А теперь давайте посмотрим, как природа решает проблемы, создаваемые весом тела во время движения.

Каждому из нас хоть раз в жизни приходилось играть с мячом. Представьте, что мы выпускаем мяч из рук, позволяя ему свободно упасть. Он ударится о землю и отскочит вверх - на высоту, которая окажется несколько ниже исходной точки свободного падения. После нескольких отскоков мяч успокоится и останется на земле. В зависимости от твердости поверхности земли и давления внутри мяча часть энергии, возникающей в результате удара, будет поглощена землей и структурой мяча. Вот почему мяч никогда не поднимется на полную высоту.

С другой стороны, выпущенный из рук тяжелый камень поглотит всю силу удара и передаст часть этой силы земле. Хрупкий объект, такой как стакан, просто разобьется.

Человеческое тело не является исключением из числа объектов, подчиняющихся естественным законам природы, которые воздействуют на мяч, камень или стакан. Правда, в отличие от последних природа наделила человеческое тело несколькими приспособлениями, способными гасить энергию удара. К ним относятся ступни ног и их своды, бедра (благодаря рессорным свойствам структуры тазобедренных суставов и их особому расположению, а также способу крепления позвоночника к тазу), круглая форма тазовых костей, эластичные и амортизирующие свойства межпозвонковых дисков и, наконец, свойства «сжатой пружины», которыми обладают изгибы позвоночного столба (рис. 1). Давайте посмотрим, как это происходит.

Одной из самых важных функций стопы, помимо обеспечения контакта между землей и массой тела, связана с ее рессорными свойствами. На рис. 5 показаны точки соприкосновения между передней и задней частью стопы и землей. Соединение этих двух точек (и удержание стопы в изогнутом положении) обеспечивается похожей на толстую волокнистую ленту фиброзной связкой, которая играет роль поглощающей давление рессоры и усиливает эффект погашения воздействующей на землю силы веса тела и обратной силы, направленной вверх. Благодаря этому при контакте стопы находящегося в движении тела с землей сила веса и противодействующая ей сила, направленная от земли, становятся значительно слабее. Вот почему людям, страдающим плоскостопием, трудно ходить и бегать. Этим же объясняется настоятельная необходимость постоянно заботиться о сохранении свода стопы путем правильного подбора обуви.

Каждый, кто когда-нибудь интересовался стрельбой по мишеням, наверняка понимает, почему материал, из которого изготовлен щит за мишенью, должен обладать особыми свойствами.

Если позволить силе удара пули раз за разом воздействовать на одну и ту же точку, то очень скоро материал щита придет в негодность. Изобретательные люди занялись проблемой и придумали для пулеприемника специальную конструкцию из переплетенных спиралевидных структур, отклоняющих направление пули и заставляющих ее двигаться по спирали до тех пор, пока она не остановится. Сила удара пули о поверхность ослабляется настолько, что не вызывает разрушения материала.

Это решение основано на естественном физическом явлении: при воздействии вектора силы на объект круглой формы величина силы непрерывно уменьшается. Человеческое тело использует этот закон природы при любой возможности и в каждой точке, где необходимо изменить направление силы. Самым лучшим и самым успешным примером применения такого инженерного искусства можно считать конструкцию черепа.

Такое же решение используется в конструкции таза и межпозвонковых дисков, которым приходится постоянно иметь дело с продольным воздействием силы. На рис. 6 показана форма тазового пояса и приблизительный механизм распределения нагрузки и разделения момента силы на несколько мелких векторов. Одновременно с тем, как сила веса генерирует энергию, направленную вниз, отражение этой силы от земли создает вектор, направленный вверх по позвоночному столбу. В состоянии покоя величина этих сил минимальна, но во время прыжков, бега и ходьбы она значительно возрастает.

Самое большое значение такое распределение веса имеет для поясничного отдела позвоночника - области, которая выдерживает самые большие нагрузки и больше всего страдает (рис. 27). Вот почему каждому читателю необходимо разобраться в основах своей анатомии, оценить причину столь детального подхода к вопросу и осознать, насколько легко можно поддерживать нормальное функционирование этой области тела.

Человеческое тело сумело успешно провести собственную трансформацию, необходимую для перехода от передвижения на четырех конечностях к более практичному вертикальному положению тела.

При рассмотрении рис. 2, 3 и 4 обратите внимание на следующие моменты.

Позвонок состоит из тела и направленного назад и похожего на рычаг выступа, который называют остистым отростком. Остистые отростки соседних позвонков соединяются толстыми волокнистыми или фиброзными пучками, связками и мышцами. Кроме того, у них с каждой стороны есть костные опорные точки (суставные отростки). Прежде чем остистый отросток соединится с телом позвонка, он раздваивается, образуя дугообразную вилку, которая прикрепляется к телу позвонка с двух сторон. В результате вдоль задней стороны тела позвонка образуется позвоночный канал. Соединяя костные части каждого позвонка с соседними, вверху и внизу, фиброзные пучки и связки создают полностью закрытый и надежно защищенный канал.

Канал заполнен цереброспинальной жидкостью, омывающей спинной мозг и корешки нервов, которые отходят от него и направляются к тканям, которыми они управляют.

На рис. 2 и 3 представлена модель расположения позвонков, спинного мозга и межпозвонковых дисков. Прилегающие к дискам поверхности тел позвонков имеют слегка вогнутую форму, которая снизу служит для дисков своеобразной чашей, и сверху - куполообразной крышей.

На рис. 3 показано отверстие между позвонками и нерв, который отходит от спинного мозга и проходит через волокнистую боковую стенку длинного канала. Эти нервы образуют так называемый спинномозговой нерв, который тянется вдоль позвоночника от шеи до последнего позвонка. Спинномозговой канал защищает самую важную анатомическую часть тела, а вместе с ней цереброспинальную жидкость, которая омывает нервные ткани (головного и спинного мозга).