Грегори Гбур - Загадка падающей кошки и фундаментальная физика

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.

В 1940 г. Эджертона пригласили в Голливуд продемонстрировать разработанные им методы. Результатом сложившегося сотрудничества стал короткометражный документальный фильм 1940 г. «Быстрее мгновения ока», в который вошел короткий фрагмент съемки лакающей кошки. В сопроводительном тексте говорится, что кошка изгибает язык вниз, так что он образует как бы перевернутый ковшик, но сегодня мы ясно видим на пленке тот самый инерциальный эффект, который был представлен в 2010 г. Вполне закономерно, что Эджертон значительную часть работы с высокоскоростной фотографией проводил в МТИ — там же, где спустя почти 70 лет группа Стокера сделала свое открытие. Мало того, группа пользовалась оборудованием из Центра Эджертона при МТИ, где, если верить сайту института, «продолжает жить дух открытия Гарольда Эджертона» и «где мы предоставляем студентам возможность учиться на практике».

Эджертон и сам снимал падающих кошек. В 1930-е гг., когда он вместе с коллегой по МТИ Кеннетом Гермесхаузеном все еще активно продвигал свои методы в научном сообществе, Гарольд обнаружил, что кошачий рефлекс переворачивания в правильное положение — первоклассное средство для привлечения внимания. Их «кошачьи» фотографии появились в журнале Science News-Letter в 1934 г.