一項別開生面的研究讓貓咪從社交媒體寵兒搖身一變成爲物理學研究對象。西班牙加利西亞高能物理研究所(IGFAE)的研究員Anxo Biasi受自家貓咪Eme啓發,在《美國物理學雜誌》上發表了一篇關於"貓咪運動方程"的獨特論文。

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這位年輕的物理學家此前在巴黎高等師範學院完成研究工作,現通過La Caixa青年領袖項目加入IGFAE。他的研究初衷是"以有趣的方式傳播物理學知識,讓學生感受物理的魅力"。這個源於愚人節的玩笑性想法,最終發展成一篇嚴謹的學術論文。

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Biasi基於與愛貓Eme的日常互動,總結出七種典型行爲模式,並提出假設:"貓咪的行爲彷彿受到人類周圍的一種力的影響"。在這個模型中,貓被簡化爲遵循牛頓力學的質點,其運動受到由人類存在而產生的外部勢能影響。

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這個方程考慮了多個因素:x(t)表示貓在t時刻相對於位於原點(x=0)的人的位置,m代表貓的質量,ε則是考慮貓疲勞程度的摩擦係數。通過這個方程,研究者可以解釋諸如"貓不聽招呼"、"容易分心"以及"更喜歡待在特定人類腿上"等行爲特徵。

論文還深入分析了貓咪標誌性的"咕嚕聲",將其描述爲一種穩定機制。當貓被撫摸時發出咕嚕聲,人類會傾向於繼續撫摸,形成正向反饋循環。同時,研究還探討了貓咪著名的"瘋狂半小時"(俗稱"zoomies")現象,在方程中加入隨機變量來模擬這種突發性的劇烈運動。

這項研究不僅趣味橫生,更具有重要的教育價值。Biasi強調,該論文適用於經典力學入門課程,展示瞭如何用簡單的物理定律解釋看似複雜且不相關的行爲。通過易於理解的動態模型,降低了學習者對抽象概念的理解難度。

這個創新性的研究不僅讓我們以全新視角理解了貓咪行爲,也展示了物理學在解釋日常現象方面的強大力量。正如Biasi所說:"物理學不一定要探索宇宙最深邃的奧祕,有時用它來解釋日常生活也很有趣!"

參考資料:https://phys.org/news/2024-10-physicist-cat-reveal-equation-motion.html