河南
不知道你有没有刷到过相关的实验，把猫咪从半空中放下去，不管怎么放，最后总能稳稳四脚着地。这个看着特别日常的现象，说出来你可能吓一跳，三百年来物理学家为它吵得不可开交，甚至还牵扯到了量子物理领域，越研究答案反而越扑朔迷离。
说起来最早的研究可以追溯到1700年，法国数学家帕伦当时提出了个“烤全羊原理”，说猫咪靠脊背反张抬高重心，借助空气浮力就能翻转身体。
现在回头看这套说法根本站不住脚，空气浮力微乎其微，连改变一点点转动状态都做不到，更别说帮猫整个翻过来了。真正靠谱的突破，还是得靠实打实的物理实验。
物理学家麦克斯韦早就做过相关实验，哪怕只从0.6米左右的高度扔猫，猫咪都能精准调整好姿势落地。
按自由落体计算，猫咪从这个高度下落的时间才0.35秒，要完成180度转身，初始角速度得达到每秒1.5转才行。你拿个铅笔掐住一端松手试试，没有初始外力的情况下，普通物体根本达不到这个转速，这就成了一个绕不开的矛盾。
要解开这个矛盾，就得说最基础的角动量守恒定律，如果物体不受外力矩，转动惯量和转速的乘积就不会变。
你坐那种公园常见的转椅就能试出来，悬空双脚不碰任何外物，你再怎么拧身子也转不起来，就是因为初始角动量是零，没有外力矩就根本改不了转动状态。
曾经有不少人认可“甩尾巴原理”，说猫咪甩尾巴的时候，尾巴会产生反向角动量，带着身体反过来翻转过去。这套说法听着挺合理，实际根本禁不起推敲。
没人见过猫咪摔落的时候像螺旋桨一样疯狂甩尾巴，而且就算是无尾猫，掉下去照样能完美四脚着地，直接把这套理论给1894年，法国科学家马雷用每秒能拍12帧的摄影枪，拍下了猫咪下落的全过程，第一次把猫咪转身的细节摆在了大家面前。
否了。他发现猫咪用的是分段转动的策略，第一阶段收拢前肢展开后肢，上半身转动惯量小转速快，下半身转动惯量大转速慢，两者角动量方向相反大小相等，总角动量还是零，完全不违反物理规则。
第二阶段再反过来，展开前肢收拢后肢，让下半身快速旋转跟上上半身的节奏，就这么两步调整，猫咪就能在不借外力的情况下完成180度转身。
这套逻辑有实打实的影像证据支撑，后来荷兰生理学家拉德梅克还进一步改进了模型，把猫咪简化成带柔性铰链的两个圆柱，通过调整身体弯折角度和扭转方向，就能让整体角动量始终保持为零，完美匹配了真实的猫咪下落姿态。
有意思的是这项研究还拿到过NASA的经费赞助，上世纪60年代美苏太空竞赛正打得火热，NASA想通过研究猫咪的转身逻辑，找到宇航员在失重环境下调姿势的方法，后来这套理论真的用到了宇航员训练里，谁能想到撸猫还撸出了航天成果。
后来高速摄影技术越来越先进，研究者发现马雷的分段转身模型还是有点小瑕疵，真实下落过程里，猫咪一般都是上半身先完成旋转。直到近年日本科学家做解剖实验，才给出了更精准的解释。
他们用了五只捐献的猫咪遗体做测试，取下脊椎分别测试扭转应力，发现猫咪胸椎的扭转能力更强，还有大约50度的无阻力自由扭转区，连接上肢的腰椎灵活性就差很多，几乎没有这样的无阻力区。
猫咪靠着灵活的胸椎先扭转上半身，再靠偏僵硬的腰椎支撑稳住躯干，既能快速调整好头部朝向，还能避免整个身体失控，整个过程行云流水，全靠身体结构自带的buff。
研究者还重复了麦克斯韦当年的实验，测试下来一只猫8次掉落都向右转，另一只6次向右转，这说明猫咪大概率还有“右旋偏好”，但背后到底为什么会有这个偏好，直到现在也没个定论。
没人能想到，这么个看起来平平无奇的生活问题，居然还能和量子物理学扯上关系。1993年，加州大学圣克鲁兹分校的理论数学物理学家理查德·蒙古玛丽，推导出了猫咪最优转身的方程。
巧的是，这个方程和轴对称磁场下电子的运动方程完全等价，甚至可以用研究猫转身的思路，去探索量子力学的规范场理论。1984年提出的AB效应，和猫的转身逻辑本质上都是“形状变化但整体角动量守恒”的现象，跨界跨得离谱又合理。
从三百多年前的最初猜想，到现在精准的解剖实验和物理计算，猫咪坠落四脚着地这个问题，始终没有彻底尘埃落定。指不定哪天，爱猫人士或者物理学家就能从家猫身上，挖出更多藏在日常现象背后的物理规律。
参考资料：中国科普网 《猫从高空坠落为什么总能四脚着地》
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