой. Интеграция сборной конструкции из двух камней обеспечивается силой тяжести и балансом пропорциональных ей сил реакции опоры и угловых моментов, зависящих от веса, формы и расположения камней. Однако в невесомости такая сборная конструкция не соберется, она просто рассыплется.

Тем и удивительна тенсегрити-конструкция, что она самостабилизируется исключительно внутренними силами, без участия внешних. Более того, она способна противостоять деформации даже под воздействием внешней нагрузки, в десятки раз превышающей ее вес. Именно эта способность к внутренней самостабилизации без совершения работы и траты энергии и вызывает такой интерес к тенсегрити, как подсказка о том, каким образом биологические организмы сочетают самоустойчивость (самостабилизацию), подвижность и экономию материалов одновременно.

При разговоре о невидимых силах может создаться впечатление, что концепция тенсегрити в чем-то эзотерическая, что совершенно неверно. Дело в том, что в традиции стандартной геометрофизики мы привыкли работать со свободными физическими силами, то есть взаимодействиями, легко проходящими через границу структуры как внутрь, так и наружу, меняя свой статус между внутренними и внешними. Именно это отражается в структурном анализе сборных конструкций, проводимом через так называемую диаграмму сил в состоянии покоя (Free Body Diagram). То есть собственно граница структуры условна как ситуативное и в первую очередь математическое разграничение между внутренними и внешними силами, и поэтому часто так и называется виртуальной. Иначе говоря, сами элементы рукотворной сборной конструкции физически первичны и относительно устойчивы, а комбинации между ними изменяемы и зависят от действия в первую очередь внешних сил.

В естественной, самоорганизующейся тенсегрити-структуре – наоборот: внутренние силы натяжения и сжатия заперты внутри нее, почти никак не проявляясь вовне, поэтому ее сложно понять через привычные образы и категории.

Примечание редактора

В мировоззрении Р.Б. Фуллера любая, даже самая простая природная сборная структура, это не меньше, чем синергетическая система. Его синергетическая гипотеза состоит в том, что в природе элементы не существуют по отдельности, а всегда «захватываются» структурами/системами или объединяются в них, в количестве не меньше двух. Такое объединение создает для них синергетический довесок, выгоду по сравнению с отдельностью и бесструктурной разрозненностью. Как только эта синергетическая выгода внутри структуры исчезает, она перестает существовать как целое и распадается.

Именно синергетические энергоструктуры либо захватывают элементы и доли пространства внутрь себя, либо дифференцируются и порождают элементы внутри себя из захваченных квантов энергии-пространства для повышения внутренней синергии.

Поэтому для Б. Фуллера граница природной структуры не математически ситуативна, а природно фундаментальна и сильна в том смысле, что взаимодействие между элементами структуры-системы внутри границы всегда намного «сильнее», чем взаимодействие между внешней стороны границы и окружающим пространством-средой. Это своего рода синергограница, ориентированная к внутреннему объему; и – от внешней поверхности.

По Фуллеру, все природные структуры и системы устроены именно таким внутренне ориентированным синергетическим образом.

Тенсегрити-структуры – наглядная и осязаемая иллюстрация для этого, на первый взгляд, абстрактного тезиса.

Тенсегрити-структуры действуют одинаково в любом положении независимо от направления действия силы тяжести; а методы, используемые при т-конструировании, отличаются от тех методов, которые применяют в традиционном строительстве. Т-конструкции прочны, легки и эластичны. При этом, с одной стороны, для изменения их формы достаточно минимального усилия, а с другой – они способны сами собой возвращаться в исходное положение устойчивого равновесия. Такое динамическое поведение этих структур можно назвать суперстабильностью. Они также очень эффективны с материальной и энергетической точек зрения и обладают нелинейными вязкоупругими свойствами (Juan & Tur, 2008; Skelton & de Oliveira, 2009).

Итак, динамическое поведение т-структур очень похоже на динамическое поведение биологических структур и систем, что позволяет лучше его понимать. Такой подход и к биологии в целом и к функциональной анатомии человека в частности получил название «биотенсегрити».

Сегодня все чаще признается, что именно биотенсегрити-подход наиболее всесторонне и глубоко объясняет механику опорно-двигательного аппарата и двигательные функции биологических организмов: их самобалансировку и самоустойчивость; работу фасциальных сетей динамического натяжения; а также энергоэффективную организацию интегрированной двигательной системы. Биотенсегрити изучает поведение и эволюцию природных форм через их синергетическую геометрию и показывает, как с помощью простейших моделей можно лучше понять даже самый сложный организм. Хотя в данной книге мы объясняем биотенсегрити-подход, рассматривая самые разные области биологии, но на практике основной упор в биотенсегрити делается на анализ анатомии и опорно-двигательных функций человека.