אטיין-ז'ול מארה
מחקרי התנועה של מארה

מארה היה בין המדענים הראשונים שחקרו את תנועתם של יצורים חיים ואת תנועתם של חומרים. הוא האמין שאין צורך בפיתוח מערך חוקים ייחודי להבנת פעולת גופים חיים: "חוקי המכניקה", כתב, "ישימים לתנועה החיה". מארה חקר את מחזור הדם בגוף, את פעימות הלב, את הנשימה, את פעולת השרירים, ואת הדרך שבה נע הגוף באופן מקיף. יותר מכל שאף מארה להפוך את עולמנו לנראה לעין; רק כך, האמין, ניתן יהיה למדוד אותו, ורק דרך מדידתו ניתן יהיה להכירו. החל משנות החמישים של המאה ה-19 החל לבנות ולהמציא מכשירים גרפיים שונים לצורך רישום שינויים שהתחוללו בגוף, מכשירים שפעלו, לדעתו, על בסיס אותם עקרונות לפיהם פעלו הגופים אותם בדק. מכשירי הרישום הללו אפשרו לו לעקוב ולפקח אחרי תנועות נסתרות בתוך הגוף, ולהפוך אותן לרישומים שניתן לפענחם, שאותם כינה "שפת החיים עצמם". המכשירים הורכבו מממברנות, מצינורות גומי, ממחטים ומצילינדרים. לתפיסתו של מארה, ניתן להבין את הגוף עצמו כמכשיר הדומה למנגנונים שבנה, כלומר, כמערכת של צינורות, משאבות, מנופים, שסתומים וגלגלות, המסודרים כך שינצלו אנרגיה באופן יעיל. על אף שהם נראים פשוטים לבני ימינו, מכשירים אלו אפשרו רישום מדויק ראשון של הדופק, הנשימה והתכווצויות השרירים. המכשירים תרגמו תנועות שונות לביטויים גרפיים רציפים, דוגמת קו העולה ויורד עם כל פעימת לב. העקומות המפותלות שנוצרו במכשירים אלו הביעו באופן פיזי את משך התרחשות התנועה, ואפשרו למארה לבחון את היחסים בין זמן לחלל, שהם מרכיביה של כל תנועה. בעזרת מנגנונים מתווכים אלו רגע התנועה לא היה עוד רגע מבודד וחולף, אלא הפך לרציף ומתועד.
בעזרת מכשיר מיוגרף (myograph) הצליח מארה לשדר ולרשום את תנועות השרירים של צפרדע על גבי גליל מושחר. מארה ציין בפרסום המחקר עד כמה נדהם מתוצאות הרישום, משום שהתנועות "היו כה מהירות עד שלא ניתן להבחין בהן בעין, וכדי להעריך כהלכה את מאפייניהן, חובה להיעזר במנגנונים מיוחדים. רק מנגנוני רישום יכולים לספק צורך זה, שכן הם מוסרים בצורה אמינה את כל שלבי התנועה שמועברים אליהם..."
מכשיריו של מארה הראו באופן גרפי פעולות ותנועות שקשה היה לראותם בעין בלתי מזוינת, ולעיתים תנועות שכלל לא היו נגישות לחושים. במקרה השני, אמצעי הרישום אינם משפרים את הראייה האנושית, אלא מייצרים מידע בעל מעמד עצמאי - כלומר, מידע שלא ניתן להעריכו בנפרד ממכשיר הרישום, ולהשוות אותו לידע קודם שמקורו בראייה או במישוש. חוסר התאמה זה בין המידע שהפיק לבין החושים האנושיים הביא את מארה לתפוס את מכשיריו כ"חושים חדשים": "לא רק שמכשירים אלו נועדו לעיתים להחליף את הצופה, ובמקרים אלו לבצע את תפקידם בעליונות שאין עליה עוררין; אלא יש להם תחום משל עצמם בו דבר לא יכול למלא את מקומם. כשהעין מפסיקה לראות, האוזן לשמוע, המגע לחוש, או כשחושינו נותנים לנו מראות שגויים, מכשירים אלו הם כמו חושים חדשים בעלי דיוק מעורר השתאות".
לשם אימות תוצאות רישומיו המציא מארה מודלים מכניים שהעתיקו את התופעה שניתח: מערכת מחזורית מכנית, לב וריאה מלאכותיים, ציפור מכנית שיכלה לעוף, וחרק מלאכותי שברירי שהדגים את תנועתו של חרק וכן את צורת המספר שמונה שהוא יוצר במעופו. לשם לימוד תנועות האדם והסוס, שאותן החל לחקור בסביבות שנת 1870, הכין איורים על-פי הסימונים הגרפיים שיצרו מכשיריו, והרכיב את התנועה בהילוך איטי בעזרת מכשיר זואטרופ (פיתוח מאוחר של מכשיר הפנקיסטוסקופ). מארה היה אחד המדענים הראשונים שהבינו את חשיבות הצעצוע האופטי, שהמציא הפיזיקאי הבלגי ג'.א. פלאטו בשנת 1833. שני המכשירים ניצלו את חוסר יכולתה של העין האנושית לקלוט את הרגע המפריד את מקטעי התנועה המהירה של אובייקט, אם מקטעים אלו עוברים לפני העין במהירות העולה על 1/16 של השנייה.
הזואוטרופ של מארה אישש עבורו את אחת התגליות החשובות שגילה עם מכשירי הרישום שלו: כשהסוס דוהר ישנו רגע מסוים שבו כל ארבע רגליו מנותקות מהקרקע (ראו כאן). את מסקנותיו פרסם מארה בספרו La machine animale, בשנת 1874. הספר תורגם לאנגלית באותה שנה, והגיע לידיו של לילנד סטנפורד, מושל קליפורניה לשעבר, שעסק בעצמו בניסיון להוכיח, בעזרת הצלם אדוארד מויברידג', שרגלי הסוס ניתקות מהקרקע בעת דהירתו. מחקריו של מארה, ושימושו בזואוטרופ, הביאו את סטנפורד לשנות את ניסוייו ולהשתמש בסוללת מצלמות, במקום במצלמה אחת, מה שהוביל בסופו של דבר להמצאת הכרונופוטוגרפיה.
ואולם, מארה נתקל במהרה במגבלות השיטה הגרפית שלו: היא לא הייתה יכולה לספק את כל המידע שנזקק לו לניתוח מלא של היחסים המורכבים והרבים של גוף בתנועה. מכשיריו דרשו מגע פיזי ישיר עם האובייקט שאת תנועותיו רשמו, ומגע זה שינה, עיוות ואף ביטל חלק מהתנועות שעניינו אותו, במיוחד את תנועות הכנף של ציפור במעופה. כאשר התוודע לשיטות צילום התנועה שפיתח מויברידג', הבין שהצילום הוא הכלי המתאים לרבים ממחקריו.