Що мені дало вимірювання алюмінієвого стрижня в обох положеннях? Багатенько! По-перше, це свідчить про те, що я зміг виміряти довжину з точністю приблизно до 0,1 сантиметра. Але не менш важливо довести студентам, що я їх не обманюю. Припустімо, що для горизонтальних вимірювань я навмисно взяв рулетку з неправильно нанесеними поділками це було б жахливо й дуже непорядно. Наочно демонструючи,
що обидва вимірювання дають однаковий результат, я доводжу свою чесність як науковця.
Потім я запрошую добровольця, вимірюю його зріст, коли він стоїть, і записую число на дошці 185,2 сантиметра, звісно, плюс-мінус 0,1 сантиметра з урахуванням похибки. Тоді я допомагаю йому лягти на мій стіл, оснащений вимірювальним приладом, схожим на гігантську деревяну лінійку для стопи, яку використовують взуттьовики, тільки я вимірюю замість стопи зріст людини. Я жартую про те, як йому зручно, і вітаю його з тим, що не кожен має честь принести себе в жертву науці. Від цього він трохи ніяковіє. Які ще сюрпризи я приготував? Я щільно підсуваю деревяний трикутний брусок до голови добровольця, і поки він лежить, записую на дошці нове число. Отже, тепер у нас два результати, кожен із похибкою приблизно 0,1 сантиметра. То що ми отримали?
Вас це, мабуть, здивує, але результати відрізняються на 2,5 сантиметра, звісно, плюс-мінус 0,2 сантиметра. Я змушений зробити висновок, що хлопець, який лежить, справді вищий принаймні на 2,3 сантиметра. Я повертаюся до свого студента, і повідомляю, що коли він спить, то десь на два з половиною сантиметра вищий, ніж коли стоїть, і це мій найулюбленіший момент заявляю: «Бабуся мала рацію! Як завжди!».
Ви сумніваєтеся? Що ж, виявляється, моя бабуся була спостережливішою, ніж більшість із нас. Коли ми стоїмо, мякі тканини між хребцями стискаються під дією сили тяжіння, а коли лягаємо, хребет розтягується. Ситуація здається очевидною, коли про це знаєш, але чи змогли б ви це передбачити? Насправді цього ефекту не спрогнозували навіть учені з NASA, коли планували перші польоти в космос. Астронавти скаржилися, що в космосі їхні скафандри стали затісними. Пізніші дослідження, здійснені на орбітальній станції Skylab, показали, що всі шість астронавтів, які брали участь у місії, стали приблизно на 3 відсотки вищими для зросту 182 сантиметри це трохи більше ніж 5 сантиметрів. Ураховуючи цю особливість, зараз скафандри роблять більшими.
Бачите, скільки цікавого можна дізнатися, якщо правильно все виміряти? На тій само лекції, на якій я підтверджую слушність бабусиної думки, я з великою насолодою вимірюю дуже дивні предмети. І все це для того, щоб перевірити одне припущення уславленого Галілео Галілея, батька сучасної науки й астрономії. Якось він запитав себе: «Чому найбільші ссавці саме такого розміру, а не ще більші?». І він припустив, що коли тварина стане занадто великою, її кістки зламаються. Прочитавши це, я страшенно захотів зясувати, чи справді він має рацію. Інтуїтивно відповідь здавалася правильною, але я мав перевірити.
Я знав, що у ссавців основне навантаження припадає на стегнові кістки, тому вирішив виміряти їх у різних тварин і порівняти. Якщо Галілей мав рацію, стегнові кістки велетенського ссавця будуть недостатньо міцними, щоб витримувати його величезну вагу. Зрозуміло, що міцність кістки залежатиме від її товщини. Товщі кістки витримують більшу вагу це очевидно. Що більша тварина, то міцнішими мають бути її кістки.
Крім того, стегнові кістки більшої тварини будуть довшими, це безперечно. І я зрозумів, що можу перевірити припущення Галілея, порівнюючи довжину і ширину стегнових кісток у ссавців різного розміру і ваги. Згідно з моїми підрахунками, які заскладні, щоб заглиблюватися в них (вони детально розписані в додатку 1), якщо Галілей не помилявся, то зі збільшенням розміру тварин товщина їхніх стегнових кісток має зростати швидше, ніж довжина.
Наприклад, я підрахував, що коли одна тварина в пять разів більша за іншу а отже, її стегнові кістки будуть у пять разів довші, то товщина має зрости приблизно в 11 разів.
Це означає, що в якийсь момент товщина кістки дорівнюватиме довжині, або навіть стане більшою, і ми отримаємо зовсім не пристосованих до життя ссавців. Такі тварини точно б не пройшли природного добору, і тоді це могло б бути поясненням, чому обмежено максимальний розмір ссавців.
Отже, передбачення було таке: товщина кістки зростатиме швидше, ніж її довжина. Тепер розпочинається найвеселіше.
Я вирушив у Гарвардський університет, де зберігається прекрасна колекція кісток, і попросив показати стегнову кістку єнота і коня. Виявляється, кінь приблизно в чотири рази більший за єнота, і, відповідно, стегнова кістка коня (42,0 ± 0,5 сантиметра) майже в три з половиною рази більша за кістку єнота (12,4 ± 0,3 сантиметра). Поки що все гаразд. Я підставив числа у свою формулу і розрахував, що стегнова кістка коня має бути приблизно вшестеро товща за кістку єнота. Коли я виміряв товщину кісток (із похибкою приблизно 0,5 сантиметра для єнота і 2 сантиметри для коня), виявилося, що коняча кістка в пять разів товща, плюс-мінус