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猫之物语：能在空中转身的体操冠军
人们常说“猫有九条命”,其实这是指猫往往在意想不到的情况之下,在危险环境中存活.比如说一条狗不小心失足从高处摔下,它多半会摔伤,可是猫从高处跳下却往往安然无恙.再仔细点观察会发现,“喵星人”从高处摔下时总是能灵巧地、迅速地在空中转身后用四肢稳稳落地,毫发无伤.
为了弄清其中的原因,英国广播公司（BBC）第一频道还曾经制作过一部名为《空中的生活》的科教片,用慢镜头拍摄了非洲狞猫的生活,揭示了动物如何挑战万有引力定律,总是能四肢落地之谜.
“我家小猫花卷从8楼摔下未死！晚上回家发现花卷没有迎接,它平时都在露台上玩,我担心掉下去了,遂到楼底去找.听到‘喵喵’的叫声,发现它从树丛中跑到了草坪上.腿受了轻伤,有些不便.不是所有的猫都有跳下8楼还能生还的经历喔,花卷你很牛！”
主人荣先生发微博描述了自己的猫咪从8楼摔下生还的故事,他觉得自家的“猫主子”真是坚强.
猫从高处摔下不会摔死是很多人在日常生活中都遇见过的.这是因为它们能在空中自主地、快速地转动身体,从而实现四脚着地,这大大缓冲了从空中掉落下来而产生的重力.而且,猫翻转身体后,通常会将四肢伸展开,这也能最大限度地形成空气阻力,从而对下降的力度、速度进行缓冲.因此,即便不慎从高处坠落,猫也通常不会死.这也是为什么人们认为“猫有九条命”的原因.如果换做其他动物,往往就因为没有猫的独特技能而无法幸免于难了.
1984年,法国科学家马雷通过专业设备,首次将猫自空中降落的过程拍摄下来,然后通过专业测速设备对这一过程进行了精准分析.他发现,猫在降落过程中翻转身体的速度非常快,仅需1/8秒.
如此短暂的时间,猫是如何实现在空中自由转身的呢？通常来说,当我们借助某个外力或者外在物体的支撑时,很容易能够做到自由转身.但猫在空中自由降落时是无法借助任何外力的,从物理学上来说,此时猫的运动是没有外力矩的,猫如果想自己产生一种力量实现转身,那么只能是相反的力量.也就是说,如果猫的前半身想要以顺时针方向转动,那么后半身必须得产生一个以逆时针方向转动的力量.如此一来,猫才能从理论上实现自由转身.但理论归理论,实际上,猫可从来没有把自己扭成一团过.也就是说,上述假设无法成立.
20世纪60年代,一种新的假设开始出现.当时,苏联力学专家洛强斯基提出了“转尾巴”的假设.他认为,猫并不是借助身体的扭动来形成力矩的,而是借助自己的尾巴所产生的反作用力,当尾巴在空中急速转动时会产生一种空气阻力,这种空气阻力能帮助猫的身体往反方向翻转过去.这样猫就能在空中实现自由转身了.
这个理论看似比较合理.因为飞机就是借助螺旋桨的高速转动而向前飞行的,而且现实生活中,猫的尾巴确实又长又灵活,能起到一定作用.
但很快这项假设也被推翻了.英国生理学家麦克舰找了几只天生就没有尾巴的猫做了一组实验,结果发现,即便这些猫没有尾巴,它们也依然能在空中实现自由转身.“转尾巴”假设也就不攻自破了.
还有一种与“转尾巴”假设类似的解释是“弯脊椎”理论.这一理论提出,当猫在空中落下时,它们首先会将整个身体向中间弯曲,随后脊椎开始向各个不同方向弯曲,这种不同方向的力量汇集在一起,最终能使猫的前半身翻转180°.此时,借助前半身翻转的力量,猫的后半身就能自然而然地产生一种与这一力量的方向、大小都全然相反的动量矩,借助这一力矩的力量,猫的身体就能被整个拉转过来,实现四肢朝地.
为了验证这一“弯脊椎”的假设是否合理,1969年,美国力学教授凯恩专门做了一项实验.他找到一只死去的猫,把它的身体分割成14块,分别测出每一块的质量,将这些数据都输入电脑.之后,他使用“弯脊椎”理论的数学模型,借助电脑程序进行了运算,并将运算结果以电脑仿真技术模拟出画面.最终输出的图形表明,当猫的前半身翻转一周时,其整个身体能借助这一翻转产生的力量反向转动,并且最终能转动180°.这一结果与马雷通过高速摄像机拍下的猫在下落过程中真实转身的画面完全吻合.正因为如此,“弯脊椎”开始成为目前公认的、能合理解释猫为何能在空中转体的唯一理论.
当然,除了能“弯脊椎”之外,猫之所以能在空中实现自由转身,还因为猫的体型较小,质量较轻.而且在下落过程中,猫能将四肢充分伸展,因此表面积增大,可以产生更多阻力.人从空中下落的最高时速为210千米,而猫只有100千米,从这个角度来说,即便人学会了像猫一样“弯脊椎”、把四肢充分伸展,也无法保证不被摔死或摔伤.
猫的这一独特技能被现代体育技术充分借鉴和应用.在很多体育项目中,一些高难度动作是需要在空中实现的,比如花样滑冰、体操、蹦床、跳高、跳水等.在花样滑冰中,运动员们跳跃起来之后,在空中高速转体的技巧就是借鉴了猫的特殊技能.（据科普中国、环球时报）※
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