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猫为什么坠落脚永远朝下?猫落地时为何总是脚先着地

时间:2024-07-18 21:46:37/人气:178 ℃

资料:vox(Why a cat always lands on its feetWhy a cat always lands on its feet)

这是第一只被记录在胶片上的活猫,它被扔掉是为了解决一个物理学问题:为什么猫坠入地面时,总是脚先着地?这个问题让19世纪的科学家们为之疯狂。直到他们中的一个人使用了一个意想不到的工具来解开这个谜团:那就是相机。

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艾蒂安-朱尔-马雷是一位分析物体运动而痴迷的科学家和发明家。当大众用相机拍照片时,他开始尝试摄像,但他主要的目的是用相机捕捉动作。他通过摄影的基本原理做到这一点:通过感光材料的曝光和遮光来完成实验。所以,这个带有插槽的圆盘便是关键。当拍摄对象移动时,控制相机光线,马雷能够将移动画面记录到一块玻璃板上。从本质上讲,他所做的就是间歇性地阻挡光线。随着男人的移动,控制圆盘上的槽,曝光、遮光、再曝光、再遮光,循环往复。这种技术被称为"定时摄影",拍摄的结果显示了人类眼睛永远无法看到的东西:运动的各个瞬间。

几年后,柯达公司推出了赛璐珞胶片,而马雷更新了他的插槽式相机,这是一个重大的更新。他用一卷在曝光时移动的胶卷替换了单块的玻璃板。因此,当曝光时:一个图像被制造出来。再曝光时,又是一个新的图像,所以它就成了一个电影摄像机。

为了研究,马雷拍摄了很多影片,甚至还试着把动物扔向地面,看它们是否会用脚着地,比如这只兔子和这只鸡。让我们回到今天视频的主角:猫咪。它似乎能够通过在空中翻转身体来纠正自己,而这个过程不需要先推开任何东西,于是,这就与我们熟知的角动量守恒定律相矛盾。

听起来很高深,但也容易理解。牛顿的运动定律之一曾说,运动中的东西不能自己停下来,除非有一个相反的力量作用在它身上。一般来讲,你不能在半空中改变方向,就像动画显示的那样。但在肉眼看来,这只猫却可以。大多数人认为这只猫是因为踢了扔下它的人的手,因此完成了这个不合常理的事情。但马雷的影片展示了实际发生的情况,最初的几帧画面证明,这只猫并不是通过踢腿来旋转的。

反而,它所做的是拱起它的背。通过拱背,它把身体分成了前部和后部,这两部分可以分别独立起作用。就像你知道花样滑冰运动员是如何拉动他们的手臂来加速旋转的吗?这也是这个话题里面所要表达的。在旋转的早期,猫把它的前腿收起来,让后腿伸展开来,这样前半部分就可以快速旋转,而后半部分则保持相对静止。然后在一半的时候,它又做了相反的动作。前腿伸开,后腿收起,将它的另一半身体翻转过来。而你注意到在猫咪落地的时候,四只腿都尽可能地伸展开来,这时的旋转就变慢。所以,猫咪通过旋转自己的部分身体而不是全身,来实现脚落地。两半身体其实以相反的方式起着作用,利用身体重量的惯性来旋转另一面。而由于这两个旋转分别在相反的方向上运作,它们互相抵消了。所以牛顿定律并没有被打破。马雷于1894年在《自然》杂志上发表了他的发现,首次破解了猫落地的问题。

通过摄影进行科学发现还有很多例子,比如1878年,穆布里奇用12台相机证明,一匹马在奔跑的某一时刻会将四只脚都抬离地面,而这在通过肉眼观察时并不是那么直观的。

本视频灵魂歌者聊科普翻译配音重制作,来源:vox(Why a cat always lands on its feetWhy a cat always lands on its feet),记得点赞评论关注,我们下期再见。

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