Физика и жизнь

Я дышу, как и все другие люди. Наш организм нуждается в молекулах кислорода и получает их из окружающего воздуха. При каждом выдохе мы избавляем организм от углекислого газа. Каждый из нас существует в собственной, личной системе жизнеобеспечения, коей есть наше тело. Оно представляет собой сочетание внутреннего содержания и наружной оболочки. Внутреннее содержание может выполнять множество функций, однако лишь при условии определенной «подпитки» извне, а это энергия, вода и молекулярные строительные блоки, необходимые человеческому организму. Дыхание – лишь один из маршрутов, по которым она осуществляется. Процесс дыхания восхитителен сам по себе: вы расширяете грудную клетку, увеличиваете объем легких – и огромное множество микроскопических молекул воздуха, пребывающих поблизости вашего рта, проталкивается в ваши дыхательные пути воздухом, находящимся дальше от вас. Вдохните глубже – и ваши легкие расширятся еще больше, создавая пространство для поступления большей порции воздуха, которая вступит в соприкосновение с крошечными структурами в ваших легких. Затем, когда вы расслабите мышцы, окружающие вашу грудную клетку, ваши ребра сожмутся, объем легких сократится и под действием возросшего давления молекулы воздуха, содержащиеся в легких, устремятся наружу и снова окажутся в окружающем воздухе. Кислород – не единственный вид молекул, попадающих в ваши легкие и используемых организмом. Когда воздух проходит мимо рецепторов, расположенных в верхней части носа, какая-то часть из множества молекул, соударяющихся со стенками, сталкивается с более крупной молекулой, прикрепленной к стенке, и входят в нее, как ключ в замок. Клетка рецептора фиксирует удар молекулы, попадающей в нее. Это начальная стадия обоняния: попадание в нужное место небольшого количества молекул определенного типа. Теперь внутренняя составляющая вашего организма получила какую-то информацию о том, что происходит снаружи.

Человеческое тело – это огромное множество хорошо скоординированных клеток (согласно самым последним подсчетам их количество составляет примерно 37 триллионов), каждая из которых представляет собой крошечную фабрику. Каждая отдельно взятая клетка нуждается в подпитке. Кроме того, ей требуется безопасная и комфортная среда: надлежащая температура, уровень pH и уровень влажности, поскольку человеческому организму постоянно приходится приспосабливаться к изменчивым окружающим условиям. Если вы проводите много времени в теплом помещении, то молекулы, расположенные вблизи вашего кожного покрова, колеблются быстрее, так как получают больше энергии. Если бы эти колебания передавались глубже в ваше тело, они нарушили бы нормальное функционирование клеток организма. Таким образом, когда вы находитесь в теплом помещении, вам необходимо отдавать энергию. На первый взгляд это не должно составлять проблемы: в теплом помещении молекулы воды легко испаряются, забирая с собой энергию, а организм человека содержит очень много воды, которая может испаряться. Однако она не торопится его покидать, потому что ваше тело водонепроницаемо. Человек нуждается в потении.

Ваша кожа имеет очень тонкий слой жирных молекул, расположенный непосредственно под ее наружными клетками и исполняющий роль барьера, который препятствует выходу/поступлению жидкости в организм. Но когда вы находитесь в теплом помещении, в вашем кожном покрове (в упомянутом выше барьере) открываются туннели, так называемые поры. Пот просачивается через них, проникает в водозащитный слой и выходит наружу. Отдельные молекулы воды соударяются друг с другом и теплой поверхностью кожи до тех пор, пока самые энергичные не вырвутся наружу. Одна за другой они выходят в окружающее пространство, в результате чего ваша кожа охлаждается. Когда она достаточно охладится, поры закроются и кожа снова станет водонепроницаемой. Водонепроницаемость кожи препятствует не только свободному проникновению воды в ваше тело, но и ее свободному выводу из него, поскольку внутренний резерв воды в организме весьма ограничен. Вода в нем переносится потоком крови – внутренней системой снабжения, распределяющей ресурсы организма между разными органами и клетками. Эта система снабжения должна работать непрерывно, обеспечивая нормальную жизнедеятельность всех клеток. Каждый из нас может убедиться в ее функционировании, просто пощупав свой пульс.