К чему был этот экскурс в историю канализации? А просто я хочу, чтобы у вас в голове осталась эта картинка — организм, буквально купающийся в собственных нечистотах и поедающий их. И отравляющийся ими. Эта яркая картинка вам потом пригодится.
В общем, если вы, как Главный конструктор, создаете сложную жизнь из кубиков одноклеточных, вам в вашем первом пробном комочке протоплазмы нужно предусмотреть специальные каналы для транспортировки — туда и обратно. Это будет кровеносная система. По ней пустим баржи, доставляющие товарный кислород до потребителя. Это будут эритроциты. А еще, раз уж у нас теперь есть система путей, пустим по ней боевые отряды лейкоцитов, чтобы быстро перебрасывать в нужное место войска для борьбы с внутренним или вторгшимся врагом.
Но одних внутренних рек мало. Для того чтобы жидкость в каналах двигалась, эволюции нужен был насос, и она такой насос сделала. Причем сделала по всем законам техники — получился отличный такой насосик, как из магазина, — спаренный, двухступенчатый, с клапанами и манжетами.
Сердце.
Со школы мы все знаем, что сердце прокачивает по телу кровь. От сердца ярко-красная, насыщенная кислородом кровь идет по артериям, разветвляясь по более узким руслам вплоть до капилляров. Таким образом происходит транспорт кислорода и питательных веществ к клеткам нашего тельца. Затем по венам негожая темно-красная, почти черная кровь, насыщенная углекислым газом и продуктами клеточного распада, движется обратно к насосу, забегая по пути в легкие и печень с почками, где происходит газообмен и очистка «канализационных стоков» соответственно. Все просто…
Но просто только в идее. А вот с реализацией неожиданно возникают трудности. Которые и пытается разрешить Творец с улицы Молдагуловой. Старик протягивает мне листки с цифрами, а его жена, держась за стул, стоит рядом и переживает за него.
— Не получается! Общая длина сосудов в человеческом теле достигает 100 тысяч километров, — делится знаниями инженер-физиолог. — А мощность сердца — всего от 3 до 10 ватт. Вы здесь никакой нестыковки не видите?
Нестыковку я вижу, но молчу, ожидая продолжения.
— Подобное соотношение не отвечает элементарным гидромеханическим законам! Имея такую мизерную мощность, продавить густую жидкость по десяткам тысяч (!) километров трубок просто невозможно!..
— Капилляры сами засасывают, — кидаю я.
— Хм… У одного из теоретиков физиологии я нашел такую фразу: «Сопротивление венозному притоку крови в сердце не может быть выражено количественно». Это написано в трехтомнике Шмидта и Тевса «Физиология человека». И меня как гидромеханика, помню, написанное немало удивило! Кровеносная система — та же водопроводная или канализационная сеть, то есть сплошные трубы. Никаких проблем с расчетом трубопроводных сетей у человечества давно нет — построены миллионы километров трубопроводов! Спрашивается, почему гидродинамическое сопротивление стальных труб измерить можно элементарно, а сопротивление кровеносных сосудов нельзя? Что за мистическое отношение такое? Я решил разобраться…
— Похвальное желание, — одобрил я, устроился поудобнее и, как говорят в Интернете, запасся попкорном.
Голованов мой интерес почувствовал. Его глаза тоже загорелись:
— Многие врачи, которые сердцем не занимаются, считают, что с теорией кровообращения все в порядке. У других есть подозрение, что теория выстроена не до конца. А вот некий Джон Марпл вообще полагает, что здесь конь не валялся, и решение проблемы кровообращения достойно Нобелевской премии… Давайте для начала посмотрим на то устройство, которое занимается прокачкой жидкости в нашем организме. Сердце давно и хорошо изучено, оно состоит из нескольких отделов — желудочки, предсердия… Но с инженерной точки зрения сердце — это просто комплекс из двух спаренных насосов каждый из которых имеет всасывающую и нагнетательную часть. Один насос стоит в артериальной части, другой — в венозной. То есть мы имеем как бы два сердца — правое и левое. Каждое сердце состоит из двух насосов — в медицине они называются предсердием и желудочком. Медики не знают, почему конструкция именно такая, и до сих пор спорят, зачем нужно предсердие, если основную перекачку осуществляет желудочек, но как технарь я вижу перед собой самой обычный двухступенчатый насос. Предсердие — всасывающая линия, желудочек — нагнетательная. И если врачи хотят понять, почему все так устроено, пусть почитают о преимуществах двухступенчатых насосов перед одноступенчатыми.
Я кивнул. Мне не было жалко ленивых врачей, не желающих читать про насосы. Я просто ждал развязки этой «сердечной драмы».
— Медики представляют себе работу сердца вот так, — Голованов положил передо мной диаграмму давлений в сердце из какого-то медицинского учебника. — Но с точки зрения гидравлики то, что здесь нарисовано, просто чушь. Вот как на самом деле должен работать и работает двухступенчатый насос.
Передо мной появилась другая диаграмма. Она хотя и была похожей, но отличалась от первой довольно существенно. Я снова молча кивнул, стараясь не упустить нить. Голованов продолжал, и я буквально увидел своим мысленным взором, как артериальный насос нагнетает кровь в систему, как она через патрубок аорты и шланги артерий раздается потребителям. Кровяные русла ветвятся, и заканчивается все это капиллярами — такими тонкими, что эритроциты в них застревают. Капилляры пористые, из них в межтканевую жидкость вытекает соленая вода со всякими полезными веществами. То есть клетки нашего тела как бы продолжают плавать в океане, поскольку их по-прежнему окружает жидкая среда, из которой они забирают нужное и в которую «какают» ненужным. С этой точки зрения человек — водяной пузырь с оболочкой, заключающей в себе как бы часть первобытного океана.
— Получается, что кровеносная система разомкнута! — волнуясь, продолжает Голованов. — То, что сердце нагоняет в артерию под давлением 120 миллиметров ртутного столба, в конце пути вытекает в межтканевую жидкость, давление которой 25 миллиметров. А дальше всю гадость, выделенную клетками, надо собрать в венозные капиллярчики, прогнать через фильтры, насытить кислородом в легких, добавить питательных веществ из кишечника и погнать по второму кругу. Но для начала отходы надо всосать в вены из межклеточного пространства. А это нетривиальная задача! Ведь венозное сердце должно работать на всасывание, а всасывающий насос…
— Погодите! — я встал со стула, прошелся по душной комнате с тарахтящим вентилятором, посмотрел на развевающуюся занавеску, на горы книг, лежащие повсюду, и вытер пот со лба. — Погодите. До венозной крови мы еще доберемся. Нам пока нечем гонять артериальную. Вы же говорили, что сердце для такой работы не годится — там всего 10 ватт мощности. Если бы вам, как Создателю, дали техзадание — продавить жидкость в сеть тонюсеньких труб огромной длины, какой мощности насос вы бы поставили?
Голованов покачал головой:
— Я бы не взялся. Сто тысяч километров труб! Гидродинамическое сопротивление в такой системе стремится к бесконечности. Задача не имеет решения: чтобы додавить кровь до капилляров, понадобился бы насос такой мощности, что аорту пришлось бы делать из многослойной стали метровой толщины — как ствол корабельного орудия.
Я остановился и снова вытер пот со лба. Как же здесь все-таки жарко!
— Ну, ладно, а как эту закавыку преодолевают медицинские теоретики? У них ведь есть какое-то объяснение?
Вместо ответа Голованов сунул мне потрепанную медицинскую книжку:
— Полюбуйтесь. Для того чтобы выкрутиться из положения, они отказываются от гидродинамики и используют… электротехнику — закон Кирхгофа! А там складываются величины, обратные сопротивлениям. И у них получается, что сопротивление потоку жидкости в широкой аорте больше, чем в миллионах тончайших капилляров! Абсурдность этого вывода ясна любому сантехнику, но почему-то не ясна академикам медслужбы.
Жидкость и электрический ток уподоблять нельзя, потому что электроны текут в сосудах без стенок — проводниках. И сопротивление проводника зависит в основном от свойств материала. У серебра сопротивление меньше, у свинца больше. Это электротехника. А в случае с жидкостью — совсем другой коленкор: жидкость тормозится именно о стенки трубы! То есть чем меньше просвет и чем больше относительная площадь стенок, тем ужаснее сопротивление. Уменьшите диаметр трубы вдвое, и ее окружность уменьшится тоже вдвое, а вот просвет (площадь сечения) — в четыре раза. В тонких сосудах площадь стенок умопомрачительная, а просвет — мизерный. Лепешки эритроцитов в самых узких местах аж сворачиваются трубочкой и протискиваются через сосудик по одному. Это гидродинамика. И при чем тут закон Кирхгофа?..
