其他

猫,究竟是固体还是液体?物理学(严肃地)说:可以都是!

2017-11-02 Lyroat 物种日历

如今,“吸猫”变成了很多人喜闻乐见的一项活动——在办公室你会看到一群围绕在鼓励师周围的摸鱼两脚兽;在路上你会看到几个追着小野猫揉的怪叔叔或怪阿姨;在家里你就是那个天天铲屎还被猫嫌弃的铲屎官。

无论是二次元的猫还是三次元的猫,无论是凝固的固态猫还是流淌的液态猫,你都会被它们迷得神魂颠倒。


图片:iheartcatgifs.tumblr.com


图片:emoposer 1738 / YouTube


此处必须有果壳首席鼓励师Seven镇楼

等等……猫怎么会是液体?

没错,2017年搞笑诺贝尔奖的物理学奖,就颁发给了来自法国里昂大学的研究者Marc-Antoine Fardin,他的通过流变学中的“底波拉数”来证明了“猫既可以是固体,又可以是液体”的理论,这可真的是科学吸猫了!

图片:搞笑诺贝尔奖直播截图

要想知道为什么猫“既可以是固体,又可以是液体”,我们需要先了解一些基本概念:

  • 固体,是物质维持形状和体积的一种状态;

  • 液体,是物质保持体积但是适应环境形状的一种状态;

  • 气体,是物质扩张并占据所有可用体积的一种状态;

底波拉数(De),流变学中的一个无量纲量,用来描述材料在特定条件下的流动性,定义为弛豫时间及观测时间尺度的比值。当De<<1时,材料表现出似流体的力学响应;当De>>1,材料表现出似固体的力学响应。


图片:imgur

搞不懂?下面来举几个栗子:

如何得到一只固态的猫?在短时间尺度上,一只站立、跳跃的猫,会被认为是一只固态猫。

因为猫的弛豫时间(区间在1秒-1分钟)和短暂的观测时间内(1秒)相比远大于1。也就是说,这一秒你看猫还在活蹦乱跳,下一秒它可能就变成一“滩”了。


图片:4gif

那么如何得到一只可爱的液态猫呢?

对于长时间尺度,当你发现一只猫占据了一个酒杯、玻璃器皿时,就可以认为这只猫是流体了。


图片:giphy

不过,从猫的年龄来说,年龄小的猫和年龄大一些的猫的流动性也有所不同。相比于小猫来讲,年长猫的弛豫时间更长,可以达到数小时。而仅从液态和气态两个方面来讲,年长猫更趋向于气态。

图片:boredpanda

图片:boredpanda

当然,除了猫的运动状态、年龄以外,猫的流动还与它们所接触的表面有一定关系。比如产生荷叶效应、皮毛的粗糙程度、与光滑表面的低亲和程度、在垂直表面上展现出的粘滞性……

图片:Marc-Antoine Fardin的论文《On the rheology of cats》

而且,由于猫自身存在运动,不会像其他流体(例如:水)一样表现出被动性,所以猫的流变性体现出了一种不稳定性,可能它在你怀里的时候是液态的,而嫌弃的从你怀里走开的时候又立即变成了固态。

图片:giphy

总而言之,猫被证明是线性和非线性制度中流变学研究的丰富模型系统。正如赫拉克利特的观点“万物皆流,无物常住”被视为流变学的座右铭一样,“万猫皆流,无猫常住”也是猫的座右铭。


图片:sharegif.com

或许真相正如微博网友@OSAMA-Z 所言——“猫在挠你的时候是固体,午睡及穿越窄小缝隙的时候是液体,粘稠度与缝隙平均宽度成反比。在你试图抱猫的时候呈现出非牛顿流体特性。但是猫本身的构成物质不具有以上物理特性,是当代物理一大未解之谜。”



图片:cakeburger.com、翻译:王劈柴

本研究,因为其独特的吸猫思路,获得了2017年搞笑诺贝尔奖的物理学奖!

教你科学吸猫

天气渐凉,两脚兽要是不暖和

喵咪就会从怀里流走哦~

快穿上温暖的帽衫和卫衣

留住你的主子!

带走液态猫和薛定谔的猫

这个秋天,有猫有温暖~

戳原文去市集吸猫

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存