猫从很高的地方掉下来,通常身体不会有丝毫损伤,而狗从同样高度掉下来的话,非死即伤,这是为什么呢?原来,猫从空中下落时,能够快速翻身,四脚着地。其他绝大部分动物都没有这一能力,因此有了“猫有九条命”的传说。
1894年,法国科学家马雷首次用高速摄影机将猫下落这一过程拍摄了下来,并证明了猫在空中转体,仅需1/8秒。
猫在空中翻身的现象,解释起来颇费周折:猫在空中运动时没有外力矩,如果猫的前半身顺转,后半身就要反转,那猫的身体不就扭起来了吗?
20世纪60年代,苏联力学家洛强斯基提出了“转尾巴”理论,认为猫在空中急速转动尾巴,使自己的身体沿相反方向翻转。这种理论看起来似乎很有道理,但是猫尾巴很轻,身体很重,尾巴必须每分钟几千转才有可能使猫在极短的时间内翻转过来,猫尾都成螺旋桨了,这怎么可能?有趣的是,1960年英国著名生理学家麦克唐纳,做了一次判断性实验:他用几只天生没有尾巴的马恩岛猫做试验,结果猫在空中的转体动作依然灵活自如。
另外有一种“弯脊椎”理论,认为猫在下落过程中,首先从中间弯曲身体,然后依次向各个方向弯曲脊椎,最终使猫的前半身旋转180°,这样猫的后半身就必然产生一个大小相等、方向相反的动量矩与其相“对抗”,从而使猫的整个身体翻转过来。1969年,美国力学家凯恩教授利用“弯脊椎”理论的数学模型以及电脑程序,进行了计算,结果与高速摄影机拍下的过程完全吻合。
目前公认“弯脊椎”理论是正确的。你可以亲身体验一下为什么弯脊椎对转动有影响:首先直立,保持下半身不动,你会发现上半身转动90°左右就与下半身扭起来了。第二次弯腰(也就是弯脊椎),让上半身与下半身有一定的角度,这时上半身可以绕下半身转很多圈,就像玩呼啦圈一样,弯腰时转动的特点是:上半身各部分都在做圆周运动,但是脸部基本上一直朝着前方。
回来再看猫的翻身问题。猫在下落时会弯脊椎,前半身与后半身转轴不共线,因此猫在翻身过程中前半身与后半身可以转动任意角度而不会拧。猫在下落时弯腰且通过四肢和尾巴的开合实现空中翻身,这可是天生的救命绝技,因此“猫有九条命”还真的有些道理。
内容来自:少年儿童出版社《十万个为什么》(第六版)
个人感想:我觉得动物比我们灵活多了,相比之下人类的躯体太笨拙拉。