Возможно, это не поможет нам предсказать их поведение, но автор считает, что это поможет людям лучше понять физику.
Физик Анксо Биаси из Галегоского института физики высоких энергий считает, что совершил открытие, почти столь же значимое для науки, как и единая теория поля: он вывел уравнение движения кошек. Биаси легко перепрыгнул через самый базовый случай поведения кошки в изоляции и сразу взялся за задачу посложнее: как ведут себя кошки в присутствии человека.
Несмотря на печальную судьбу своего эксперимента, Эрвин Шрёдингер сделал два важных вклада в физику: волновое уравнение и концепцию кота в состоянии квантовой суперпозиции. С тех пор кошки прочно ассоциируются с передовой физикой (хотя некоторые считают, что эта связь возникла еще раньше, благодаря завораживающему способу, которым кошки переписывают законы физики во время падения).
Казалось бы, кульминацией этой связи стало присуждение Шнобелевской премии за доказательство того, что кошки могут быть одновременно и твердыми, и жидкими. Однако Биаси считает, что тема ещё не исчерпана. “Эта статья призвана приблизить физику к неспециалистам, предлагая занимательный пример, на котором можно понять несколько концепций классической механики”, – пишет Биаси. “Для этого построено уравнение, моделирующее поведение кошки в присутствии человека, рассматривая первую ее как материальную точку, движущуюся в потенциале, создаваемом человеком.”
Хотя Биаси консультировался с друзьями, знакомыми с кошачьими повадками, работа в основном основана на наблюдениях за одной конкретной кошкой по имени Эме, живущей с ним под одной крышей. Биаси начал с гипотезы: “Кошки ведут себя так, как будто ощущают силу, исходящую от человека”, а затем выделил семь паттернов в движениях Эме, которые он и моделировал.
Довольно самонадеянно поместив человека в центр своей модели, Биаси обозначил его местоположение как x=0, а положение кошки как x. Если m – масса кошки, а ε – коэффициент трения, возникающий из-за усталости кошки, то базовая формула Биаси выглядит так:
md²x/dt² = -dV(δ)cat(x)/dx – edx/dt
Далее, основываясь на наблюдениях за Эме, Биаси усложняет свою модель, добавляя такие факторы, как мурлыканье и ночные забеги, известные как “зумми”.
Биаси признаётся: “Всё началось как шутка на 1 апреля. Однако вскоре я понял, что эта история может быть очень полезна студентам-физикам.”
Мурлыканье кошки дает возможность продемонстрировать физику самоподдерживающейся системы. Биаси утверждает: “Предполагается, что когда кошку гладят, и она начинает мурлыкать, у людей возникает импульс продолжать гладить ее, тем самым укрепляя стабильность процесса.” Кто знает, сколько важных дел – возможно, даже крупных открытий в физике – было отложено из-за силы мурлыкающей кошки на коленях?
Биаси считает, что сидение на коленях и пять других поведенческих паттернов, включая нежелание откликаться, когда ее зовут, отвлекаемость и колебания при поглаживании, относятся к режиму низкой энергии. Однако “зумми” (также известные как периоды безумной случайной активности) связаны с более высоким энергетическим состоянием.
Для моделирования “зумми” необходимо ввести функцию рандомизации, потому что, будем честны, даже сама кошка не знает, куда она побежит в следующий момент. Биаси добавляет еще один член, σf(t), чтобы отразить это, рассматривая движения кошки в режиме “зумми” как стохастический процесс, используя метод Эйлера-Маруямы, применяемый для моделирования броуновского движения.
Конечно, у научного сообщества есть вопросы к работе Биаси. Например, почему Эме не указана в качестве соавтора, учитывая ее неоценимый вклад? И почему модель основана на классической механике, игнорируя квантовую природу кошек?
Впрочем, сам Биаси признаёт, что его уравнения не универсальны, и некоторые кошки могут демонстрировать лишь слабое подобие описанных паттернов. Он также утверждает, что его работа может “воспроизводить характерные особенности поведения кошек”, поэтому те, кто способен понять его уравнения и имеет кошку под рукой, могут сами оценить точность модели.
Исследование опубликовано в открытом доступе в Американском журнале физики.
Читайте также: Физика привидений: как наука объясняет сверхъестественное?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.