自然科普:猫咪高处坠落的诡异物理谜题

 人参与 | 时间:2023-02-06 08:19:04

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利维坦按:

好几年前,猫咪我就听一名摄影师同伙说起他养的高处一只猫从高楼掉落落(大年夜概十几层)只受了重伤的传奇故事,事先以为弗成思议:即就是异物看过有数次喵从猫爬架上或桌子上掉慎跌掉落队的矫捷落地,可照样关于喵空中坠掉落队的理谜健身操分解完整版下载安装高存活率以为震动。别的自然坠落一名养猫的同伙通知我,他家的科普喵从5楼掉慎掉落落,等发明它的猫咪时辰嘴角在流血,但经由兽医一通反省后发明,高处身体并没有任何骨折和脏器受损的异物迹象。

固然我有数次脑补出喵坠落时似乎鼯鼠一样展开了同党……但实践通知我们,理谜即使没有护身大氅,自然坠落猫咪模拟照样(大年夜概率)地得以幸存。科普

正告:

不要在没有任何维护方法的猫咪状况下扔猫

来知足你无谓的猎奇心

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1894年10月,法国迷信院的一次会议上,有名心思学家艾蒂安-朱尔斯·马雷(Étienne-Jules Marey)展现了一系列照片,同事们团体哗然。随后的一系列报道中,一名与会者传达宣扬,马雷不过只是提出了一个迷信悖论,其背反了物体移动的基本规律。

**激起争议的是一只猫咪。**详细来说,一只从空中掉落落的冬季运动会孩子健身操猫咪在半空中赓续扭动,最终落地。掉落落和落地自身都不是标题地点,而是猫咪在空中扭动的进程。

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艾蒂安-朱尔斯·马雷供应了一张猫咪下落的照片,该照片于1894年揭橥在《自然》杂志。

多年来,迷信家一向以为,猫咪要想落地,必需要从一个固定的面上跳上去。该假想源于一个称为角动量守恒的物理概念,该概念指出,若无外力,不改动的物体不会活动。没有推力,猫咪就没有杠杆支撑其右转。但马雷的一系列照片却表示,一只猫咪在末尾下掉落队就末尾扭动,但是周围却无一物。

随后几十年里,迷信家为此做出了很多解释,但很多都是暧昧其辞。“即使放到明天,你仍会发明人们在争辩猫咪落地的各类,”北卡罗来纳大年夜学夏洛特分校(University of North Carolina at Charlotte)物理学家格雷格·格伯尔(Greg Gbur)说。家长和宝宝一起做的健身操

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© Oxford University Press

格伯尔是《跌落的猫科植物和基本物理学》(Falling Felines and Fundamental Physics)的作者。专家们分歧认同的是,猫咪这类举措大年夜概并不背反物理学定律,它们只是退化到运用其最微小的差异——即使状况俨然没法生活。

格伯尔通知我,对此困惑不已的法国迷信院物理学家们把猫咪的角动量想得太复杂了。角动量在改植物体(猫咪)中仍可以守恒,**只需其身体半边朝一个倾向改动,另半边向另一个倾向改动,听起来有点像胡椒研磨机。**然后,身体两边充任彼此支点,相互付与相当且相反的推力,这就是改动力。 这类现象正好出而今猫咪身上。

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“猫咪的骨架特别很是灵敏,”加州大年夜学戴维斯分校(UC Davis)的兽医巴布罗·菲利奎斯特(Barbro Filliquist)说。猫咪将脊柱很大年夜水平迂回像是将身体一分为二,这比如“你的背部上可以像膝关节那样活动”,佐治亚理工学院的机械工程师大年夜卫德·胡(David Hu)说。

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当一只猫倒悬在空中时,接近头部的半边身体深刻抢先翻转。要做到这一点,这半局部迁移转变速度必需快于残剩局部——猫咪能够会把前爪塞向肚子,健身操五分钟完整视频教程同时后爪坚持张开状况,以完成上述举措(相似于花招滑冰活发动在快速转体时拉着手臂)。

然后,猫咪抓紧前腿,同时将后腿塞向肚子。这一次,接近屁股半边改动得更快,将其他身体部位带动到左边向上的位置。与此同时,尾巴能够会充任螺旋桨,以加快身体迁移转变。这真实没有需要,格伯尔通知我:马恩岛猫(Manx Cat,一种几近没有尾巴的猫)也能平稳落下。

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马恩岛猫。© The Spruce Pets

猫咪转体出奇之快,瑞典皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)的物理学家汉诺艾森(Hanno Essén)说,他已摹拟了猫咪的矫正反射进程[1]。**猫可以在几英尺内重新定位自身,这一进程仅延续几分之一秒。**恰是得益于这一进程,艾森那淘气的奶猫慕什(Mooshe)才干从离空中约四五十英尺(约12到15米)的窗户坠掉落队安然着陆。

**这似乎不相符空气动力学,但抛开这不谈,冬天一把火健身操大全视频它们从高处坠落时,仍面对不小风险,而今城中大年夜楼俞建愈高,更是乘人之危[2]。**纽约苏世平易近植物医疗中心(Schwarzman Animal Medical Center,AMC)初等兽医卡利·福克斯(Carly Fox)称,过往7年里,这里收治的宠物近四分之一是从高处坠落而创伤。个中最糟的状况是,所谓的高层综合征可以使猫科植物流鼻血,口腔骨折,肺部塌陷,腿部骨折,甚至器官碎裂[3]。

在某种水平上,掉落落点越高,猫咪的状况深刻越糟。一些研讨(包括AMC的研讨)注解[4],**假设掉落落点在六七楼高之上,跟着高度降低,受伤率能够不会发生变卦,甚至降低。从迷信上讲,这真实奇异,**西北路易斯安那大年夜学的物理学家瑞德·艾兰(Rhett Allai)说。

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瑞德曾为《连线》杂志撰写了关于这类现象的文章。“并非'越高越好'。”有些数据能够有掉落偏颇,主人将猫咪带到兽医那边,很难确认他们有没有夸张年夜其词,另有一些研讨得出的结论截然相反[5]。

这些数据不只系统,并且自相抵触[6]。“对此我们无从解释,”加利福尼亚州的紧急和重症监护兽医迈克尔·加藤(Michael Kato)说。

假设这一形式相符物理定律,我们就可以解释一些猫在高处揭显露的惊人弹跳力。格伯尔曾看到一只猫咪从高100英尺(约30米)的树上跌下,但是这类高度对它来说似乎有关痛痒。福克斯比来救治了一个在从19层楼坠落却得以生还的猫咪。一只名叫萨布丽娜(Sabrina)的猫咪曾从离地32层楼高的处所掉落上去,末尾活了上去,确实是一个事迹。另一只叫乔米(Jommi)的猫咪听说从26层楼摔下,砸穿了帐篷的屋顶,末尾人们发明它在掉落落点临近舔毛,毫发无损[7]。

“我见过猫咪从7,8,9,甚至10楼摔下,身上有扯破伤,有的还摔断了腿,但这些都可以经由进程治疗恢复,”德克萨斯A&M大年夜学急诊和重症监护医师克里斯汀·鲁特(Christine Rutter)说。

研讨注解[2],猫的高层综合征存活率一向跨越90%,“在我任务的急诊室和ICU中,这对我来说太跋扈狂了,”北卡罗来纳州立大年夜学紧急和重症监护医师索菲亚·埃米尔苏丹(Sophia Amirsultan)说。

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这个中微妙能够触及另一个物理马脚。在刚末尾坠落的几十英尺内,猫咪的身体会赓续加快,其撞击空中的冲击力随之攀增。关于从大年夜约两到五层楼掉落落的猫咪来说,这很难决议。但是,只需高度稍稍跨越五层楼,一只11磅(约5公斤)重的猫咪落地时极限速度就会到达每小时60英里(约96公里)。**尔后不论坠落动身点再怎样降低,落地时那砰的一声也不会更洪亮。**这实在其实跋扈狂:艾兰通知我,实践上,猫咪坠落并能存活的高度似乎并不存在下限。

**鲁特通知我,到达极限速度能够会让猫咪以为掉落重,甚至能够使猫咪“遏制惊慌”,双腿松开。**如若坠落,落地撞击无可幸免,而猫咪的身体可以更平均地分摊这类冲击。这便可以解释为甚么加藤和他的同事们发明,从七层楼及以上的高度掉落下的猫咪,受伤部位往往在躯干和下巴,而不是四肢。

兔子似乎也有相当不错的矫正反射。迷信家发明,某些壁虎也可以或许经由进程挥舞其细弱的尾巴而使自身安然落地[8]。但大年夜概,只要家猫才干做到美满:它们拥有一种惊人的平衡感,当它们需要翻转时可以瞬时找到平衡,加上反响极快,背部可迂回,四肢延展性超强,可美满实施这一举措[9],加利福尼亚州雷蒙德·阿尔夫古生物学博物馆的古生物学家玛伊·巴里希(Mairin Balisi)对我说。

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埃米尔苏丹通知我,历经退化,猫咪反响矫捷,习尚树栖,有点甚至像流体[10]、略带减震感染[11]的体魄。几位兽医通知我,狗狗的下坠状况往往没有猫咪那样乐不雅。巴里希说,即使是一些体型更大年夜猫科植物,也不老是能安然着陆。她补偿说,假设它们总能安然着陆,《狮子王》估量就拍不出来了。(刀疤指使小辛巴在角马群临近呼啸,遭到狮吼抚慰的角马群吃惊,纷繁跑下山,大年夜量的角马冲向辛巴,幸而木法沙及时赶到救下了辛巴,但自身却没能幸免,木法沙原本是可以得救的,但他遭到了刀疤的暗害被推下了山崖,末尾被角马群踩逝世了。)

我问格伯尔,人类是不是可以学会模拟猫咪的陀螺仪转弯。他通知我,我们已可以做到了。最优胜潜水员和体操活发动在转体的身体能够像极了猫科植物;美国宇航局也盼看宇航员可以跟猫咪进修若安在无重力空间中飞翔。

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但猫咪老是“做得更好”,格伯尔通知我,虽然它们能够不会喜好太空观光。

大年夜概没有人比马雷更懂得这一点,会议一个月后,他在《自然》杂志揭橥了一篇论文,这让人们不由注重到他的研讨对象——猫咪——那“被搪突庄严时的神情”——刻在胶片上,永垂不朽。

参考文献:

[1]iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6404/aaac06

[2]onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/vec.13206

[3]www.vettimes.co.uk/app/uploads/wp-post-to-pdf-enhanced-cache/1/high-rise-syndrome-in-cats.pdf

[4]pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3692980/

[5]pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/15363762/

[6]

www.ijvm.org.il/sites/default/files/feline_high_rise_syndrome_in_israel.pdf




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