Думаю, каждому человеку будет интересно узнать, что представляет собой центральная опора его тела. Давайте рассмотрим вопрос о пределе прочности позвоночника в условиях постоянных вертикальных нагрузок. Как известно, главную роль в любом строении, к примеру в архитектуре, выполняют несущие конструкции, которые и принимают на себя основные нагрузки, то есть различное воздействие механической силы на конструкцию. Чем лучше они продуманы с точки зрения физики, геометрии, математики, тем прочнее, устойчивее будет здание, сооружение в целом. Для раздела физики — механики (кстати напомню, что слово «физика» произошло от древнегреческого слова physis, что означает «природа») характерно такое понятие, как прочность материала, то есть сопротивление деформации и разрушению, которые обусловлены действием внутренних напряжений, возникающих от внешних сил. Предел прочности — это максимальное механическое напряжение, выше которого происходит разрушение материала, подвергаемого деформации. К слову сказать, одним из первых, кто научно исследовал и обосновал физику прочности, был выдающийся итальянский учёный Галилео Галилей, который многим нынешним людям больше известен как «узник инквизиции» за свои прогрессивные для своего времени взгляды на гелиоцентрическую систему мира, противоречившие доминирующей идеологической системе того времени.
Так вот, в отношении центральной опоры тела человека всё выглядит довольно продуманно. С точки зрения механики, предел прочности позвоночника определяется системой его искривлений и формой позвонков. Если горизонтально разрезать позвоночник человека, то он будет напоминать букву «Т»! То есть известный в технике своей прочностью профиль тавровой балки. Для тех, кто не знает что это такое, поясню. Тавровая балка (от греч. таи — «т») — балка, сечение которой напоминает букву «Т» — является практически универсальной для строительства, поэтому имеет самое широкое применение в конструировании основных элементов зданий, мостов и других сооружений. Даже в глубокой древности не просто знали о прочности т-образной формы, но и схематически изображали такой формой наиболее значимые культовые образы. Обратите, к примеру, внимание на рисунок из ацтекской рукописи (кодекс Майер-Фейервари), где изображена древнемексиканская схема мира в виде креста с четырьмя т-образными деревьями, указывающими основные направления.
Рисунок № 1. Древнемексиканская схема мира из кодекса Майер-Фейервари
Подобное можно найти в системе миропонимания других народов. У славян, к примеру, «т» являлась двадцатой буквой древнерусского алфавита, которая называлась «твърдо» (твёрдый) и имела числовое значение равное 300. А древнерусское слово «твърдь», в свою очередь, означало «небосвод, небесную твердь, укрепление». Несомненно, когда-то человек позаимствовал схему этой конструкции у природы. Теперь, рассказывая о природе, приходится восхищать человека его же творениями. Таков парадокс нынешнего времени. Так вот, возвращаясь к теме разговора, проведённые исследования показали, что если удалить один из взаимно перпендикулярных элементов, скажем остистый отросток, то предел прочности позвоночника снизится в шесть раз!
Рисунок № 2. Позвоночник человека (вид сбоку) Физиологические искривления позвоночника в виде лордоза (шейного и поясничного), кифоза (грудного и крестцового)
Повышение прочности позвоночника к вертикальным нагрузкам обеспечивают существующие в нормальном позвоночнике физиологические искривления в виде шейного и поясничного лордозов (греч. lordos — выгнутый; лордоз — изгиб позвоночника, направленный выпуклостью кпереди), грудного и крестцового кифозов (греч. kyphos — согнувшийся; кифоз — изгиб позвоночника, направленный выпуклостью кзади). Массивность тел позвонков увеличивается от шейных к поясничным.
Если позвоночник человека разрезать в сагиттальной плоскости, то он будет иметь форму латинской буквы «S». А из механики известно, что S-образная балка прочнее прямой в семнадцать раз! Поэтому наличие вот таких изгибов в позвоночнике значительно повышает его прочность, сопротивляемость к разнообразным нагрузкам, поскольку обуславливает его рессорные свойства. Причём изменение формы позвоночника у человека наблюдается не с рождения, а лишь на первом году жизни в связи с развитием моторики. К примеру, шейный лордоз закрепляется, когда ребёнок начинает держать головку. Поясничный лордоз формируется, когда ребёнок учится садиться, потом стоять, ходить. Одновременно усиливаются грудной и крестцовый кифозы. Примечательно, что на ранних этапах внутриутробного развития человеческого зародыша наблюдается сходство тел позвонков по их форме. И лишь в конце второго месяца внутриутробного развития тела шейных позвонков будущего «чада» начинают резко увеличиваться в своих размерах. А вот увеличение тел поясничных и крестцовых позвонков не наблюдается даже у новорожденных. Почему? Благодаря всё той же физике. Ведь все мы до рождения на белый свет пребывали в перевёрнутом виде в удивительно комфортном для нас «мини-океане» маминого живота, где отсутствуют гравиостатические воздействия. Кстати, может быть поэтому, родившись на белый свет, некоторые люди со здоровым чувством юмора до сих пор считают этот мир перевёрнутым с ног на голову?
Рисунок № 3. Предел прочности человеческого позвоночника
Так каков же предел прочности для человеческого позвоночника? Средний предел прочности позвоночника среднестатистического взрослого человека равен примерно 350 кг. Он различен для позвоночных отделов: шейного — примерно 113 кг, грудного — 210 кг, поясничного — 400 кг. Если учесть, что нормальная нагрузка на позвоночник человека, обусловленная тяжестью вышележащей части туловища, составляет для шейного отдела 50 кг, для грудного — около 75 кг и для поясничного — 125 кг, то запас прочности позвоночника человека равен почти трём!
Нагрузки — дело серьёзное. Как говорится, если достаточно долго безжалостно эксплуатировать свой автомобиль, он, в конце концов, сломается. И последующий его ремонт обойдётся вам лишь заменой одних неисправных деталей другими. Межпозвонковые диски испытывают на себе действие сил тяжести тела, а также мышечного тонуса, который воздействует на диски в качестве дополнительной силы сжатия. Наибольшие нагрузки приходятся на поясничные межпозвонковые диски, когда человек находится в положении сидя. Так, если у человека, с массой тела всего 70 кг, четвёртый поясничный диск испытывает нагрузку в положении лёжа 20 кг, в положении стоя (или при ходьбе) от 70 до 100 кг, то в положении сидя — 140 кг и более! Это является одной из основных причин, почему люди, которые больше сидят и меньше ходят, чаще болеют остеохондрозом.
Силы давления, действующие на позвоночник, значительно возрастают, если руки человека используются в виде рычага. Подсчитано, что если в вытянутых руках человек поднимает груз в 10 кг, то его поясничные межпозвонковые диски испытают нагрузку более чем в 170 кг. А если масса груза будет равна 90 кг, то нагрузка на пятый поясничный диск составит около 1000 кг! Так что, уважаемый читатель, делаем выводы: не носите грузы «в» или «на»… вытянутых руках без чрезмерно уважительных причин. Хотя в большинстве случаев, как правило, ни одна уважительная причина не оправдывает потраченного на неё здоровья. Таковы некоторые прочностные характеристики позвоночника человека.
Рисунок № 4. Нагрузка в положении лёжа на межпозвонковый диск, расположенный в сегменте LIV-LV поясничного отдела позвоночника.
Рисунок № 5. Нагрузка в положении стоя на межпозвонковый диск, расположенный в сегменте LVV—LV поясничного отдела позвоночника.
Природа сделала всё возможное для того, чтобы человек мог проживать на планете Земля с учётом гравитационного, магнитного, электромагнитного и иных полей планеты, постоянно воздействующих на живые организмы. Правда, судя по данным физики, биологии и биомеханики, она, видимо, рассчитывала эту конструкцию для активного существа, предполагая, очевидно, что человек будет умеренно, рационально питаться, много ходить и совершать максимум полезной работы в её владениях. И уж никак не рассчитывала, что её творенье превратится в существо пассивное, ленивое, наедающееся от пуза, имеющее отвращение к труду и наклонность к праздности, и главное, проводящее большую часть своего рабочего дня в сидячем положении! А в выходные дни, в большинстве случаев, — в положении лёжа. Причём, как правило, в совершенно неудобной для позвоночника позе, да ещё в зоне воздействия дополнительных источников электромагнитного облучения, то есть телевизора, мобильника, ноутбука и т. д.
