Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

Здесь приведен ключевой график из статьи Уитни и Мелхаффа. Травмы поделены на категории примерно так, как это первоначально сделал и Робинсон, но с заменой «носового кровотечения» на «переломы». Можно увидеть, что у кошек, пролетевших девять этажей или больше, число травм всех типов значительно снижается. Поразительно, но кошки, падающие с запредельных высот, как правило, оказываются менее травмированными, чем те, что падают с умеренных высот.

Этот результат стал национальной сенсацией и за следующие несколько лет был упомянут в печати бессчетное количество раз. Los Angeles Times представила работу Уитни и Мелхаффа в статье под названием «Они приземляются на кошачьи лапки» (They Land on Little Cat Feet). Двумя годами позже The New York Times рассказала об этой работе в статье «Приземление по-кошачьи: факт налицо» (Research on Human Performance during Zero Gravity)^{6}.

Результаты очень интересны и контринтуитивны — но точны ли они? Поскольку никто — по счастью — не швыряет кошек с крыш одну за другой в ходе контролируемых научных экспериментов, исследования высотного синдрома вынуждены опираться на те случаи, в результате которых кошки попадают тем или иным способом в кабинет ветеринара, что оставляет вероятность того, что данные искажены каким-то образом. Представьте, к примеру, что при самых высоких падениях кошки с самым большим количеством травм умирают сразу же. Этих умерших кошек никто к ветеринару не понесет, и данные Уитни и Мелхаффа окажутся ошибочно смещенными в сторону более здоровых кошек с меньшим числом травм. Странный результат вполне может иметь и другие причины, но такую возможность нельзя полностью отбрасывать.

Повторных исследований на эту тему не было довольно долго. Хотя кошки регулярно падают со всевозможных возвышений, мало где имеются здания достаточно высокие, чтобы данные для них можно было легко проверить. В двух более поздних исследованиях на тему высотного синдрома, проведенных в Греции и Израиле, рассматривались только кошки, упавшие с восьмого или более низкого этажа^{7}.

Только в 2004 г. сообщество хорватских ветеринаров в Загребе сумело собрать достаточно данных, чтобы проверить результаты исследования Уитни и Мелхаффа по падениям с экстремальных высот. Изучив 119 случаев, они обнаружили, что у кошек, падающих с самых высоких этажей, действительно наблюдается меньше переломов, хотя число торакальных травм, судя по всему, возрастает^{8}.

Считая, что данные эти не содержат серьезных системных ошибок, мы можем задать следующий естественный вопрос: почему у кошек, падающих с этажей выше восьмого, наблюдается меньше травм, по крайней мере некоторых типов травм? Отметив, что момент снижения их числа примерно совпадает с высотой, при которой кошки впервые достигают стабильной скорости, Уитни и Мелхафф предложили следующие гипотезы:

Как можно было ожидать, число травм у наших кошек было пропорционально расстоянию и скорости падения примерно до 7-го этажа — до точки чуть выше той, для которой достигается стабильная скорость. Было удивительно, однако, что у кошек, пролетевших более семи этажей, число переломов снижалось. Чтобы объяснить это, мы предполагаем, что кошка, пока не достигнет стабильной скорости, испытывает ускорение и рефлексивно вытягивает лапы, делая их тем самым более уязвимыми для травм. Однако после достижения постоянной скорости вестибулярный аппарат перестает испытывать на себе стимулирующее действие ускорения, после чего кошка может расслабиться и перевести лапы в более горизонтальное положение, примерно как это делает белка-летяга. При таком горизонтальном положении сила удара более равномерно распределяется по телу.