动物|把猫倒着扔下去:聪明的会四脚着地、笨的则......

猫咪们个个都是跑酷高手,即使在飞檐走壁时不慎摔落,大多数情况下也总能安全落地,所以大家常说“猫有九条命” 。
动物|把猫倒着扔下去:聪明的会四脚着地、笨的则......
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尽管猫咪不可能真的有九条命,但人们对猫咪的这种赞誉也表明 。
猫咪似乎的确身怀绝技,无论是以哪种姿态摔落下来,它们总是能够四脚着地,所以不容易受伤 。
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聪明的猫总是能四脚着地,动图来自 | 抖音@Xizi1313 
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笨的猫就......
猫咪们到底是怎么做到安全落地的呢?关于这个“落猫”问题,许多科学家们表示很感兴趣 。
其中最著名的科学家当属麦克斯韦了 。这位被誉为“仅次于牛顿和爱因斯坦”的英格兰数学物理学家不仅在电磁学领域拥有举世瞩目的成就,还对落猫问题颇感兴趣 。他通过多次尝试发现,猫咪总能在电光火石间瞬时扭转身躯,安全着地 。
当然,麦克斯韦做的这些科学小实验还不够严谨 。1984年,法国科学家马雷发明了一支摄影枪,可以在1秒内连续拍摄12张照片 。
得益于这种新型的摄像技术,人们才终于可以将整个落猫过程一览无余:四肢朝天的猫咪在空中灵巧地凭空翻转了180°,然后安稳落地 。
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猫咪落地的过程,阅读顺序为从右到左(图源:文献[1])
这种高难度动作对我们人类来说也只能是“看看得了”,但对猫咪来说却如同吃饭喝水一般简单,这是因为有一种叫做“翻正反射“的生物反射已经深深地刻在了猫咪的基因里 。
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坠崖者通常仰面朝天,四肢慌乱晃动却毫无办法
倘若我们也拥有这一技能,恐怕武侠小说和电视剧里的坠崖桥段就要被改写了 。
猫咪绝技之一:翻正反射?
翻正反射是猫咪与生俱来的一种天赋,一般3周大的小猫便初步具有了翻正反射,6-9周大的小猫就已经将这门绝技修炼的炉火纯青了 。
正是这一绝技的存在,猫咪们才能在空中克服角动量守恒定律,瞬间将处于不利姿态的身体调整为四脚朝下的安全落地状态 。
那么,角动量守恒又是什么呢?
简单来说,角动量是一种用来描述物体旋转状态的物理量,与旋转速度和旋转半径有关 。物体的旋转速度越快,旋转半径越大,它所具有的角动量也就越大 。
角动量守恒则是指,当物体处于稳定的旋转状态,或是静止状态时,如果不借助于外力的作用,它将一直保持旋转或静止状态,也就是角动量总是保持不变 。
猫咪全身有上百块骨骼和肌肉组织,对身体各个部分都具有强大的控制力,所以,猫咪可以在空中灵活地扭动身体,并凭借着微弱的空气阻力和重力,从而顺利完成翻正反射,打破角动量守恒的约束 。
1969年,美国斯坦福物理学家Kane给出了一个关于猫咪翻正反射原理的令人信服的解释 。
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猫咪翻正反射的过程(图源:文献[2])
他将猫咪翻正反射的过程分为三步:
第一步,弯曲自己的身体
仰面朝天跌落之初,猫咪会尽量弓起自己的身体 。
如果把猫咪看作一个整他,那么它在空中将无法转动;但如果把猫咪身体的前和后看作可以独立转动的两部分,那就有了非常大的运动空间 。
第二步,调整前肢的朝向
猫咪通过“扭麻花“的方式来调整前肢的朝向 。在扭麻花时,身体的前、后两部分各自朝相反的方向扭动 。同时,猫咪还会尽量收缩前肢、伸展后肢 。
根据角动量守恒定律,身体前半部分的转动半径降低,旋转速度提高,更容易旋转;而后半部分则旋转半径增加,旋转速度下降,更难做到旋转 。
这样一来,当猫咪身体的前半部分已经转过了将近180°时,后半部分身体才向反方向转了10°左右 。


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