Формула шага

Л. ЧХАИДЗЕ, С. ЧУМАКОВ

ФОРМУЛА ШАГА

От авторов

Эта книга рассказывает о жизни и научной деятельности члена-корреспондента Академии медицинских наук СССР, лауреата Государственной премии Николая Александровича Бернштейна, крупного ученого-физиолога, сыгравшего решающую роль в создании учения об управлении движениями, которое имеет важнейшее значение для спортивных тренировок.

Объем рукописи не позволяет создать подробную научную биографию Н. А. Бернштейна. Это дело будущего. Задача авторов более скромная — рассказать о важнейших вехах его жизни и деятельности, проследить формирование как ученого, постараться показать, что дали науке и практике работы Н. А. Бернштейна.

Авторы искренне благодарят Татьяну Сергеевну Попову, многолетнюю сотрудницу Н. А. Бернштейна, за помощь, оказанную во время работы над книгой.

Ночные старты

Минул всего год, как Серафим Знаменский впервые выступил на легкоатлетических соревнованиях. И вот уже за плечами всесоюзный рекорд в беге на 5000 метров. Честно говоря, Серафим никак не мог привыкнуть к шумной славе, вдруг окружившей его. Было даже неловко читать статьи, где тебя сравнивали с героями пятилетки, называли ударником спорта. Журналисты, нацелив «вечные перья» в блокноты, допытывались, собирается ли он взять на себя смелость побить рекорд чемпиона мира Жюля Лядумега и когда?

Серафим никаких обязательств ни брать, ни давать не хотел. Мялся, уходил от ответа. Недовольные журналисты прятали блокноты в карманы...

Чемпион мира француз Жюль Лядумег в те осенние дни 1934 года был как раз в Москве. Институт физкультуры время от времени приглашал известных спортсменов, чтобы в спокойной, так сказать, «домашней» обстановке обстоятельно познакомиться с техникой сильнейших атлетов мира. На то были особые причины. Молодой советский спорт делал свои первые шаги на мировой арене. Чтобы догнать и перегнать, полезно было сперва поучиться на лучших образцах.

Жюль Лядумег усердно исполнял роль заезжей звезды: обстоятельно рассказывал о своем пути в большой спорт, о системе тренировок, на институтском стадионе демонстрировал технику бега.

Серафим вместе с братом Георгием, тоже легкоатлетом, не пропускали ни одной тренировки, ни одной беседы с Лядумегом, но до конца разобраться, чем же все-таки берет француз, не могли. Вроде и ростом он поменьше, и физически послабее, а дотянуться до него — поди-ка попробуй!

Тренеру приходилось отделываться общими словами.

— Техника, блестящая техника!

Братья и сами понимали, что все дело, конечно же, в технике, но в каких ее деталях?

Люди они были трезвые и самокритичные. Отлично чувствовали, что побеждают главным образом за счет воли, напора и силы. Пытались сравнить технику Лядумега со своей. Но шаг бегуна состоит из множества позиций, сменяющих одна другую в не уловимые глазом мгновения. В каких же деталях шага заключены доли секунд, которые складываются в не преодолимые пока минуты? Где найти способ, который заставил бы мгновения бега застыть, выстроиться послушной вереницей, чтобы можно было — как угодно, с лупой, с карандашом в руках — исследовать их и найти способ отшлифовать свою технику до той чистоты и автоматизма, которые так непринужденно демонстрировала заезжая знаменитость. Демонстрировала спокойно, явно уверенная в своей непобедимости.

Черт возьми, как же хотелось показать этому французу спину на финише!

И когда братьям сказали, что с ними хочет познакомиться профессор Николай Александрович Бернштейн из научно-исследовательского института физкультуры, они отправились не мешкая.

* * *

Профессор походил на типичного дореволюционного интеллигента. При галстучке. Чеховская бородка клинышком. Фигура явно неспортивная. На вид лет сорок пять. Потом Серафим сообразил, что старит его бородка, и скинул лет пять-шесть.

Николай Александрович без лишних слов стал объяснять братьям, что хочет от них.

Вот уж двенадцать лет занимается он изучением человеческих движений, пытаясь проникнуть в секреты того, как управляет ими человек, как их координирует. Уже дважды — в двадцать шестом и двадцать девятом годах — делал попытку исследовать бег, однако опыты оказались явно неудовлетворительными, потому что испытуемыми были спортсмены невысокого класса. Это все равно как если бы по работам слабого подражателя пытаться создать для себя представление о мастерстве, скажем, Ильи Ефимовича Репина. Разумеется, нужно изучать работы самого художника. Так и здесь. Накопленный материал не отвечал основному требованию — изучать движения в условиях максимальных нервно-мышечных напряжений, доступных человеку лишь на высоком уровне мастерства.

И вот теперь такой прекрасный случай — три замечательных легкоатлета в одно и то же время в одном городе. Это очень интересно — произвести сравнительный анализ техники нескольких мастеров.

— В ваших глазах я вижу вопрос,— усмехнулся профессор,— «а что нам толку от этой чистой науки?». Видите ли, мне кажется, что ваша «машина бега» сильнее, чем у Лядумега. Но работает она временами вхолостую, иногда не на полную мощность, а кое-где у вас явный перерасход «топлива». Вот я и предлагаю разобраться в работе вашего «машинного отделения», выяснить, как скоординированы усилия всей системы рычагов двигательного аппарата. Потом, я думаю, у вас появится отличная возможность вместе с тренером рассчитать систему тренировок. Я подчеркиваю — именно рассчитать.

«Аппарат», с помощью которого профессор намеревался проводить эксперименты, находился тут же, в комнате. Это был громоздкий деревянный ящик на треноге — старомодная фотокамера. Перед объективом видно было некое сооружение: черный круглый диск с прорезями и электромоторчик. Диск напоминал популярную в те годы детскую игру — стробоскоп, своеобразный настольный «кинематограф». Стоило раскрутить такой диск, и ряд фигурок оживал в мелькании прорезей.

Честно говоря, Знаменские пока плохо представляли себе, как при помощи такого громоздкого сооружения можно изучать стремительный бег. Неужто уважаемый профессор, взгромоздив всю эту механику себе на плечи, собирается носиться вслед за ними по беговой дорожке?!

Однако всякие вопросы казались неуместными. Профессор же сообщил, что Жюль Лядумег уже дал согласие на циклосъемку — так назывался эксперимент,— и теперь Николай Александрович призывает Серафима и Георгия тоже пожертвовать пару вечеров для науки.

Братья согласились и договорились встретиться 1 октября на институтском стадионе в восемь вечера. Вместо обычного спортивного костюма надлежало взять с собою черное обтягивающее трико. Так требовалось для опытов.

* * *

День 1 октября выдался ветреным и холодным. Небо обложили низкие серые тучи. Вот-вот сорвется мелкий осенний дождик. Быстро темнело.

На стадионе спортсмены появились почти одновременно.

Николай Александрович со своими помощниками уже трудился. Они установили по сторонам дорожки точно напротив друг друга две фотокамеры и теперь подсоединяли провода к устройствам перед объективами, тянули длинный кабель к линии старта.

Бернштейн заговорил с Лядумегом по-французски так же быстро и четко, как накануне с братьями Знаменскими на родном русском. Тот сперва согласно кивал головой, но потом стал чему-то решительно возражать. Бернштейн, пожав плечами, отошел.

— Вы, товарищи, куда сговорчивее, чем наш гость (речь шла о спортивном трико, которое Бернштейн попросил надеть вместо обычного спортивного костюма),— сказал он Серафиму и Георгию. — Не хочет Лядумег натягивать трико — и все тут. Доказывает, что это не спортивный наряд. Да бог с ним, пусть бежит как хочет! А вы, пожалуйста, идите в раздевалку, готовьтесь. Мы уже скоро все наладим. Как стемнеет, начнем.

...В необычном наряде братья Знаменские были изящны и даже скульптурны: костюмы подчеркивали атлетизм обоих.

— Вы сейчас словно два мима,— улыбнулся Бернштейн,— вам бы теперь грим на лица, огни рампы и переполненный зал. Но... вместо этого придется надеть на себя вериги и довольствоваться нашим более чем скромным обществом.

По лицу месье Лядумега было видно — он начинал сожалеть, что не облачился в эту одежду, неожиданно оказавшуюся столь изящной. К тому же она была и практична: в майке и трусах было значительно холоднее. А плащ накинуть было невозможно, потому что помощники профессора принялись навешивать на спортсменов дополнительное снаряжение. «Вериги» оказались полегче, чем у монахов-подвижников, однако опутывали все тело.

На сгибы суставов рук и ног на петлях прикрепили маленькие электрические лампочки. Одну прицепили даже на темени.

Бернштейн сам все придирчиво осмотрел:

— Итак, электрификация закончена. Да будет свет!

Теперь стало понятным назначение длиннейшего кабеля — метров восемьдесят. Один из помощников подсоединил его к поясу Серафима, сюда сходились проводки от всех лампочек. Лампочки зажглись, словно праздничная иллюминация.

С таким длинным хвостом предстояло бежать по дорожке между фотокамерами. Но кабель был тяжел. Он тянул спортсмена назад, сбивал темп. Николай Александрович моментально нашел выход. Он предложил бежать по двое. Второй спортсмен должен был следовать несколько позади, держа на весу кабель. И тут же этот второй был наречен «шлейфоносцем».

Братья Знаменские решили тащить «шлейф» друг за другом поочередно. А гостя согласился эскортировать легкоатлет Юрий Дмитриев.

Тем временем совсем стемнело, и Бернштейн счел возможным начать опыты.

Как жаль, что был пуст стадион!

Больше трех десятков лет прошло с той осенней ночи, а Татьяна Сергеевна Попова, бессменный сотрудник и помощник Николая Александровича, вспоминает об этом беге в темноте как о зрелище впечатляющем.

— Видеть работу атлета высшего класса — это всегда большое удовольствие. Но днем мешает пестрота стадиона. Накладываясь, как посторонние шумы во время радиопередачи, она не дает полностью сосредоточиться на самом главном — движении. А тут было движение и только движение, фиксируемое в темноте ритмичными линиями светлячков-лампочек.

Сверкающие тени раз за разом проносились по беговой дорожке. И видно было, как пластично, сильно и красиво работали руки и ноги спортсменов.

Дорожка слегка шуршала под ногами. Ровно стрекотали моторчики, вращавшие диски обтюраторов перед объективами фотоаппаратов. И если в детской игре — стробоскопе в одно движение сливалось множество разных фигурок, то здесь выполнялась задача совершенно противоположная: не дать огонькам лампочек слиться на фотопластинках в сплошные линии. Обтюраторы более сотни раз в секунду успевали открыть и закрыть объективы. А звук сирены, настроенный по камертону, был как бы контролером, следящим за скоростью вращения дисков.

На негативах оставались пока еще невидимые пунктиры, отмечавшие неуловимые простым глазом мгновения бега.

Математика шага

Ночные старты оказались для братьев Знаменских последними в сезоне 1934 года. Фибровым чемоданчикам со спортивной формой суждено было пылиться до следующей весны. Весь период московской слякотной погоды Серафим и Георгий отдыхали от тренировок.

Но спортсмены теперь уже в кабинетной тиши снова и снова повторяли свои забеги. Старт им давали обыкновенные ванночки с проявителем и закрепителем.

С позиций даже любительской фотографии полученные негативы не имели никакой ценности. На них виднелись лишь ряды черных точек, напоминавшие застывшие волны. Но именно в них-то и был зашифрован рассказ о беге Знаменских и Лядумега. Ведь каждый негатив вобрал в себя сотни моментальных снимков, избавленных от груза ненужных исследователю деталей.

Соединив прямыми линиями соответствующие точки, можно было определить положение звеньев тела спортсмена в мгновения, отделенные друг от друга десятыми долями секунды и сантиметрами пути, по расстоянию между точками судить о скорости перемещения рук, ног, корпуса, головы, а сравнение скоростей давало возможность подсчитать ускорение каждого звена. Если же теперь умножить ускорение звена на его массу, то получится усилие, которое затрачивается на его перемещение. Долгая и кропотливая работа, для стороннего наблюдателя, наверное, однообразная и скучная.

Но это необходимая часть любого научного изыскания: анализ, обработка полученного в ходе опыта материала и поиск ответа на вопрос, как, почему происходит то или иное явление. А от правильности выводов зависит, по какому пути пойдет практика — по верному или ложному.

Николай Александрович Бернштейн встретился с братьями Знаменскими лишь ранней весной.

Снова тот же кабинет, знакомый фотоаппарат в углу. Профессор извлек из стола папку с графиками и рисунками. То, что было изображено на одном из листов, напоминало раскрытый веер. Присмотревшись, братья различили в соединениях линий и точек разложенный на двенадцать позиций, а на самом деле длящийся какую-то долю секунды момент бега — приземление — передний толчок.

Но эти доли секунды оказались разными у Лядумега и Знаменских. Чемпион мира укладывался в одну восьмую. Серафим расходовал на десятую долю секунды больше. Но только ли разницу во времени зафиксировал рисунок?

График как бы анатомировал движение спортсмена, вычленяя из него мельчайшие детали, растягивая их во времени и пространстве.

— Вот ваша нога ближе к земле,— говорил профессор. — Чем ниже «посадочная скорость», тем слабее тормозящий толчок. У Лядумега во время приземления и переднего толчка нога почти вертикальна. У вас же, Серафим, она сильно вытянута стопою вперед. Известный из физики закон разложения сил выносит здесь беспощадный приговор. В момент соприкосновения с землей вы как бы толкаете себя в противоположную сторону. Вам приходится тратить время и силы, чтобы погасить эти ненужные усилия. Лядумег же все это экономит и сразу делает мощный задний толчок. Тем самым он получает возможность удлинить свой шаг, а вы, напротив, укорачиваете... со всеми печальными последствиями.

Во время тренировок, а особенно перед соревнованиями обязательно наступают часы раздумий о волевых качествах противника, о тактике. Здесь же разговор получал совершенно неожиданное направление. Речь шла о математике спорта. Это было ново и необычно. Профессор со своей громоздкой фотокамерой, графиками и расчетами докопался до таких секретов техники бега, о которых сами спортсмены и не подозревали.

Николай Александрович вынул из папки еще один листок. В верхней части была изображена почти идеальная парабола. Пониже еще две кривых. Они только отдаленно напоминали эту геометрическую фигуру, потому что были нарисованы как бы дрожащей старческой рукой.

Профессор продолжал:

— В вашем «машинном отделении», когда механизм движения включен на полную мощность, господствуют большие амплитуды, резкие смены силовых волн противоположных знаков. Отсюда нетрудно понять, как вы пока неэкономны и недостаточно техничны. Это можно проследить по тому, как обеспечен комфорт головы. Да, да, именно комфорт! У Лядумега работа всех мощных рычажных механизмов уравновешивается настолько совершенно, что до головы ни один из резких толчков не доносится, и она проходит путь почти идеальной параболы. Простая и комфортабельная картина передвижения головного мозга! У вас же эта кривая иззубрена... Ни одна деталь двигательного процесса не возникает и не проходит сколько-нибудь изолированно. Она немедленно вызывает сложные и обильные отклики во всем механизме движения. Чем совершеннее движение, тем лучше работает еще один невидимый глазу помощник — реактивные силы.

У вас превосходный, мощный механизм. Но он нуждается в наладке, шлифовке от головы до пят. Тогда реактивные силы станут принимать все большую часть энергетических затрат...

* * *

Пройдет шесть лет. Братья Знаменские станут бегунами мирового класса. Серафиму трижды будет аплодировать рабочий Париж, как победителю кроссов на приз «Юманите».

За несколько дней до начала Великой Отечественной войны выйдет в свет его маленькая книжечка, ставшая теперь библиографической редкостью. «Бег на 5000 метров». Выводы профессора Н. А. Бернштейна совпадут с советами мастера начинающим легкоатлетам.

Пройдет всего шесть лет. Братья Знаменские добровольцами уйдут на фронт и... никогда больше не вернутся на беговую дорожку. В память об их спортивной и солдатской доблести каждый год станут проводиться массовые соревнования с участием сильнейших спортсменов разных стран.

Работа Н. А. Бернштейна «Исследование биодинамики бега выдающихся мастеров» приобретет не только научное значение.

Работа эта будет иметь ценность документа, воскрешающего молодость выдающихся спортсменов, их манеру, стиль бега и ошибки, которые им пришлось устранять на пути к мировой славе...

* * *

В наши дни это истина, истина, подкрепленная множеством фактов: интереснейшие открытия и исследования происходят на стыках наук. Сегодня никого не удивит врач, взявший на вооружение достижения кибернетики и математики, хирург, изучающий технику сварки или сопромат. Но в те годы врач, занятый вычерчиванием и расчетом парабол, владеющий логарифмической линейкой так же профессионально, как и скальпелем, был явлением необычным.

И тут уместно задать себе вопрос: что же заставило в свое время студента-медика после анатомического театра погружаться в мир точных наук? На много лет вперед рассчитанный план жизни? Интуиция? А может быть, это время заставило молодого человека прислушаться к своим требованиям и властно наставило на путь, по которому он потом шел всю жизнь?

В одной из своих последних работ «О происхождении движений» Н. А. Бернштейн писал: «Каждое явление окружающей нас жизни имеет свою биографию, и мы не можем обсуждать это явление, не ознакомясь с нею. То же относится к людям, от наилучших до самых худших экземпляров: чтобы постигнуть творчество великого поэта, надо узнать историю его жизни; чтобы вынести справедливый приговор воришке, тоже нужно вникнуть в его жалкую биографию»...

Последуем же этому совету и вернемся на несколько десятилетий назад. Пусть это будет 1912 год. Николаю Бернштейну всего шестнадцать лет. Он — сын вполне благополучных и весьма уважаемых родителей...

„Кривое зеркало сатиры“

Семейный очаг Александра Николаевича Бернштейна, видного московского врача-психиатра, был огражден незримой стеной, за которую коллеги проникали чрезвычайно редко. Александр Николаевич по гостям ходить не любил и дома почти никого не принимал. Большинство его знакомых — люди по старинной московской традиции гостеприимные и хлебосольные — относились к этой странности профессора с некоторым неодобрением. Почему было так, никто толком понять не мог. И жена у него была милым, добрым человеком, приятным собеседником. И скупостью он не отличался...

Причина столь уединенной жизни была простая: все время без остатка занимали сыновья. С ними было интересно и трудно. Можно было заранее знать, о чем будет вести умные разговоры за вечерним чаем тот или иной коллега, и это было скучно. Догадаться же, что нынче вечером придумают ребята, было совершенно невозможно. Кроме того, профессор выработал свою программу воспитания и следовал ей неукоснительно.

Допустим, сегодня семья собиралась в Большой театр. Александр Николаевич старался кончить все дела пораньше. Застегивая на ходу сюртук, спешил из клиники домой, хотя до начала представления было еще много часов.

Зачем? А чтобы не нарушать одну из семейных традиций. Дома на пюпитре рояля его уже поджидал клавир оперы, в которую они собирались идти сегодня вечером. Отец садился к роялю, семья — вокруг. Клавир проигрывался от начала до конца. В некоторых случаях Александр Николаевич возвращался к местам особенно любимым и даже тихонько исполнял трогавшие его чувства партии.

Лишь только после этого обедали и отправлялись в театр.

В последнее время отец все чаще уступал место у рояля старшему сыну — Николаю, оставаясь сам в роли взыскательного слушателя. Сын свободно и с чувством играл с листа, а недавно исполнил симфонию собственного сочинения. Она называлась «Вешние воды».

Первый труд не блистал оригинальностью. Автор вскоре засунул сочинение в дальний ящик письменного стола, а потом и вообще утерял.

Николай уверял, что тема и название симфонии родились совершенно случайно, после прочтения романа Тургенева. Но отец, уже немолодой человек, прекрасный специалист в области человеческой психики, догадывался, что в душе сына начинают бурлить «вешние воды». Николай и раньше иногда присаживался к роялю, начинал импровизировать. Получалось нечто мрачноватое, в скрябинском духе. Импровизации точно совпадали с неудовлетворительной оценкой по какому-либо из предметов или размолвкой с друзьями. Теперь же Николай грустил у рояля без видимой причины. Подросток превращался в юношу. Через год он окончит гимназию. Что же будет с ним дальше?..

В отцовском кабинете стоял ампирный шкаф красного дерева: память о деде, с книгами деда, который до конца дней своих был профессором физиологии Новороссийского университета, бессменным председателем общества врачей города Одессы. Но к сотням томов медицинской литературы Николай был равнодушен. Его не трогали рассказы о случаях из медицинской практики, которые, по мысли отца, должны были непременно вызвать интерес к профессии врача.

Однако отец в своих попытках привлечь внимание сына к медицине не был навязчив. Считал, что к любому увлечению нужно относиться с равным вниманием и тактом, потому что для юноши это есть поиск самого себя, поиск призвания. Однако выделить у Николая какое-то одно, главное увлечение, которое начало бы подавлять все прочие, пока не мог.

* * *

Медведниковская гимназия, в которой учился Николай, была во многих отношениях учебным заведением примечательным. В отличие от других, здесь читался расширенный курс естественных наук и математики. Латынь преподавалась, но древнегреческий был исключен. Вместо него — плюс к французскому и немецкому — учили еще и английскому языку, причем настолько основательно, что старшеклассники свободно читали Шекспира в оригинале.

В иллюстрированном приложении к газете «Русское слово» от 12 февраля 1912 года есть несколько фотографий, посвященных постановке учащимися Медведниковской гимназии комедии древнеримского драматурга Тита Макция Плавта «Менахми» с упоминанием о том, что пролог и третий акт игрались на латинском языке.

На одной из фотографий — Николай Бернштейн в роли лекаря. Трудно сказать сейчас, случайным ли было это совпадение или он взял роль потому, что настоящий лекарь у него был дома постоянно перед глазами. Явно позируя у фотокамеры, он застыл в динамичной и несколько гротескной позе. Наклеенная седая бородка и грим делают его удивительно похожим на того профессора Н. А. Бернштейна, каким он станет лет через сорок...

В заметке, сопровождавшей фотографии, упоминалось о том, что среди зрителей находились ректор и профессора Московского университета. Это существенная деталь к характеристике гимназии. Дело в том, что многие преподаватели были приват-доцентами университета, а некоторые предметы в старших классах вели университетские профессора. Имея учителей такого высокого уровня, можно было увлечься любым предметом.

Николая вдруг захватили физика и математика. Ему мало показалось школьных учебников. Он погрузился в изучение толстенных кирпичей «Курса физики» Хвольсона.

«Так, может быть, старший сын посвятит себя точным наукам?» — размышлял отец.

Однако Хвельсон вдруг откладывался в сторону. В руках у сына оказывались рейсфедер и ручка с чертежным пером. Соблюдая законы перспективы, он вычерчивал какие-то фантастические архитектурные конструкции. На листе возникала то какая-то странная помесь Эйфелевой и Кремлевской башен, то нечто напоминающее модернизированный высотный терем. А на тереме, где-то на высоте четвертого этажа, вывеска: «Работный дом».

Отец недоуменно пожимал плечами:

— Почему у этого архитектурного шедевра столь утилитарное назначение?

Сын посмеивался.

— А во дворце приятнее работать, чем в сарае. Вот, посмотри еще, светлая идея для твоих коллег.

Отец плотнее насаживал пенсне, чтобы повнимательнее рассмотреть, куда еще занесла фантазия сына. Так, что-то похожее на бетонный капонир. У входа на рельсах тележка, точная копия тех, что возят больных в операционную. На «капонире» вывеска: «Зубоврачебный автомат».