Грегори Гбур - Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Одна кошковладелица нашла в своей питомице, имевшей склонность к падениям с высоты, родственную душу. 26 января 1972 г. над Чехословакией взорвался пассажирский самолет DC-9; все погибли, за исключением 23-летней стюардессы по имени Весна Вулович, которая упала на землю с высоты 10 000 метров — и осталась жива {11} . Она провела 27 суток в коме и еще 16 месяцев пролежала в больнице, но в период восстановления вдохновлялась примером своей любимой кошки Чики, которая дважды выпадала из окна второго этажа и получала серьезные травмы, однако оба раза поправилась.

После выздоровления Вулович хотела вернуться на работу в прежнем качестве — бортпроводницей, но авиакомпания дала ей офисную работу; возможно, работодатели опасались, что присутствие девушки на борту будет восприниматься как дурной знак и станет для компании антирекламой. Она умерла 23 декабря 2016 г. и была оплакана народом бывшей Югославии. Весна Вулович и сегодня остается лидером мирового рекорда Гиннесса за «выживание при падении с максимальной высоты без парашюта». Выпуск журнала RTV Revija за апрель 1973 г. поместил на свою обложку фото Вулович и Чики с подписью «Любимицы госпожи Удачи».

Научные исследования на тему высотного синдрома продолжаются до настоящего времени. В 2016 г. группа чешских ученых и студентов предложила альтернативный взгляд на реакцию кошки на падения с высоты; они предположили, что рефлексивно выгибать тело кошку заставляет не ускорение, а изменение ускорения {12} . Эта гипотеза согласуется с исследованием ВВС, проведенным Гератеволем и Столлингсом еще в 1950-е гг. В ходе изящного и простого эксперимента чешские исследователи прикрепили акселерометр к плюшевой игрушечной кошке и принялись ронять ее с разных этажей. Они выяснили, что изменение ускорения, которое они окрестили «коэффициентом кошачьего страха», максимально для примерно седьмого этажа, что, опять же примерно, соответствует высоте, после которой число травм у упавших кошек начинает снижаться.

Большинство исследований высотного синдрома, однако, сосредоточено на медицинских аспектах проблемы. Были и другие исследования, о том, какие травмы получает кошка и при каких высотах; некоторые из них были посвящены конкретным типам травм и их лечению. Ошибки кошек используются для совершенствования методов лечения упавших кошек и ухода за ними.

Нам осталось задать лишь один вопрос о высотном синдроме кошек: почему так много кошек падает из окон и с балконов зданий? Один из вариантов объяснения предложил Мелхафф: «Должно быть, это связано с координацией. Мы всегда приписываем кошкам великолепную координацию, и она у них действительно великолепна. Но если вам случалось когда-нибудь наблюдать, как две кошки играют и дурачатся, то вы знаете, что они способны перекатиться и упасть с того места, где они в этот момент находятся. Иногда неожиданно оказывается, что место это — карниз на 21-м этаже» {13} .

Необычайно умелое падение не единственный основанный на законах физики фокус, который кошки долгое время держали в секрете. Не так давно выяснилось, что даже самые обычные кошачьи привычки таят в себе научные сюрпризы. Профессор Массачусетского технологического института (далее — МТИ) Роман Стокер, наблюдая, как его кошка Кутта-Кутта пьет из чашки, заинтересовался тем, как она лакает воду. Человек может пить несколькими способами, к примеру всасывая в себя жидкость через трубочку или заливая ее из чашки в рот. Однако животные, такие как собаки, чтобы попить, должны сложить из языка некое подобие ковшика и черпать им воду.

Кошки, на первый взгляд, делают что-то другое, но делают это слишком быстро, чтобы процесс можно было рассмотреть невооруженным глазом. Стокер обратился за помощью к коллегам по МТИ Педро Реису, Сонхвану Чону и Джеффри Аристоффу и предложил изучить процесс лакания кошки при помощи самого старого и уважаемого из физических «кошачьих» методов — высокоскоростной фотографии. Сначала они терпеливо караулили Кутта-Кутту, чтобы снять, как она пьет, но затем перешли к съемке других домашних кошек, а со временем и львов, оцелотов, тигра и ягуара. Ученые дополнили свою коллекцию съемками представителей других видов кошачьих, которых обнаружили на YouTube.

Авторам удалось пронаблюдать неизвестную прежде замечательную тактику, которую применяют кошки при питье. У всех исследованных видов кошачьих язык лишь едва-едва касается поверхности воды, а затем стремительно отдергивается. Часть жидкости прилипает к языку кошки и при быстром отдергивании увлекается им, в результате чего в воздухе над поверхностью образуется тонкий столбик воды; кошка же схватывает этот зависший столбик, пока он не упал обратно в мисочку.

Кошка пьет, используя межмолекулярные силы в самой жидкости, благодаря которым некоторый объем жидкости увлекается за кончиком языка. Между силами инерции в жидкости и силой тяжести существует идеальное равновесие; ученым при помощи моделирования удалось продемонстрировать, что кошки лакают воду с такой скоростью, при которой к ним в рот попадает максимальное количество воды. Как и в задаче с рефлексом переворачивания, оказывается, что эволюция решила задачу по физике намного раньше, чем кто-либо из людей догадался о ее существовании.

Это исследование подтвердил, хотя и не без иронии, другой ученый. На просьбу прокомментировать эти результаты Стивен Фогель из Университете Дьюка сказал: «Теперь, когда меня ввели в курс дела, могу подтвердить: то, что эти люди описывают и объясняют, полностью согласуется с моими собственными, проводимыми между делом, наблюдениями лакания представителей кошачьих, которые содержатся в нашем учреждении» {14} .

После всех вложенных усилий команда исследователей из МТИ узнала, что данные о необычном способе питья, которым пользуются кошки, были доступны всем желающим уже несколько десятков лет благодаря новаторским фотографиям Гарольда Эджертона (1903–1990). Эджертон писал свою докторскую диссертацию в МТИ, где изучал использование высокоскоростных электронных вспышек при помощи специального устройства — стробоскопа — с целью увидеть быстро движущиеся объекты, такие как вращающиеся вентиляторы. Поняв, что при помощи цифровых вспышек фотографии можно делать быстрее, чем кто-либо мог вообразить, он принялся фотографировать все — от пуль, пронзающих яблоко, до спортсменов в движении, взрывов атомных бомб и того, что на самом деле не было, вероятно, лох-несским чудовищем {15} . Во время Второй мировой войны Эджертона призвали и поручили делать при помощи его молниеносной технологии ночные снимки оккупированной Европы с воздуха; занимаясь своим делом, он даже участвовал в нескольких опасных вылетах {16} . В 1950-е гг. Эджертон сотрудничал со знаменитым океанографом Жаком Ивом Кусто.