Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Макдональд не единственный, кто связал падающих кошек и акробатический спорт. В 1974 гг. Дж. Бистерфельдт теоретически рассуждал о том, что воздушные трюки гимнастов часто осуществляются при помощи того, что мы сегодня назвали бы алгоритмом «сложись и крутись». В 1979 г., когда Клифф Фролич попытался прояснить механизм, посредством которого прыгуны в воду выполняют в воздухе свои фигуры, падающая кошка служила ему иллюстративным примером, как и вертевшиеся в невесомости астронавты в работе Кейна и Шера. В 1993 г. М. Р. Идон при обсуждении выполнения кручений в воздухе во время сальто также вспомнил о кошке и привел ее в пример. В 1997 г. Хесус Дапенья попробовал разобраться с ролью кошачьих приемов в кручении спортсменов при прыжках в высоту^{16}.

Несмотря на перечисленные примеры, было бы преувеличением сказать, что переворачивание кошки сыграло серьезную роль в изучении физики спорта; тем не менее оно помогло наглядно продемонстрировать замечательные возможности человеческого вращения. А наглядные демонстрации, очевидно, требуются до сих пор. Как отмечал Фролич в статье 1979 г.:

В последнее время всем аспирантам, постдокам и сотрудникам кафедры физики Корнеллского университета раздали опросник с конкретными вопросами и выбором ответов из нескольких вариантов на тему физической возможности выполнения некоторых трюков с сальто и кручениями… Тем не менее из 59 физиков, заполнивших опросник, 34 % неверно ответили на первый вопрос, а 56 % — на второй; это поразительно высокий процент ошибок для вопросов с выбором готовых вариантов ответа^{17}.

Такая путаница в головах напоминает реакцию на первые фотографии падающей кошки Марея почти 100 лет назад. И в наше время ученые могут запутаться при виде сложной ситуации, даже такой, где задействованы только простые законы физики.

Итак, что мы имеем в плане понимания, как переворачивается кошка? Анализ свидетельств, с учетом всех имеющихся моделей, уверенно показывает, что основным механизмом переворачивания служит алгоритм «сложись и крутись» с небольшими дополнениями, предложенными в 1969 г. Кейном и Шером. Но данные указывают также, что кошка, вероятно, использует некоторую комбинацию из четырех описанных выше моделей. Никакие из этих вариантов не являются взаимоисключающими, и все они легко сочетаются между собой. Кошка может использовать алгоритм «сложись и крутись» и при этом вытягивать задние лапы и поджимать под себя передние, чтобы передняя часть тела быстрее поворачивалась вправо. Она может вращать хвостом в противоположную сторону, чтобы ускорить вращение передней части тела. А если кошка находится во вращении с самого начала, она может проделывать все это в дополнение к уже имеющемуся вращению.

Однако каждый случай индивидуален. Длинные тощие кошки, возможно, пользуются немного не такой стратегией переворачивания, как короткие и толстые, а некоторые кошки, возможно, вкладывают чуть больше энергии в тот или иной аспект переворачивания. Может быть, это индивидуальный стиль, а может, дело в необходимости. Мы уже видели, к примеру, что бесхвостые кошки вполне способны переворачиваться, но обычные кошки часто используют свои хвосты для ускорения процесса. Каждая кошка уникальна, и не стоит ожидать, что какие-то две кошки будут переворачиваться в точности одинаково.

12. Падающие кошки и фундаментальная физика

Однажды утром путешественник выходит из своего лагеря прогуляться. Он проходит один километр на юг, один — на восток и один — на север, что приводит его в точности обратно к лагерю. Заходя в палатку, он слышит какой-то шум, выглядывает наружу и видит медведя. Какого цвета медведь?