为什么猫落地永远是腿先着地,猫从高空坠落为什么脚先落地

资料：vox（Why a cat always lands on its feetWhy a cat always lands on its feet）

这是第一只被记录在胶片上的活猫，它被扔掉是为了解决一个物理学问题：为什么猫坠入地面时，总是脚先着地？这个问题让19世纪的科学家们为之疯狂。直到他们中的一个人使用了一个意想不到的工具来解开这个谜团：那就是相机。

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艾蒂安-朱尔-马雷是一位分析物体运动而痴迷的科学家和发明家。当大众用相机拍照片时，他开始尝试摄像，但他主要的目的是用相机捕捉动作。他通过摄影的基本原理做到这一点：通过感光材料的曝光和遮光来完成实验。所以，这个带有插槽的圆盘便是关键。当拍摄对象移动时，控制相机光线，马雷能够将移动画面记录到一块玻璃板上。从本质上讲，他所做的就是间歇性地阻挡光线。随着男人的移动，控制圆盘上的槽，曝光、遮光、再曝光、再遮光，循环往复。这种技术被称为"定时摄影"，拍摄的结果显示了人类眼睛永远无法看到的东西：运动的各个瞬间。

几年后，柯达公司推出了赛璐珞胶片，而马雷更新了他的插槽式相机，这是一个重大的更新。他用一卷在曝光时移动的胶卷替换了单块的玻璃板。因此，当曝光时：一个图像被制造出来。再曝光时，又是一个新的图像，所以它就成了一个电影摄像机。

为了研究，马雷拍摄了很多影片，甚至还试着把动物扔向地面，看它们是否会用脚着地，比如这只兔子和这只鸡。让我们回到今天视频的主角：猫咪。它似乎能够通过在空中翻转身体来纠正自己，而这个过程不需要先推开任何东西，于是，这就与我们熟知的角动量守恒定律相矛盾。

听起来很高深，但也容易理解。牛顿的运动定律之一曾说，运动中的东西不能自己停下来，除非有一个相反的力量作用在它身上。一般来讲，你不能在半空中改变方向，就像动画显示的那样。但在肉眼看来，这只猫却可以。大多数人认为这只猫是因为踢了扔下它的人的手，因此完成了这个不合常理的事情。但马雷的影片展示了实际发生的情况，最初的几帧画面证明，这只猫并不是通过踢腿来旋转的。

反而，它所做的是拱起它的背。通过拱背，它把身体分成了前部和后部，这两部分可以分别独立起作用。就像你知道花样滑冰运动员是如何拉动他们的手臂来加速旋转的吗？这也是这个话题里面所要表达的。在旋转的早期，猫把它的前腿收起来，让后腿伸展开来，这样前半部分就可以快速旋转，而后半部分则保持相对静止。然后在一半的时候，它又做了相反的动作。前腿伸开，后腿收起，将它的另一半身体翻转过来。而你注意到在猫咪落地的时候，四只腿都尽可能地伸展开来，这时的旋转就变慢。所以，猫咪通过旋转自己的部分身体而不是全身，来实现脚落地。两半身体其实以相反的方式起着作用，利用身体重量的惯性来旋转另一面。而由于这两个旋转分别在相反的方向上运作，它们互相抵消了。所以牛顿定律并没有被打破。马雷于1894年在《自然》杂志上发表了他的发现，首次破解了猫落地的问题。

通过摄影进行科学发现还有很多例子，比如1878年，穆布里奇用12台相机证明，一匹马在奔跑的某一时刻会将四只脚都抬离地面，而这在通过肉眼观察时并不是那么直观的。

本视频灵魂歌者聊科普翻译配音重制作，来源：vox（Why a cat always lands on its feetWhy a cat always lands on its feet），记得点赞评论关注，我们下期再见。