正文 第11章 貓“安全著陸”的本事(1 / 1)

貓有一個十分驚人的本領:從高處跌下時,不僅不會摔死,還能穩穩地落地。它的絕技就是空中翻身。你看,貓剛跌下時,還是背脊朝下、四腳朝天,可就在它落地的一刹那,已經變成背向上、腳朝下了,再加上它那雙有著厚厚肉墊的爪子和富有彈性的腰腿,當然就能穩穩地在地麵“安全著陸”了。

早在19世紀末,就有一位物理學家對貓的空中翻身絕技產生了興趣,他通過高速攝影拍下了貓的整個下落過程,發現貓在下落時僅用1/8秒就翻過身來了。我們知道,如果沒有外力作用,原來不轉動的物體是不會轉動的。貓在開始下落時沒有轉動,在下落過程中又不受外力作用,它應該一直保持原來的姿勢著地。那麼,貓是怎樣在空中完成翻身動作的呢?

於是,有人把這完全歸功於貓尾巴的功能。認為貓在下落過程中,快速地向一個方向甩動尾巴,由於力學中的角動量守恒原理,貓的身體就會朝另一個方向翻轉。但是,通過計算人們發現,如果貓的空中翻身僅僅依靠尾巴的甩動,那貓的尾巴在1/8秒內至少要轉上幾十圈才行,這豈不是與飛機的螺旋槳一樣了?

於是,一些物理學家又忙碌起來,他們又是攝影又是錄像,並且從理論上提出模型,用電腦進行計算。得出的結論是:貓在落下的過程中,是通過它的脊柱依次向各個方向彎曲來實施轉體。當雙手握住貓的四肢,將手鬆開時,貓的角動量等於零。貓在下落的過程中,盡管受到重力的作用,由於重力作用在質心上,因此外力矩為零,所以,貓在下落過程中的任一時刻,都要保持角動量等於零。當貓從高處落下時,貓會本能地旋轉身體,這時,貓的尾巴伸展並且朝著相反方向甩動,以保持貓的總角動量為零。由於貓的脊柱比較靈活,它在旋轉身體的時候,還可巧妙地使身體和四肢收縮、伸展,調節整個身體的質量分布,保持角動量為零,以達到轉身的目的。

在體操和跳水比賽中,運動員要在騰空後短短幾秒鍾內,完成各種空翻加轉體的高難度動作。雖然這些動作比貓翻身複雜得多,可道理卻是大同小異。航天員在太空航行時,由於處於失重狀態,身體會飄浮在空中。也必須學習貓空中翻身的絕技,用同樣的辦法來完成前進、後退、轉身等一係列動作。