為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

不知道你們平時有沒有注意到這樣的一個場景:貓咪很貪玩,老是喜歡爬到屋簷,每到這個時候,作為鏟屎官的你就很擔憂,就在這個時候,貓咪不在猶豫了,它猛的從屋簷跳了下來,只見它幾個轉身,安然無恙的跳了下來。為什麼貓咪能從這麼高的地方跳下來,卻能毫髮無傷,這到底是怎麼回事?

19世紀的科學家們非常熱衷於一個問題:

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

直到有人用了意想不到的工具解開了這個謎題。

艾蒂安·朱爾·馬雷

是法國的一位科學家,他專門研究物體是如何進行運動的,最早的時候照相機多用於拍攝靜止的物體,這個時候,他就已經開始利用照相機進行實驗了,他的目標是抓拍到動態的畫面,他運用了攝像技術的原理,先讓光感材料暴露在光線下,然後在遮起來,他把一塊

帶有狹縫的圓盤來進行明暗的切換

透過控制光線的進入來拍攝,讓物體一幀一幀的出現

,這樣馬雷就可以在一片玻璃板上拍下物體的運動過程。

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

(艾蒂安·朱爾·馬雷)

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

(有狹縫的圓盤)

從原理上來講,馬雷就是在間歇阻擋光線的進入,在物體不斷的運動過程中,圓盤不停地遮住狹縫然後再開啟,週而復始,這種技術後來被稱為“

連續攝影術

”。這種技術能夠拍攝出人眼看不到的畫面:運動中各個階段組合在一起的影象。

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

幾年後柯達研發了賽璐珞膠捲,於是馬雷給他的狹縫相機進行了重大升級,他用了在兩次曝光之間移動的膠捲,把玻璃板換掉,光線進入,然後拍下照片,擋住光線,移動膠捲,再開啟,拍下照片。本質上來說,這是一個照相機,馬雷以研究為目的拍攝了很多相片,甚至嘗試把其他動物從空中扔下來,看它們是不是用腳先落地,在這裡我們就回到了今天要說的貓咪,在實驗裡,貓咪在空中根本不需要藉助外力,就可以翻身成正確姿勢,這好像違反了角動力守恆定律,聽起來有點可怕,但聽莫莫繼續講,牛頓定律中有一條說,

運動中的物體除非受到反作用力,否則不會自己停止運動

。基本上就是說,你不可能在空中改變自己的方向,就像電視劇中主角掉下山崖一樣,但是單單從我們的肉眼來看,貓咪真的能做到。

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

你們可能覺得貓咪“作弊”了,以為貓咪在下落時踹了人類的手,但馬雷的相片揭示了真實的情況,前幾幀畫面非常清晰地證明了,貓咪沒有以踹人開始它的翻身動作,它其實是把身體弓起來了。

透過弓背的動作,貓咪把自己的身體分成了前後兩個部分,前後兩部分的身體可以獨立運動。

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

你們知道花滑運動員收回手臂時旋轉速度更快嗎?原理其實和貓咪轉身是一樣的,剛開始旋轉的時候,貓咪蜷起前腿,同時伸長後腿,在保持後半身不動的情況下,迅速轉動前半身,然後下落過程中,前後半身互換,再重複一次這個動作,而且貓咪落地時會盡量讓四條腿張開,這樣做可以降低旋轉速度,所以,貓咪的確轉身了,但不是一次性轉過來的,而是前後身分別向相反方向轉動。貓咪利用自身體重的慣性轉動前後身,因為翻轉分別朝向不同的方向,所以相互抵消,因此貓咪四腳著地沒有違反牛頓定律。

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

(貓咪蜷起前腿)

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

(前腿神來,蜷起後腿)

為什麼貓下落時總是能用四腳著地?

(貓咪落地四條腿伸開)