Грегори Гбур - Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

«Почему кошки всегда падают на лапы? На этот вопрос на самом деле совсем не сложно ответить. В начале падения с высоты внизу находится спина кошки, выгнутая полукругом. Если бы кошка так и упала, то перелом позвоночника и смерть стали бы неизбежным результатом падения. Но природный инстинкт побуждает ее, после того как она пролетела один-два фута, внезапно сократить мускулы спины и вытянуть лапы; теперь уже живот ее выгибается, а спина становится вогнутой, что меняет центр тяжести и переворачивает тело; после этого кошке, чтобы приземлиться на лапы, остается только удерживать себя в этом положении» {3} 3 . Stables, «Cats» , p. 391. 4 . Stables, From Ploughshare to Pulpit , pp. 126–127. 5 . Battelle, Première Leşons d’Histoir Naturelle , p. 48. Перевод на английский автора. 6 . Defieu, Manuel Physique, pp. 69–70. Перевод на английский автора. 7 . Quitard, Dictionnaire Étymologique, Historique et Anecdotique des Proverbes , p. 211. Перевод на английский автора. 8 . Errard, La Fortification Démonstrée et Réduicte en Art . 9 . Hutton, A Mathematical and Philosophical Dictionary , vol. 2, pp. 200–201; «Éloge de M. Parent». 10 . Parent, «Sur les corps qui nagent dans des liqueurs». 11 . Я, как опытный парашютист, лично могу это подтвердить. 12 . Так описано в: Grayling, Descartes , p. 160. Неясно, насколько стара на самом деле эта легенда, и тем более неясно, насколько она близка к реальности. 13 . Bossewell and Legh, Works of Armorie , p. F o. 56. 14 . Garnett, The Women of Turkey and Their Folk-Lore , pp. 516–517. 15 . Chittock, Cats of Cairo . 16 . Stables, «Cats» , pp. 3–6. .

Такое объяснение звучит вроде бы разумно и, очевидно, устраивало большинство любознательных людей XIX в.

Представьте себе кошку, подвешенную за передние и задние лапы к двум неподвижным опорам. С виду в этом положении она напоминает изогнутую ручку выдвижного ящика — вариант (a) на рисунке. Ее центр тяжести — точка, в которой сила тяжести как бы действует на кошку как целое, — располагается ниже опор. Когда кошка выгибает спину, как в варианте (b), ее центр тяжести поднимается выше опор. Это неустойчивое положение. Пока кошка держит спину выгнутой, любое небольшое возмущение приведет к тому, что она перевернется, а центр тяжести вновь окажется ниже опор, как в варианте (c). Кошка, находившаяся первоначально кверху лапами, перевернулась!

Рассуждения Стейблса просты, убедительны и физически правдоподобны, но при этом ошибочны. Они применимы лишь в том случае, когда кошка подвешена на неподвижных опорах, как показано на рисунке, что позволяет ей смещать свой центр тяжести так, что он оказывается то выше, то ниже точек подвеса. Кошка в свободном падении ни на чем не висит; перемена положения ее тела никак не влияет на его устойчивость.

Стейблс, кажется, считает, что его объяснение очевидно. Возможно, сам он позаимствовал его у физика Джеймса Клерка Максвелла, с которым мы уже встречались. Максвелл защитил свою первую профессорскую университетскую должность в Маришале в 1856 г., всего за год до того, как Стейблс начал там же изучать медицину. Судя по всему, они встречались, и молодой Максвелл произвел на Стейблса сильное впечатление. В своем наполовину автобиографическом романе «От плуга к кафедре: История жизненной борьбы», опубликованном в 1895 г., Стейблс рассказывает историю молодого человека, выросшего на ферме, который приезжает учиться в колледж Маришаль. Среди характеристик разных профессоров мы находим в нем следующее описание Максвелла, про которого автор пишет, даже не меняя имени:

Еще там был бедняга Максвелл, так хорошо известный в ученом мире, — симпатичный шатен, вдумчивый и мудрый; за завтраком всегда находил какое-нибудь научное чудо, о котором можно рассказать студентам. Он всегда улыбался, но никогда много не смеялся. Полагаю, Максвелл придерживался мнения, что крепкий чай вреден молодым людям, ибо сам ученый неизменно, прежде чем налить в чашку приготовленный напиток, наполнял ее наполовину густыми вкуснейшими сливками. Максвелла давно нет, и его смерть — огромная потеря для мира {4} 4 . Stables, From Ploughshare to Pulpit , pp. 126–127. 5 . Battelle, Première Leşons d’Histoir Naturelle , p. 48. Перевод на английский автора. 6 . Defieu, Manuel Physique, pp. 69–70. Перевод на английский автора. 7 . Quitard, Dictionnaire Étymologique, Historique et Anecdotique des Proverbes , p. 211. Перевод на английский автора. 8 . Errard, La Fortification Démonstrée et Réduicte en Art . 9 . Hutton, A Mathematical and Philosophical Dictionary , vol. 2, pp. 200–201; «Éloge de M. Parent». 10 . Parent, «Sur les corps qui nagent dans des liqueurs». 11 . Я, как опытный парашютист, лично могу это подтвердить. 12 . Так описано в: Grayling, Descartes , p. 160. Неясно, насколько стара на самом деле эта легенда, и тем более неясно, насколько она близка к реальности. 13 . Bossewell and Legh, Works of Armorie , p. F o. 56. 14 . Garnett, The Women of Turkey and Their Folk-Lore , pp. 516–517. 15 . Chittock, Cats of Cairo . 16 . Stables, «Cats» , pp. 3–6. .