舌尖上的芭蕾

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（文/Ed Yong）猫陪伴人类已有近万年的历史。它们曾被埃及人看作圣物，被物理学家关在小黑屋（《薛定谔的猫》），并且也是小丑们争相扮演的对象。但从古至今，没有人真正注意它们是怎样喝水的。最近，来自MIT的佩德罗?雷斯和罗曼?斯托克用高速摄像机记录了正在舔食的猫咪，这时的猫咪堪称物理大师。它们舌头的每次抖动都完成了一次精细的平衡动作——水被塑造成了岿然不动的圆柱体，并且将其快速送入它们饥渴的嘴里。
类比人类，喝水对于猫来说更具挑战，它们要从一个平放的容器内喝水。如果我们的手被绑着，由于我们的腮部可以形成适当的封闭空间，我们依然可以用嘴把水吸到口腔里。猪、羊和马有着和我们一样的喝水能力，但是猫和狗却没有。由于它们的腮无法向前延伸的足够远，所以它们只能独辟蹊径，采取舔食的办法。
: J7 R6 @- ?; r: t) B: Q% [千年以来，很多猫的主人都看到过它们喝水的样子，但是当斯托克看着他的宠物喝水时，好奇心迸发升腾。“三年前，当我看到我的猫咪Cutta Cutta进餐时，意识到这个简单的动作背后也许存在一个有趣的生物动力学问题。”由于猫的舔食动作非常快，所以想要拍下这个过程一台高速摄相机至关重要。从Cutta Cutta喝水的慢镜头中可以发现，事实上猫不能像狗那样用舌头把水裹起来送入嘴中，它们喝水的方式更加难以捉摸。
开始时，Cutta Cutta只用舌尖轻轻触碰水面。当它将舌头伸长，舌尖向上微微卷起时，舌部的背面只是与液体表面轻轻接触。接着，它抬起舌头，在张力的作用下液体形成为一个水柱。并且在这个水柱崩塌的倏忽之间，猫咪合上嘴巴，捕获这段被架起的水柱，然后享受甘甜。

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其实，这一连串动作的完成依赖于两种力的相互斗争。一种是惯性力，它使得水柱总有继续向上增长的趋势，直到作用在水柱上的重力抵抗掉这种趋势。而重力总是迫使水柱回到原来的位置上。当猫咪抬起舌头时，它使得惯性力大战重力，在水柱崩塌前，将水柱送到嘴边。
& g3 t8 Q1 |  `! @1 ]1 i% c  t令人惊奇的是，雷斯和斯托克拍摄的这一连串动作曾在1940奥斯卡最佳记录片奖获奖影片Quicker ‘n a Wink中出现过。“MIT的快速摄影技术中心就是由埃杰顿创立的，并且以他的名字命名。”斯托克说，“自从我们开始用快速摄像机为Cutta Cutta拍摄以来，我们的日常谈话内容便和这个主题息息相关。当吉姆（Jim Bales MIT快速摄影技术中心负责人）听说了我们的研究内容后，对这个工作表现出了极大的兴致，并且向我们提供了埃杰顿拍摄的10秒剪辑图像，他在70年前就用快速摄影技术捕捉了猫舔食水的过程！虽然埃杰顿没有站在解释猫舔食过程的角度，但是这个片子依然意义重大（对舔食的解释只是锦上添花！）。”
  H+ n# P- y% v) a时光经过70年的沉积，在现代摄像技术的陪衬下，斯托克和雷斯记录了猫舔食过程中的更多细节。并且雷斯利用这一成果算出了弗劳德数，得出了重力和惯性大小的权重。对于家猫而言，弗劳德数是0.4，非常接近1，这一结果无疑表明猫在喝水时是一名出色的平衡专家。
8 X7 V. \4 `  J* S2 p! V不仅限于观察，他们俩人用玻璃盘代替猫咪的舌尖，在预先设定好速度和力度的机械平台上模拟出了猫咪的舔食过程。这个实验可以显示猫咪舔食液体的准确速度和将水变成水柱并送入嘴中的精确力度。
斯托克和雷斯发现所有猫科动物，无论是家养的、温顺的虎斑猫还是凶猛的老虎，它们的舔食方式几乎一样。他从当地公园里抓拍了一些动物的舔食影像，在网上搜集那些不可思议的关于猫的视频，在YouTube上搜索大型猫科动物的舔食短片。这些资料表明，与家猫一样，老虎、狮子和豹舔食的弗劳德数都接近于1。另外，虽然大型猫科动物的舔食速度相对较慢，但是惯性力和重力的相互制约成就了它们的舔食过程。
所有这些研究，仅仅源于人们对自己宠物喝水方式的好奇，并且希望弄清其中的道理。这个团队的工作并没有得到任何资助，或是研究生的帮助，他们仅仅是想弄明白其中的奥妙。如果你从科学家的视角观查整个世界，你会发现许多类似于猫喝水的有趣现象等着你去解释。相对解剖猫而言，好奇心足以满足你发现的眼睛。
/ q0 N5 V% S) x5 C; Y5 J3 s  h; C原文看这里
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博主介绍：Ed Yong，著名科学作者。他白天在英国癌症研究中心上班，晚上回家写他自己的科普博客Not Exactly Rocket Science。他的文章被众多知名刊物采用，包括New Scientist, Nature, the Economist, the Guardian, the Daily Telegraph以及SEED等。