曾幾何時，“鏟屎官”成為了一類人的別稱，他們樂此不疲的為一只只自稱“朕”的優雅生物服務。沒錯，“朕”就是她，就是集美貌、優雅、高貴、華麗、靈敏、驚覺、睿智等等等特點于一身的——喵星人。 

（來源：54fcnr.com） 

　　睿智？那絕對是當然的！因為身為鏟屎官的你，也許還不如喵星人懂的物理知識多！ 

　　薛定諤的貓：量子疊加原理 

　　大家都只知道“薛定諤的貓”吧？這是奧地利著名物理學家薛定諤提出的一個理想實驗，試圖從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題，巧妙地把微觀物質在觀測后是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯系起來，以此求證觀測介入時量子的存在形式。而隨著量子物理學的發展，薛定諤的貓還延伸出了平行宇宙等物理問題和哲學爭議。 

　　暢想一下，薛定諤也許就像一只貓，他的愛情纏綿悱惻，有時就像一只貓一樣，充滿了神秘感。所以，薛定諤注定和貓有著不可言說的不解之緣。 

（來源：新浪博客） 

　　就這樣，在薛定諤的腦海中誕生了這個偉大實驗——薛定諤的貓。一只貓咪，被關在不透明的箱子里，箱子里還有少量的放射性物質。 

　　現在，箱子、貓、放射性物質，三者就形成了自己的一個封閉的小空間。接下來，在這個封閉的空間里，會發生什么事情呢？首先，放射性物質將會有50%的概率衰變，并釋放出有毒物質。而這些有毒物質會殺死這只貓。但是，與此同時，還有50%的概率，是這些放射性物質不會衰變，這時，這只貓將活下來。 

（來源：新華社） 

　　我們猜想，這只貓的結局會是怎樣的？死或者活？不準確，應該是又死又活的疊加態。不打開箱子的話，我們永不可能知道箱子里的情況。而打開箱子的話，我們所看到的也不一定是沒打開箱子之前的結果。就像微觀的量子世界，在我們采取措施觀測它的時候，我們也無法確定我們所觀測到的結果是否準確。因為，宏觀上的觀測結果，都是待物質可以粒子形式表現后才能確定的。這個實驗是十分巧妙的，因為它從宏觀的尺度上闡述了微觀尺度上的量子疊加原理的問題。 

（來源：“中科院物理所”微信公眾號） 

　　作為日常吸貓人士的你是不是覺得，這個實驗十分之殘忍之忍無可忍？注意審題啊！薛定諤并沒有把這只貓真的放在黑箱子里，而只是放到了自己的思想里。所以，記住，薛定諤的貓，只是一個思想實驗。 

　　牛頓的貓：角動量守恒定律 

　　   常言道：貓有9條命。這意寓表明貓動作靈敏、生性驚覺，不易被害致死的特性。大家都聽說過牛頓的蘋果，那你們知道牛頓的貓嗎？貓即使是從高樓上落下，也總能平安著落，此中原因也許是：牛頓的貓不僅深刻理解了規范場的動力學，更將理論運用到實踐之中。歷史上，牛頓的貓比較厲害，因為它下落的問題不僅難住了大批的物理學家，還難住了一眾數學家、生物學家。后來，經過幾十年的多方合作、共同探索，結論逐漸清晰。 

　　請看下圖的動作分解： 

（來源：科學松鼠會） 

　　將貓考慮成一個質點，在貓下落的情形當中，可以想象一條通過貓身體質量重心的水平線，貓的四肢向上，必須經過一次相對于水平線的旋轉才能平安落地，那么貓是如何做到憑空旋轉的呢？ 

　　   研究發現，貓能夠很好的調整身體的姿態，可以用角動量守恒定律來解釋。角動量是轉動慣量和角速度相乘的結果。轉動慣量和質量不同，一個物體不管外形如何變化，它的質量不會改變。但是，轉動慣量卻和物體的外形和旋轉軸有關，相對于旋轉軸的距離越大，轉動慣量越大。 

　　將貓的身體分成上半身和下半身兩部分來分析。貓下落的時候，身體呈現彎曲。貓的前半身和后半身都以相同的方向繞各自的軸線旋轉。貓先伸直后腿，同時將前腿蜷縮，這時根據角動量守恒，貓的前半身旋轉的角速度大，相比來說后半身轉的慢；當前半身旋轉到腳朝下的時候，前腿伸直，后退蜷縮。此時，貓的后半身旋轉的角速度就會大于前半身，進而后半身也逐漸趨向于腹部朝下。自然而然地，貓就會以四肢朝下的方式平安落地。 

（來源：搜狐娛樂爆笑漿糊） 

　　    其實，角動量守恒定律也在很多現象中有所體現，比如花樣滑冰，運動員靠伸展或收縮手臂來決定旋轉的速度；跳水運動員跳水時，通過調整手臂等，甚至能完成空中旋轉兩周半等高難度動作。 

　　馬克的貓：流動力學 

　　美國東部時間2017年9月14日晚6點，這一屆的搞笑諾貝爾獎的頒獎典禮在哈佛大學的桑德斯劇院勝利召開。這次，法國學者馬克·安托萬·法爾丹憑借著對于“一只貓能否同時處于固體和液體狀態？”這項研究，獲得了本屆搞笑諾貝爾物理學獎。 

　　    這個研究起源于網絡上的一項提問：如果說液體的特性是可以填滿各種形狀的容器，那貓算不算液體呢？如果你的答案是：不是，貓是固體。因為有時候，貓是這樣的： 

（來源：堆糖網） 

　　如果說：答案是肯定的，貓也是液體的。畢竟貓咪的常態，是這樣可方可圓的： 

（來源：網易號全球搞笑分享） 

（來源：游民星空網） 

　　    而貓咪可以隨便變換形態的原因，大概就是因為貓咪熟知物理學的一大理論——流體力學。所以，在好奇心的驅使下，馬克·安托萬·法爾丹研究了這個課題。他計算了貓的流體力學參數，并在2014年發表了相關論文，嚴肅地論證了：貓是同時具有固體和液體特性的神秘生物。 


（拍攝：劉翠翠） 

　　在流變學中，用來描述材料在特定條件下的流動性無量綱量：底波拉數（De），它定義為弛豫時間及觀測時間尺度的比值。當De<<1時，材料表現出似流體的力學響應；當De>>1，材料表現出似固體的力學響應。 

　　    俗話說：萬貓皆流，無貓常住。（改編自赫拉克利特的觀點“萬物皆流，無物常住”）。如果說貓比較舒展、放松時，貓的弛豫時間的區間為1秒-1分鐘，當觀測時間比貓的弛豫時間大得多時，則比值貓底波拉數（CDe）遠小于1，即CDe<<1，貓就可以表現出類似流體的響應，這時，她的身體也可以幻化成任何形態。但如果觀測時間短到小于1秒鐘，也就是當你“驚鴻一瞥”貓主子時，由于觀測時間比貓的弛豫時間還要短，則比值貓底波拉數（CDe）遠大于1，即CDe>>1，此時此刻的貓主子就處于固體形態，而且很可能正襟危坐地凝視著你，等你喂食或者鏟屎，莊嚴而肅穆… 

　　以上內容的大白話版：對于貓這種生物，乍一看是固體，時間長了就不一定了。 

（來源：3gifs.com） 

　　綜上所述，貓咪應該是一種深諳物理學精髓的生物啦！其實不止如此，貓對于心理學、社會學等科學范疇也是了如指掌的。所以，她們才能肆無忌憚的占領人類的領地，并俘獲一眾鏟屎官的芳心。 

　　貓咪到底為什么這么優秀？也有一個可能的原因——她們是來自外星的生物，你們也知道了，那就是——喵星！ 


(來源：堆糖網) 

　　  

　　參考文獻： 

　　[1] 約翰·格里賓.薛定諤的小貓[J].全國新書目,2015(09):41-42. 

　　[2]賈書惠.貓下落時的翻身與運動生物力學[J].力學與實踐，1990(03):10-15. 

　　[3]一起剝堅果. 看完熱鬧看門道——奧運中的科學[DB/OL]. http://songshuhui.net/archives/694,2008. 

　　[4]M.A.Fardin. On the rheology of cats[J].Rheology Bulletin,2014，83（2）：16-17+30. 

　　[5] 物種日歷. 貓，究竟是固體還是液體？物理學（嚴肅地）說：可以都是![DB/OL].http://www.sohu.com/a/201707760_409069,2017. 

學了這么多年物理，可能你還不如貓

圖文簡介

摘要：學了這么多年物理的你，可能還不如貓。因為它是集美貌、優雅、高貴、華麗、靈敏、驚覺、睿智等等等特點于一身的喵星人。薛定諤的貓從宏觀尺度闡述微觀尺度的量子疊加原理的問題，巧妙地把微觀物質在觀測后是粒子還是波的存在形式和宏觀的貓聯系起來，以此求證觀測介入時量子的存在形式。牛頓的貓不僅深刻理解了規范場的動力學，更將理論運用到實踐之中。馬克的貓熟知物理學的一大理論——流體力學。