據說,貓有「九條命」,鑑於貓大概在唐朝前後才來到中國,貓有九命這說法又不曾見於中國古代的話本或小說,(可能是來自於國外一種巫術)一位英國作者威廉巴爾德文於1584年寫的名為《小心貓》的書中包含短語:女巫可占用自己的貓的身體9次,即是說貓可有9命。當然,這並不是說它死九回才算真死了,而是說貓的生存能力很強,不容易死。
01
對於很多聲名遠揚的物理學家來說,貓既是工作時的朋友,放鬆時的夥伴,它們甚至還是實驗中的工具,這些物理學家總按捺不住好奇心,將貓從窗戶扔到樓下:為什麼它們落地時總能四腳著地。
從物理大師麥克斯韋到數學家斯托克斯,他們都是學界的「扔貓大師」,麥克斯韋解釋,我的研究目的是為了發現貓翻身能有多快,而研究方法也只是讓貓從兩英尺的桌上或床上跳下,但這種情況下貓仍是腳著地。
斯托克斯也嘗試從貓的身體翻轉問題中看到有趣和不同尋常的東西。研究 「落貓問題」 離不開高速攝像機。早在 1894 年,法國科學家 Étienne-Jules Marey 就在 Nature 上發表了一副用高速攝像機拍攝的貓掉落的照片,照片顯示,僅在下落的最初 1/8 秒,貓就完成了翻身的動作。
如將貓四足沖天從空中扔下,在下墜過程中,首先是頭頸扭轉,隨後前肢和軀幹也扭轉過來,最後後肢也扭轉過來。
因此當下墜到地面時,先由四肢著地。其一系列反射活動過程與機理,與動物被推倒或翻轉後的翻正反射相同。
他們為這種技能取了一個名字:翻正反射。因為它反射神經強大,高空中能在有限的時間裡,迅速調整身體,保持平衡四腳落地,這是許多高等生物不可比擬的。
1969 年,Kane 和 Scher 兩位研究人員構建了 Kane-Scher 模型,他們把貓建模為能夠改變相對方向的一對相連接的圓柱體,分別代表貓的上半身和下半身,這兩部分轉動時角動量為零。
對一般的貓來說,只要30cm的高度即可完成翻轉,過程如下:
彎曲身體,使前半身與後半身在不同的軸上旋轉。
屈曲前肢以減少前半身的慣性力矩(MOI),同時伸展後肢來增加後半身的慣性力矩。這樣就能使前半身旋轉的角度更大(90°),而後半身旋轉的角度更小(10°)。
伸展前肢並屈曲後肢,使後半身旋轉的角度更大,而前半身以更小的角度反向旋轉。
02
無獨有偶,在澳大利亞有一位博士並不相信貓有九條命的傳說,於是找到了一百五十隻不同的貓咪做了一個殘忍的實驗,他將不同大小的貓從不同的樓層上扔下去,並且檢查它們身體所受到的不同傷害程度。
有大概十分之一的貓咪當場死亡,博士認為如果是在適當的高度,貓咪的存活能力是很高的,受傷程度也是很少的,三到六層的高度的受傷程度較小,並且如果樓層太矮它們會因為無法調整身體完美落地,從而受到一定程度的傷害。
而樓層太高的話,貓咪的骨骼不能承受重力加速度,從而會受到更大程度的傷害。
所以就這個實驗就可以看出,貓咪其實並沒有九條命的,而九命貓的傳說也自然就不攻自破了。
傳說中貓是老虎的老師,無論是家貓或野貓,在受傷後都會發出呼嚕呼嚕,嗯嗯的聲音,這是貓自我療傷的方式之一;人們之所以稱貓有9條命,與貓休息時打呼有密不可分的關係。科學研究指出,這種由喉頭髮出的呼嚕聲有助於它們治療骨頭以及器官損傷。而且人類實驗研究表明,將人體暴露於與貓的呼嚕聲相近頻率的聲波下,還有助於改善人類的骨質。
溫馨提示:請不要隨意將貓咪從高處扔下,這是極其不負責任的行為。
03
「薛丁格的貓」是由奧地利物理學家薛丁格於1935年提出的理想實驗的名字,它描述了量子力學的真相:粒子的某些特性無法確定,直到測量外力迫使它們選擇。
整個實驗是這樣進行的:在一個盒子裡有一隻貓,以及少量放射性物質。在一小時內,大約有50%的概率放射性物質將會衰變並釋放出毒氣殺死這隻貓,剩下50%的概率是放射性物質不會衰變而貓將活下來。
關於薛丁格的貓,讓許多科學家展開了更多的遐想。當我們不去觀測這個世界的時候,一切事物都是處在不確定的疊加狀態嗎?如果把貓換成人,他絕不會感到自己曾經處於「死/活」的疊加態吧。
人與貓不同的地方在於,人自己觀測了自己,也就是說人是有「意識」的動物。那麼更奇怪的問題來了:物理現象難道和「意識」相關?
物理學家日漸覺得,「薛丁格的貓」從原則上講可以存在,只是目前的技術還不夠成熟。目前看來,技術條件還差得很遠,「技術上做不到「跟「原則上不可能」並沒有什麼區別。
2000年來,我們一直認為世界正如柏拉圖在《理想國》中描述的那樣:同一事物不可同時以相反狀態存在,亦不可同時成為相反之事物。但現在這句話已經不那麼絕對了。薛丁格的貓一天天長大,總有一天宇宙也將展現出它更加匪夷所思的一面。
參考文獻:顏相寧,天才物理貓