貓之物語：能在空中轉身的“體操冠軍”

貓之物語：能在空中轉身的“體操冠軍”

不管從多高的地方跳下，貓總能四肢著地，這樣的技能不禁讓人感到驚嘆。此外，九條命的傳說也讓貓總是籠罩著一種神秘的色彩。但是，傳說往往離真相不遠。

圖/東方IC

人們常說“貓有九條命”，其實這是指貓往往在意想不到的情況之下，在危險環境中存活。比如說一條狗不小心失足從高處摔下，它多半會摔傷，可是貓從高處跳下卻往往安然無恙。再仔細點觀察會發現，“喵星人”從高處摔下時總是能靈巧地、迅速地在空中轉身后用四肢穩穩落地，毫發無傷。

為了弄清其中的原因，英國廣播公司（BBC）第一頻道還曾經制作過一部名為《空中的生活》的科教片，用慢鏡頭拍攝了非洲獰貓的生活，揭示了動物如何挑戰萬有引力定律，總是能四肢落地之謎。

空中轉身只需1/8秒

“我家小貓花卷從8樓摔下未死！晚上回家發現花卷沒有迎接，它平時都在露臺上玩，我擔心掉下去了，遂到樓底去找。聽到‘喵喵’的叫聲，發現它從樹叢中跑到了草坪上。腿受了輕傷，有些不便。不是所有的貓都有跳下8樓還能生還的經歷喔，花卷你很牛！”

主人榮先生發微博描述了自己的貓咪從8樓摔下生還的故事，他覺得自家的“貓主子”真是堅強。

貓從高處摔下不會摔死是很多人在日常生活中都遇見過的。這是因為它們能在空中自主地、快速地轉動身體，從而實現四腳著地，這大大緩沖了從空中掉落下來而產生的重力。而且，貓翻轉身體后，通常會將四肢伸展開，這也能最大限度地形成空氣阻力，從而對下降的力度、速度進行緩沖。因此，即便不慎從高處墜落，貓也通常不會死。這也是為什么人們認為“貓有九條命”的原因。如果換做其他動物，往往就因為沒有貓的獨特技能而無法幸免于難了。

1984年，法國科學家馬雷通過專業設備，首次將貓自空中降落的過程拍攝下來，然后通過專業測速設備對這一過程進行了精準分析。他發現，貓在降落過程中翻轉身體的速度非常快，僅需1/8秒。

轉尾巴還是彎脊椎

如此短暫的時間，貓是如何實現在空中自由轉身的呢？通常來說，當我們借助某個外力或者外在物體的支撐時，很容易能夠做到自由轉身。但貓在空中自由降落時是無法借助任何外力的，從物理學上來說，此時貓的運動是沒有外力矩的，貓如果想自己產生一種力量實現轉身，那么只能是相反的力量。也就是說，如果貓的前半身想要以順時針方向轉動，那么后半身必須得產生一個以逆時針方向轉動的力量。如此一來，貓才能從理論上實現自由轉身。但理論歸理論，實際上，貓可從來沒有把自己扭成一團過。也就是說，上述假設無法成立。

20世紀60年代，一種新的假設開始出現。當時，蘇聯力學專家洛強斯基提出了“轉尾巴”的假設。他認為，貓并不是借助身體的扭動來形成力矩的，而是借助自己的尾巴所產生的反作用力，當尾巴在空中急速轉動時會產生一種空氣阻力，這種空氣阻力能幫助貓的身體往反方向翻轉過去。這樣貓就能在空中實現自由轉身了。

這個理論看似比較合理。因為飛機就是借助螺旋槳的高速轉動而向前飛行的，而且現實生活中，貓的尾巴確實又長又靈活，能起到一定作用。

但很快這項假設也被推翻了。英國生理學家麥克艦找了幾只天生就沒有尾巴的貓做了一組實驗，結果發現，即便這些貓沒有尾巴，它們也依然能在空中實現自由轉身。“轉尾巴”假設也就不攻自破了。

還有一種與“轉尾巴”假設類似的解釋是“彎脊椎”理論。這一理論提出，當貓在空中落下時，它們首先會將整個身體向中間彎曲，隨后脊椎開始向各個不同方向彎曲，這種不同方向的力量匯集在一起，最終能使貓的前半身翻轉180°。此時，借助前半身翻轉的力量，貓的后半身就能自然而然地產生一種與這一力量的方向、大小都全然相反的動量矩，借助這一力矩的力量，貓的身體就能被整個拉轉過來，實現四肢朝地。

為了驗證這一“彎脊椎”的假設是否合理，1969年，美國力學教授凱恩專門做了一項實驗。他找到一只死去的貓，把它的身體分割成14塊，分別測出每一塊的質量，將這些數據都輸入電腦。之后，他使用“彎脊椎”理論的數學模型，借助電腦程序進行了運算，并將運算結果以電腦仿真技術模擬出畫面。最終輸出的圖形表明，當貓的前半身翻轉一周時，其整個身體能借助這一翻轉產生的力量反向轉動，并且最終能轉動180°。這一結果與馬雷通過高速攝像機拍下的貓在下落過程中真實轉身的畫面完全吻合。正因為如此，“彎脊椎”開始成為目前公認的、能合理解釋貓為何能在空中轉體的唯一理論。

當然，除了能“彎脊椎”之外，貓之所以能在空中實現自由轉身，還因為貓的體型較小，質量較輕。而且在下落過程中，貓能將四肢充分伸展，因此表面積增大，可以產生更多阻力。人從空中下落的最高時速為210千米，而貓只有100千米，從這個角度來說，即便人學會了像貓一樣“彎脊椎”、把四肢充分伸展，也無法保證不被摔死或摔傷。

貓的這一獨特技能被現代體育技術充分借鑒和應用。在很多體育項目中，一些高難度動作是需要在空中實現的，比如花樣滑冰、體操、蹦床、跳高、跳水等。在花樣滑冰中，運動員們跳躍起來之后，在空中高速轉體的技巧就是借鑒了貓的特殊技能。（據科普中國、環球時報）※