版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系我們

? WGBH

利維坦按：

好幾年前，我就聽一位攝影師朋友說起他養(yǎng)的一只貓從高樓掉落（大概十幾層）只受了輕傷的傳奇故事，當(dāng)時覺得不可思議：即便是看過無數(shù)次喵從貓爬架上或桌子上不慎跌落后的敏捷落地，可還是對于喵高空墜落后的高存活率感到震驚。另外一位養(yǎng)貓的朋友告訴我，他家的喵從5樓不慎掉落，等發(fā)現(xiàn)它的時候嘴角在流血，但經(jīng)過獸醫(yī)一通檢查后發(fā)現(xiàn)，身體并沒有任何骨折和臟器受損的跡象。

雖然我無數(shù)次腦補出喵墜落時如同鼯鼠一樣展開了翅膀……但現(xiàn)實告訴我們，即便沒有護身斗篷，貓咪仍舊（大概率）地得以幸存。

警告：

不要在沒有任何保護措施的情況下扔貓

來滿足你無謂的好奇心

1894年10月，法國科學(xué)院的一次會議上，著名生理學(xué)家艾蒂安-朱爾斯·馬雷（étienne-Jules Marey）展示了一系列照片，同事們集體嘩然。隨后的一系列報道中，一位與會者宣稱，馬雷不過只是提出了一個科學(xué)悖論，其違反了物體移動的基本規(guī)律。

**引發(fā)爭議的是一只貓咪。**具體來說，一只從空中掉落的貓咪在半空中不斷扭動，最終落地。掉落以及落地本身都不是問題所在，而是貓咪在空中扭動的過程。

艾蒂安-朱爾斯·馬雷提供了一張貓咪下落的照片，該照片于1894年發(fā)表在《自然》雜志。

多年來，科學(xué)家一直認為，貓咪要想落地，必須要從一個固定的面上跳下來。該設(shè)想源于一個稱為角動量守恒的物理概念，該概念指出，若無外力，不旋轉(zhuǎn)的物體不會運動。沒有推力，貓咪就沒有杠桿支撐其右轉(zhuǎn)。但馬雷的一系列照片卻顯示，一只貓咪在開始下降后就開始扭動，然而周圍卻無一物。

隨后幾十年里，科學(xué)家為此做出了許多解釋，但許多都是含糊其辭。“即使放到今天，你仍會發(fā)現(xiàn)人們在爭論貓咪落地的種種，”北卡羅來納大學(xué)夏洛特分校（University of North Carolina at Charlotte）物理學(xué)家格雷格·格伯爾（Greg Gbur）說。

? Oxford University Press

格伯爾是《跌落的貓科動物和基礎(chǔ)物理學(xué)》（Falling Felines and Fundamental Physics）的作者。專家們一致認同的是，貓咪這種行為也許并不違反物理學(xué)定律，它們只是進化到利用其最細微的差別——即使環(huán)境儼然無法生存。

格伯爾告訴我，對此困惑不已的法國科學(xué)院物理學(xué)家們把貓咪的角動量想得太簡單了。角動量在旋轉(zhuǎn)物體（貓咪）中仍可以守恒，**只要其身體半邊朝一個方向旋轉(zhuǎn)，另半邊向另一個方向旋轉(zhuǎn)，聽起來有點像胡椒研磨機。**然后，身體兩邊充當(dāng)彼此支點，相互賦予相等且相反的推力，這便是旋轉(zhuǎn)力。?這種現(xiàn)象恰好出現(xiàn)在貓咪身上。

? BDinGD

“貓咪的骨架非常靈活，”加州大學(xué)戴維斯分校（UC Davis）的獸醫(yī)巴布羅·菲利奎斯特（Barbro Filliquist）說。貓咪將脊柱很大程度彎曲像是將身體一分為二，這好比“你的背部上可以像膝關(guān)節(jié)那樣活動”，佐治亞理工學(xué)院的機械工程師大衛(wèi)德·胡（David Hu）說。

? Wikipedia

當(dāng)一只貓倒懸在空中時，靠近頭部的半邊身體通常率先翻轉(zhuǎn)。要做到這一點，這半部分轉(zhuǎn)動速度必須快于剩余部分——貓咪可能會把前爪塞向肚子，同時后爪保持張開狀態(tài)，以完成上述動作（類似于花樣滑冰運動員在快速轉(zhuǎn)體時拉動手臂）。

然后，貓咪放松前腿，同時將后腿塞向肚子。這一次，靠近屁股半邊旋轉(zhuǎn)得更快，將其余身體部位帶動到右側(cè)向上的位置。與此同時，尾巴可能會充當(dāng)螺旋槳，以加速身體轉(zhuǎn)動。這其實沒有必要，格伯爾告訴我：馬恩島貓（Manx Cat，一種幾乎沒有尾巴的貓）也能安穩(wěn)落下。

馬恩島貓。? The Spruce Pets

貓咪轉(zhuǎn)體出奇之快，瑞典皇家理工學(xué)院（KTH Royal Institute of Technology）的物理學(xué)家漢諾艾森（Hanno Essén）說，他已經(jīng)模擬了貓咪的矯正反射過程[1]。**貓可以在幾英尺內(nèi)重新定位自己，這一過程僅持續(xù)幾分之一秒。**正是得益于這一過程，艾森那頑皮的奶貓慕什（Mooshe）才能從離地面約四五十英尺（約12到15米）的窗戶墜落后安全著陸。

**這似乎不符合空氣動力學(xué)，但拋開這不談，它們從高處墜落時，仍面臨不小風(fēng)險，現(xiàn)在城中大樓俞建愈高，更是雪上加霜[2]。**紐約蘇世民動物醫(yī)療中心（Schwarzman Animal Medical Center，AMC）高級獸醫(yī)卡利·?？怂梗–arly Fox）稱，過去7年里，這里收治的寵物近四分之一是從高處墜落而創(chuàng)傷。其中最糟糕的情況是，所謂的高層綜合征可以使貓科動物流鼻血，口腔骨折，肺部塌陷，腿部骨折，甚至器官破裂[3]。

在某種程度上，掉落點越高，貓咪的狀況通常越糟。一些研究（包括AMC的研究）表明[4]，**如果掉落點在六七樓高之上，隨著高度升高，受傷率可能不會發(fā)生變化，甚至降低。從科學(xué)上講，這著實奇怪，**東南路易斯安那大學(xué)的物理學(xué)家瑞德·艾蘭（Rhett Allai）說。

? BDinGD

瑞德曾為《連線》雜志撰寫了關(guān)于這種現(xiàn)象的文章?！安⒎?越高越好'。”有些數(shù)據(jù)可能有失偏頗，主人將貓咪帶到獸醫(yī)那里，很難確認他們有沒有夸大其詞，另有一些研究得出的結(jié)論截然相反[5]。

這些數(shù)據(jù)不僅零散，并且自相矛盾[6]。“對此我們無從解釋，”加利福尼亞州的緊急和重癥監(jiān)護獸醫(yī)邁克爾·加藤（Michael Kato）說。

如果這一模式符合物理定律，我們就可以解釋一些貓在高處展現(xiàn)出的驚人彈跳力。格伯爾曾經(jīng)看到一只貓咪從高100英尺（約30米）的樹上跌下，然而這種高度對它來說似乎無關(guān)痛癢。?？怂棺罱戎瘟艘粋€在從19層樓墜落卻得以生還的貓咪。一只名叫薩布麗娜（Sabrina）的貓咪曾從離地32層樓高的地方掉下來，最后活了下來，簡直是一個奇跡。另一只叫喬米（Jommi）的貓咪據(jù)說從26層樓摔下，砸穿了帳篷的屋頂，最后人們發(fā)現(xiàn)它在掉落點附近舔毛，毫發(fā)無損[7]。

“我見過貓咪從7，8，9，甚至10樓摔下，身上有撕裂傷，有的還摔斷了腿，但這些都可以通過治療恢復(fù)，”德克薩斯A&M大學(xué)急診和重癥監(jiān)護醫(yī)師克里斯汀·魯特（Christine Rutter）說。

研究表明[2]，貓的高層綜合征存活率一直超過90%，“在我工作的急診室和ICU中，這對我來說太瘋狂了，”北卡羅來納州立大學(xué)緊急和重癥監(jiān)護醫(yī)師索菲亞·埃米爾蘇丹（Sophia Amirsultan）說。

? techcrunch

這其中奧秘可能涉及另一個物理漏洞。在剛開始墜落的幾十英尺內(nèi)，貓咪的身體會不斷加速，其撞擊地面的沖擊力隨之攀增。對于從大約兩到五層樓掉落的貓咪來說，這很難抉擇。然而，只要高度稍稍超過五層樓，一只11磅（約5公斤）重的貓咪落地時極限速度就會達到每小時60英里（約96公里）。**此后不管墜落起點再怎么升高，落地時那砰的一聲也不會更響亮。**這的確瘋狂：艾蘭告訴我，實際上，貓咪墜落并能存活的高度似乎并不存在上限。

**魯特告訴我，達到極限速度可能會讓貓咪感到失重，甚至可能使貓咪“停止恐慌”，雙腿松開。**如若墜落，落地撞擊無可避免，而貓咪的身體可以更均勻地分攤這種沖擊。這便可以解釋為什么加藤和他的同事們發(fā)現(xiàn)，從七層樓及以上的高度掉下的貓咪，受傷部位往往在軀干和下巴，而不是四肢。

兔子似乎也有相當(dāng)不錯的矯正反射?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，某些壁虎也可以通過揮舞其粗壯的尾巴而使自己安全落地[8]。但也許，只有家貓才能做到完美：它們擁有一種驚人的平衡感，當(dāng)它們需要翻轉(zhuǎn)時可以瞬間找到平衡，加上反應(yīng)極快，背部可彎曲，四肢延展性超強，可完美執(zhí)行這一動作[9]，加利福尼亞州雷蒙德·阿爾夫古生物學(xué)博物館的古生物學(xué)家瑪伊·巴里希（Mairin Balisi）對我說。

? gifer

埃米爾蘇丹告訴我，歷經(jīng)進化，貓咪反應(yīng)敏捷，習(xí)慣樹棲，有點甚至像流體[10]、略帶減震作用[11]的體格。幾位獸醫(yī)告訴我，狗狗的下墜情況往往沒有貓咪那樣樂觀。巴里希說，即使是一些體型更大貓科動物，也不總是能安全著陸。她補充說，如果它們總能安全著陸，《獅子王》估計就拍不出來了。（刀疤教唆小辛巴在角馬群附近吼叫，受到獅吼刺激的角馬群受驚，紛紛跑下山，大批的角馬沖向辛巴，幸好木法沙及時趕到救下了辛巴，但自己卻沒能幸免，木法沙本來是可以得救的，但他遭到了刀疤的暗算被推下了山崖，最后被角馬群踩死了。）

我問格伯爾，人類是否可以學(xué)會模仿貓咪的陀螺儀轉(zhuǎn)彎。他告訴我，我們已經(jīng)可以做到了。最優(yōu)秀潛水員和體操運動員在轉(zhuǎn)體的身體可能像極了貓科動物；美國宇航局也希望宇航員可以跟貓咪學(xué)習(xí)如何在無重力空間中飛行。

? eldiario

但貓咪總是“做得更好”，格伯爾告訴我，盡管它們可能不會喜歡太空旅行。

也許沒有人比馬雷更了解這一點，會議一個月后，他在《自然》雜志發(fā)表了一篇論文，這讓人們不禁注意到他的研究對象——貓咪——那“被冒犯尊嚴時的表情”——刻在膠片上，永垂不朽。

參考文獻：

[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]

歡迎掃碼關(guān)注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！