2014年，美國有一只名為“小糖”的貓咪它從32層高樓墜落。監(jiān)控畫面顯示，這只貓在空中完成了五次華麗的轉(zhuǎn)身；就像跳水運動員一樣，不斷調(diào)整著姿態(tài)。最后輕巧地用肉墊著陸，僅僅掉了一顆牙。物理學(xué)家們盯著這段視頻，陷入沉思：沒有翅膀的貓，究竟憑啥能在真空中憑空旋轉(zhuǎn)？難道說牛頓的棺材板，都要壓不住了！
這場針對“貓為什么總能四腳著地”展開的爭論，在科學(xué)史上那可是持續(xù)時間最久的“爭斗”。1894年那會兒，法國科學(xué)家馬雷利用早期膠片機把貓墜落的畫面給拍下來了，這一下子就引發(fā)了輿論熱潮。他留意到，貓在空氣中旋轉(zhuǎn)的時候，前半身和后半身居然是以相反的方向在擺動呢。并且他當(dāng)時特別激動地宣稱，“貓單單憑借自身的身體，就違反了角動量守恒定律呀！”
這句話把居里夫婦的導(dǎo)師李普曼給徹底地惹惱了。他一名經(jīng)典力學(xué)的堅定維護者，突然就“啪”地一下拍了下桌子，大聲地質(zhì)問：“要是沒有外力起作用，角動量必定會保持不變！你這些數(shù)據(jù)，肯定存在大問題，或許還是假造的呢！”在巴黎科學(xué)院的會議室里，兩人爭得那叫一個激烈，最后竟被保安架著胳膊給強行拖出了門外，原本打算商量的重要事兒，全都被拋到九霄云外去了。
這場爭論，持續(xù)了半個多世紀(jì)，而且一直到1960年，NASA才正式參與進來，這樣的話才讓局面有了轉(zhuǎn)變。為了研究動物在太空失重狀態(tài)下的運動特點，研究人員把貓固定在專門設(shè)計的吊索上，接著把它送到零重力艙里。從高速攝像機拍攝到的畫面能夠看出，稍微有些驚訝：當(dāng)貓開始下落的那一瞬間，它竟像一根彈簧一樣，拱起背部，前爪緊緊收攏，后爪完全伸展，把身體分成了上下兩部分，呈現(xiàn)出“反向擰轉(zhuǎn)”的奇怪姿勢。
更怪異的是，盡管貓的總角動量一直以來都為零（其前后半身的運動相互得以抵消），但它居然達成了整體的轉(zhuǎn)向。這就如同有個人坐在轉(zhuǎn)椅上，一動不動，卻能夠讓自身朝著相反的方向——經(jīng)典力學(xué)的教科書，在此刻被硬生生地撕開了一道縫隙。
答案在21世紀(jì)到來之時揭曉了，因為X光掃描技術(shù)的應(yīng)用?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)，貓的脊柱內(nèi)部，隱藏著一種奇特的結(jié)構(gòu)，叫做“生物鉸鏈”。它們的鎖骨已然演變?yōu)楠毩⒌臓顟B(tài)，而且脊椎骨能夠像橡皮泥一般，非常自如地彎曲到180度。更令人驚奇的是，關(guān)節(jié)之間好像被注入了類似萬向節(jié)的功能，這樣的話，在運動時格外流暢。
當(dāng)貓從空中墜落之時，會閃電般地完成四步操作：首先輕松愉快地，縮緊前爪，進而減小前半身的慣性矩；接著簡潔明快地，猛甩前半身，使其逆時針旋轉(zhuǎn)；接下來稍稍伸展后腿，以此增大后半身的慣性矩；最后竟然迫使后半身順時針緩慢旋轉(zhuǎn)。
整個過程，就像是把身體拆成了兩個反向轉(zhuǎn)動的陀螺，總角動量，保持為零，但是整體朝向，已偷偷偏轉(zhuǎn)90度。這種操作的精細程度，簡直可與頂級體操運動員相媲美，每秒750度的旋轉(zhuǎn)速度，甚至比F1賽車方向盤轉(zhuǎn)向還要快上三倍。
鮮為人知的是，人類對貓體研究的黑歷史，比科學(xué)發(fā)現(xiàn)更為驚悚。中世紀(jì)歐洲教會，竟堅信“違反物理定律的貓必是惡魔”，而且成千上萬的貓咪被從高處扔下進行測試。
那些幸存下來的貓，而且居然被當(dāng)作女巫的化身，隨后便被綁上火刑架。諷刺的是，這種殘忍的“殺貓驗巫”運動其實意外地推動了早期生物力學(xué)研究；解剖學(xué)家正是在這些貓尸上，首次發(fā)現(xiàn)了它們區(qū)別于其他哺乳動物的那種液態(tài)骨骼結(jié)構(gòu)。
如今喵星人的絕技正于悄然之間拯救著人類科技。MIT團隊受貓那在空中的姿態(tài)控制所啟發(fā)，研發(fā)出了“無陀螺儀自穩(wěn)機器人”。這種機器人在被踢飛之后，居然能夠在空氣中自動地調(diào)整姿勢，并且未來還將被應(yīng)用于火星探測器的抗沖擊設(shè)計之中。
下次見到貓從衣柜頂失足跌落之時，不妨掏出手機，開啟慢動作模式——你會親眼，目睹它怎樣，將身體分解又重新組合，完成這場，與直覺相悖的物理魔術(shù)。當(dāng)它優(yōu)雅落地之后，朝你輕蔑地瞥上一眼時，請記住這個毛茸茸的小生靈，剛剛在你眼前，完成了一場，歷經(jīng)137年的科學(xué)論戰(zhàn)里，最為完美的實證展示。
熱門跟貼