我爱撸猫
撸猫使我快乐
春节假期还没结束！为了响应国家的号召，此时的超模君乖乖在发上躺着，抱着我家可爱的大肥猫边吸边撸。
虽说一直撸猫一直爽，作为十八线科普网红超模君，心里却有个声音：你这团毛球为什么会有九条命呢？
人类撸猫的历史可以追溯到一万年前，并且科学家们对猫也十分偏爱，早在几百年前，就开始研究喵星人深不可测的秘密。
从三百年前风靡剑桥的摔猫实验，到著名的假想实验“薛定谔的猫”，再到物理学家杰克·赫瑟林与他的猫主子Chester合著论文，喵星人为科学发展操了太多心。
这不最近，又一个猫奴物理学家格雷格·格布尔教授，写了本叫《跌落的猫科动物和基础物理学》的书，试图进一步探索喵星人“九条命”背后的惊人真相。
《Falling Felines and Fundamental Physics》
图源/Wikipedia
坑猫的摔猫实验
科学家们对猫的好奇，大概起源于那句大家烂熟于心的话：猫有九条命。
古今中外都有“猫有九条命”的说法：佛经《上语录》里，佛曰“猫有灵性，其命有九，人只得其一“；英国还有相关的谚语：“A cat has nine lives. For three he plays, for three he strays, and for the last three he stays。”
刺客喵条
除了宗教和谚语带来的影响，生活中也确实有相关的实例佐证，猫咪似乎真的更“福大命大”，比如说他们非常“耐摔”...
就像这位来自波士顿的Kirk女士，她家住在19楼，她一岁多的猫Sugar不知怎么的跳上窗户，从19楼掉了下来，仅肺部受到一点点瘀伤，过了几天就活蹦乱跳的了。
安然无恙的Sugar
这么一看，猫不会真的有九条命吧！
其实早在300年前，剑桥大学三一学院的大佬们就想通过摔猫实验来破解“猫有九条命”背后的真相。
其中有一位叫麦克斯韦的理论物理学家，因为摔猫实验而出名。
他做了一个实验试图来解释为什么猫在落地的时候总是能保持脚先着地，实验中他把猫咪轻轻地抛到毯子上，抛掷时，让猫咪具有不同的初始转动。
懂角动量守恒的猫咪
经过多次实验，麦克斯韦得到了令他满意的结果：猫在空中的时候，本能地利用了角动量守恒。
不懂角动量守恒的人类
不过，麦克斯韦的实验存在着明显的局限性，猫坠楼的高度、坠楼时的姿势等都没有较多的参数比较，后续也就没有什么进展了。
直到1987年，当时的知名杂志《美国兽医医学会杂志》发表了《猫的高层综合征》一文，作者对纽约宠物急诊医院坠楼猫咪主人进行调查统计，统计时长5个月，文中提出了一个与常识截然不同的现象：低楼层坠楼的猫比高楼层坠楼的猫受伤程度更严重。
除了这个令人惊奇的结论，更具价值的是这篇论文算是猫咪落体学的开篇之作。
由此，神秘的猫咪落体学(Feline Pesematology）正式诞生 ，专门研究猫从高处落下时为什么总能脚先着地，并且能在没有任何支点的情况下在空中实现转身，又不违背角动量守恒的问题。
猫咪落体学的背后，是在不断向“猫为什么有九条命”问题的终极探索，不同的科学家也给出了不同角度的答案。
猫咪特殊技——翻正反射
1894 年，法国科学家 Étienne-Jules Marey 就发表了一组用高速曝光摄像机拍摄的猫掉落的照片。
照片中，仅在下落的最初 1／8 秒，猫就完成了翻身的动作。
高速摄像机拍摄的猫掉落的照片
图源/Wikipedia
国外科学家们为猫总是能四脚着地这个技能取了个名字：翻正反射（Cat righting reflex）。
这个反射技能大概在猫3-4周时出现，6-7周时完全get，对一般的猫来说，只要30cm的高度就能完成翻正反射。
猫将身体弯曲，让前半身和后半身在不同的轴上旋转。
猫咪翻正反射的双刚体模型
图源/知乎
1969 年，Kane 和 Scher 构建了 Kane-Scher 模型，他们把猫建模为能够改变相对方向的一对相连接的圆柱体，分别代表猫的上半身和下半身，这两部分转动时角动量为零。
Kane-Scher模型
图源/Wikipedia
理论上的实验让科学家们觉得，猫确实能够通过翻正反射完成双脚先落地，最大程度的避免死亡。
令猫作呕的猫坠楼实验
为了验证猫从高处摔下来，可避免死亡的观点，有人做了非常残忍的实验：澳大利亚的Karl Kruzelniski博士，从不同楼层扔出去150只猫，猫龄均大于5个月，其中10%的猫都不幸当场死亡。
亲手操纵了这场充满着血和泪的实验后，Karl Kruzelniski博士得出了这样的结论：从7楼以上摔下来的猫，不管它们从哪一层摔下来，受伤程度基本一致。
猫咪坠楼过程
更不可思议的结论是，猫坠落过程的时间越长，生存的机会就越大。
说白了，就是时间越长，猫越有时间靠自身的扭转和平衡能力调整下落的姿势。比如说，从2楼到7楼摔下的猫大部分都是脚先着地，所以容易伤到脚。
而从7楼以上摔下来的猫会使用另一种方式，就是张开四肢像个跳伞员一样腹部落地，所以容易伤到肺或者肋骨。
研究者猜想，猫之所以会本能地使用不同的方式，跟物理上的“终端速度”有关。
通常来说，物体所受空气阻力可以用kρAV²来计算（V为物体速度），即阻力与速度平方的值成正比例。物体在进行有空气阻力的自由落体时，速度不会一直增大，而是当阻力等于物体的重力时就会保持匀速下落，此时的速度称为终端速度。
若从高空坠落，人的终端速度能达到54m/s（194公里/时），而猫的是27m/s（97公里/时），仅为人类的一半。
当猫摔落时，在地心引力的作用下，掉落的速度越来越快，最终达到了约100km/h的终端速度，这时猫不再加速，也感觉不到重力所带来的下拉力，潜意识地选择了像跳伞员一样的方式降落。
猫咪在空中的姿态调整
并且这个小毛团着陆时也和其他动物不一样，其他动物都是把力量压在骨头上，而猫除了掌垫，四肢伸展后还是加长的避震器，可以把能量完美的散开。
所以，有时候从低处跌落，滞留空中的时间太短了，猫来不及调整姿态，反而受伤会更重一些。
但是这里面有个问题，那些堕落发福、年幼无知、长期家养的猫可能做不到翻正反射这一技能。
可能是真的肥
也可能只是单纯的笨
独特的身体结构
除此之外，猫咪独特的身体结构能够帮助他们尽可能的少受伤，也能在受伤后快速恢复，这也是猫咪“九条命”背后的一大奥秘。
猫的身体极其灵活，就像弹簧一样能够伸展，这是因为猫有290块骨头，比人类还多84块，而且关节也十分柔软，自由度非常高。
甚至，法国研究者Marc-Antoine Fardi因为研究“猫是液体”，获得了搞笑诺贝尔奖物理学奖。
Marc-Antoine Fardi获奖现场
这个研究起源于网络上的一项提问：如果说液体的特性是可以填满各种形状的容器，那猫算不算液体呢？
因为有时候，猫是这样的：
猫能够通过狭窄的空间
有时候，猫又是这样的：
甚至能cos金鱼
有时候，甚至是这样的：
猫咪隐藏技之隐身术
再不济，也能是这样的！
“猫咪水”溢出来了
超模君心想，猫绝对是个物理学霸，而且是流体力学方面的专家，所以可以随便变换形态。
Marc-Antoine Fardi计算了猫的流体力学参数，并在2014年发表了相关论文，严肃地论证了：猫是同时具有固体和液体特性的神秘生物。
液体猫这一结论，佐证了猫的终端速度比人类的终端速度少一半的这一说法，猫的密度很低，别看他们胖，体重却相对中轻得多，这样一来它的空气阻力则相当大。
另外，猫受伤后的愈合能力非常强。科学研究发现，猫的新陈代谢是人类的5倍，猫体内的髓磷脂在被破坏后能自行恢复，这是人体做不到的。
髓磷脂是神经元外侧的脂质，能协助神经信号的传递，损失后会导致神经失去保护，造成感官、行为、认知以及其他一些功能异常。因此，猫的神经系统在受损后具有超强恢复能力。
不仅如此，猫打呼噜不仅是一种精神状态放松的表现，而且还有自我治疗的功能。
科学家研究表明，无论流浪猫或者家猫，在受伤后会发出呼噜声，这种声音可以帮助它们治疗骨伤或器官损伤，同时使它们变得更强壮。
科学家还指出，猫打呼噜的音波有助人类骨质提升，人类身体暴露于20-50赫的音波下，可以增强骨质并促进骨骼长成。
最后，超模君贴心附上撸猫指南！
图源/科普中国
