Грегори Гбур - Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Модель Кейна и Шера проще визуализировать в виде трех последовательных отдельных движений. Представьте, что кошка, начиная падать, сгибается и проворачивается, пока не окажется мордой в сторону и согнутой вправо в поясе. Затем кошка сгибает свое тело в другую сторону, пока не окажется согнутой в поясе влево. С этого момента она может продолжить движение типа «сложись и крутись», пока не окажется согнутой вперед в поясе и смотрящей вниз.

В статье, опубликованной в 1969 г., Кейн и Шер наложили схематические изображения, полученные по расчетной модели, сверху на фотографии реальной падающей кошки {24} . Результаты получились убедительными. Подобно Радемакеру и тер Брааку, Кейн и Шер моделировали кошку в виде пары связанных цилиндров. На свою модель они наложили дополнительное ограничение: кошка не может проворачивать верхнюю и нижнюю секции тела относительно друг друга, как в модели «подожмись и поворачивайся» Марея.

Эта новая работа, связанная с кошками, в конечном итоге призвана была помочь астронавтам поворачиваться в условиях невесомости; любые методы, проработанные на кошках, необходимо было затем испытывать на людях. Как делали до него и Советы, Кейн использовал батут как дешевый способ создания кратковременной невесомости. Чтобы сконструировать новую методику поворота, Кейн для начала при помощи математических уравнений разработал способ оптимального переворачивания кошки. Затем он ввел эти движения в компьютер, что позволило ему визуально изобразить их понятным образом. Наконец, профессиональный акробат на батуте, надев скафандр, проверил, может ли человек, в принципе, эффективно воспроизвести эту технику.

В 1968 г. необычный проект привлек внимание журналистов Life . Фотографии, сделанные для статьи о работе Кейна, представляют собой один из самых сюрреалистических комплектов научных изображений, сделанных когда-либо {25} . В этой серии снимков фотографии падающей кошки соседствуют с фотографиями акробата в скафандре, пытающегося на батуте как можно точнее повторить ее движения.

Судя по всему, эта статья Кейна и Шера — последняя из публикаций, связанных с падающими кошками и маневрами астронавтов. После этого двое ученых выпустили в 1970 г. официальную публикацию с подробным описанием стратегий самоповорота, разработанных ими специально для людей {26} . Падающие кошки еще будут привлекать внимание исследователей в других проектах, но их роль в исследовании космоса завершилась в 1969 г.

Несмотря на столь активное участие в исследованиях, только одной кошке за всю историю освоения космоса удалось успешно совершить космический полет и вернуться. В начале 1960-х гг., в разгар первого этапа космической гонки, Франция также активно изучала физиологическое действие перегрузок и невесомости на живые существа. Фелисетта — бродячая кошка, подобранная на улицах Парижа торговцем домашними животными, — была приобретена французским правительством, чтобы стать частью команды из 14 кошек и котов, участвующих в космических испытаниях. Всем животным в мозг были вживлены электроды для измерения нервного отклика. 18 октября 1963 г. Фелисетта стала первой кошкой, запущенной в космос. В ходе 13-минутного полета, включавшего в себя 5 минут невесомости, она поднялась на высоту 156 км, после чего успешно вернулась на Землю под парашютом в своей капсуле.

Как ни печально, через три месяца после участия в этом опасном предприятии Фелисетту усыпили, чтобы французские ученые могли посмотреть, не вызвало ли космическое путешествие каких-либо физиологических изменений. Несмотря на свою ключевую роль во французской космической программе, на много лет эта кошка была почти забыта. Потом, в 2017 г., Мэтью Сарж Гай запустил краудфандинговый проект по сооружению статуи Фелисетты в ее родном городе Париже в память о полете. Деньги были собраны, и на момент написания этой книги организаторы занимаются поиском подходящей площадки для мемориала — памятника и напоминания о жертвах, принесенных животными ради нас [4].

Кейн и Шер воспользовались для моделирования сложных систем новой на тот момент технологией — компьютерами. С появлением хитроумных компьютерных моделей для описания движений и человека, и кошки попытка создания машин, способных воспроизводить их движения в реальной жизни, стала только вопросом времени. Однако, прежде чем это произошло, кошки явили миру новую загадку, скрытую в их падении.

Мы до сих пор рассмотрели кошек преимущественно в роли лабораторных животных, но на самом деле они служили многим ученым также спутниками и даже лаборантами. Однако не всякое совместное творчество кошки и человека продуктивно. В 1825 г., к примеру, сразу несколько британских газет рассказали о трагедии, связанной с кошками.

Известный Мангеймский телескоп, шедевр знаменитого венгерского оптика Шпайгера, был уничтожен несколько дней назад самым необычным образом. Один служитель Обсерватории вынул из телескопа линзы, чтобы протереть их, а затем поставил обратно, не заметив, что за это время в трубу телескопа забралась кошка. Ночью это животное, встревоженное сильными лучами лунного света, попыталось убежать; но ее усилия опрокинули инструмент, и он, упав на землю с верхушки башни, разбился на куски {1} .

Американский поэт Энтони Бликер предположил, что кошка при падении погибла, и это событие вдохновило его на написание стихотворения «Обращение девицы Шпайгер к ее кошке» — воображаемую жалобу дочери астронома на потерю любимого питомца {2} . Вот небольшой кусочек из этого стихотворения:

История эта трагична как для кошки, так и для астронома, если считать, конечно, что она действительно имела место. Однако есть серьезные причины усомниться в этой истории в том виде, как она здесь рассказана. С одной стороны, директором немецкой Мангеймской обсерватории — пишется с двумя «н», кстати, — в 1816–1846 гг. был Фридрих Бернгард Готтфрид Николаи; никаких записей ни о каком Шпайгере обнаружить не удалось. Трудно также представить себе дорогостоящий ультрасовременный телескоп, ненадежно установленный на крыше какой-то башни, где он легко может опрокинуться и упасть вниз. Кроме того, ни в одном астрономическом журнале тех дней нет упоминания о подобном катастрофическом событии. В период, о котором идет речь, работа в Мангеймской обсерватории, судя по всему, шла без сучка без задоринки.