Чувство земли — это производное взаимодействия массы моего тела с массой земли. Моя масса притягивает к себе землю, а земля притягивает меня. Результат взаимного притяжения определяется неравенством наших масс. Как ничтожно, неуловимо движение ко мне земли и как велико и заметно мое стремительное на нее падение! Притяжение к земле мы обозначаем как силу тяжести, и мое взаимодействие с землей определяется этой силой земного притяжения. Я чувствую тяжесть своего тела, а следовательно, и землю. Моя тяжесть прижимает меня к земле.
Я лежу, давление воспринимается чувствующими нервными окончаниями, расположенными в коже ног, туловища, рук, головы. Хорошо, если тяжесть тела распределена равномерно и изгибы ложа повторяют изгибы тела, тогда я почти не чувствую своей тяжести. Но как неприятно она ощутима, если тяжесть тела передается на несколько участков кожи, когда я лежу на выпирающих пружинах старого матраца или на доске!
У каждого из нас есть участки кожи, способные безболезненно и длительно выдерживать давление всей массы тела, — подошвы ног. Когда стоишь, на каждые 3–4 квадратных сантиметра подошвы давит по килограмму. Заложенные в подошве органы чувства давления, привычно воспринимая такую большую тяжесть, вместе с тем не утрачивают тонкости восприятия и очень точно сигнализируют о малейших перераспределениях этой тяжести, о ничтожных наклонах тела, о малейших неровностях почвы. Кожа подошв первая оповещает о взаимодействии массы тела человека с массой земли.
Однако кожа не является специальным органом чувства земного притяжения. Есть другой, более сложный, спрятанный в глубине височной кости, он составляет часть ушного лабиринта и находится рядом с органом слуха — улиткой. Это — вестибулярный аппарат, помещенный в самом начале, в преддверье, в вестибюле внутреннего уха. Там находятся два заполненных жидкостью мешочка. В каждом есть выступ — окончание чувствующего нерва. К этим окончаниям приросли камешки — песчинки, известковые образования, называемые отолитами. Под действием силы тяжести отолиты давят на чувствующие окончания или, наоборот, оттягивают их, смотря по тому, как в данный момент расположены в пространстве отолитовые мешочки.
Но как бы они ни располагались, сила тяжести всегда действует вертикально, всегда направлена к центру земли и поэтому по вестибулярному нерву беспрестанно идут в мозг сигналы, извещающие о местоположении земли относительно головы. Человек обычно ощущает, где низ и где верх, где земля и где небо.
Человек нырнул в воду с закрытыми глазами. Он не видит ни дна, ни поверхности воды. Он не получает сигналов с кожи о том, где мельче и где глубже, потому что различительная способность кожных органов давления для этого недостаточна. И тем не менее ныряльщик безошибочно ориентируется в пространстве и точно знает, где низ и где верх. Эта ориентация основана на показаниях вестибулярного аппарата.
Но если восприятие сигналов, идущих от внутреннего уха, нарушено вследствие заболевания вестибулярного нерва или соответствующих нервных центров, либо если разрушен вестибулярный аппарат, тогда ныряльщик может потерять ориентировку в пространстве. В обычных земных условиях чувство земли возможно и без вестибулярного аппарата. Иначе большинство глухих людей не могли бы ни стоять, ни передвигаться, ни работать. Их выручает масса тончайших органов чувств, расположенных в мышцах, сухожилиях и суставах, — органы мышечно-суставного чувства — чувства движения и положения тела. Малейшее напряжение, сокращение, растягивание мышцы — любое изменение суставных углов — порождает поток нервных импульсов. Попадая в мозг, они сигнализируют о действии и направлении силы тяжести.
Человек стоит в свободной, непринужденной позе. Его руки, подчиняясь земному притяжению, занимают отвесное положение. Сила тяжести стремится вырвать руку из плечевого сустава. Этому препятствуют силы сцепления между поверхностями суставов, и сила атмосферного давления, прижимающего суставы друг к Другу, и силы связок и мышц.
На суставных поверхностях, в связках, в мышцах, в сухожилиях, которые прикрепляют мышцы к костям, расположено бесчисленное количество маленьких органов чувств. Они чутко воспринимают действие механических сил: плотность прижатия суставов друг к другу, величину давления в суставной сумке, состояние натяжения связок и сухожилий, степень растяжения, напряжения и сокращения мышц.
Человек взял в руку какой-либо груз. Тяжесть, действующая на сустав, увеличилась. Изменится соотношение сил, направленных на разъединение и соединение суставов, и это сразу скажется на состоянии органов мышечно-суставного чувства. В мозг прибудут импульсы, сигнализирующие об увеличении действия силы тяжести. Чувство земли станет ярче.
Не только в суставах рук, но и во всех других суставах стоящего человека возникает чувство земли. В одних суставах сила земного притяжения направлена на разъединение сочленяющихся костей, в других, наоборот, на их сближение. Сила сжатия при этом может быть немалой. При спокойном стоянии суставы стопы испытывают силу сжатия, равную половине веса тела, а когда, например, Юрий Власов поднимает рекордный вес штанги, его суставы испытывают дополнительное давление свыше 200 килограммов. С такой же силой штанга стремится сплющить позвонки богатыря. В это время Власов испытывает чувство земли, недоступное никакому другому человеку в мире.
Бесчисленное количество органов чувств рассеяно во внутренних органах — желудке и кишках, сердце и сосудах, печени и селезенке, почках и мочевом пузыре. Многие из них «специализированы» на восприятии действия механических сил и, в частности, силы тяжести.
Я лежал, но вот приподнялся и встал. Это сразу же вызвало перемещение внутренних органов. Сердце повисло на дуге аорты и полых венах и легло на диафрагму. Желудок, печень, кишки — все органы брюшной полости, давившие до этого в направлении спины, стали теперь давить на низ живота. Изменилось направление давления жидкостей тела. Под тяжестью крови набухли вены ног, зато уменьшилось кровенаполнение головы. Внутритканевая жидкость — лимфа — стала застаиваться в нижних конечностях.
Перераспределение жидкостей тела и направления давления внутренних органов вызвало соответствующее раздражение органов чувств, расположенных в сердце, сосудах, желудке, кишечнике. В нервные центры потекли сигналы, информирующие об изменении положения тела в пространстве, показывающие, как расположены сейчас внутренние органы, в каком направлении действует сила тяжести. Все это — составная часть чувства земли. Сила земного притяжения воспринимается каждым органом, каждой тканью — всем телом.
Я не просто подчиняюсь действию силы тяжести. Я не камень, не мертвый предмет. Я живое существо и действую применительно к условиям силой своих мышц. Иногда уподобляюсь неодушевленным предметам и предоставляю силе тяжести свободно исполнять ее обязанности. Подчас я заставляю ее работать на меня, но чаще противодействую силе тяжести и борюсь с нею успешно.
Сила земного притяжения — мой друг и в то же время она мой противник. Чувство земли служит мне для борьбы с источником этого чувства — силой тяжести, которую обозначают словом «гравитация» (от латинского «гравитас» — тяжесть). Не легка борьба с силой земного притяжения. Новорожденный весь во власти гравитационных сил, пассивно лежит на спинке или грудке. Когда мать поднимает ребенка, она поддерживает его бессильно никнущую головку… Но вот настал день, когда голова моя не поникла. Этот день был началом всей последующей борьбы с гравитационными силами.
После того как я научился сидеть, самое замечательное достижение — умение стоять. Никто из моих четвероногих предков, прожив целую жизнь, не умел так стоять на задних конечностях, как это сумел сделать я, не прожив и года. А ведь площадь опоры ног ничтожно мала по сравнению с площадью опоры двуногих животных и птиц! Им легко стоять еще и потому, что центр тяжести тела у большинства из них расположен сравнительно низко. У меня же он очень высок и это создает немалые трудности, чтобы удержать равновесие. Стремясь сохранить вертикальное положение, я поочередно пускаю в ход различные группы мышц ног и туловища и качаюсь из стороны в сторону, вперед и назад. Качание человека, когда он стоит, свойственно не только годовалому ребенку, но и всем взрослым людям. Правда, с возрастом оно становится все менее заметным вследствие все возрастающей способности противоборствовать силе тяжести и все более тонкому чувству земли. Характерно, что этот процесс совершенствования вертикального стояния продолжается 11–12 лет. Лишь в 12–13 лет достигают подростки такой же устойчивости, как и взрослые.