Защо котките никога не падат по гръб

Ново изследване хвърлиха светлина върху една от вечните загадки на природата: как котките сякаш не се подчиняват на законите на физиката, като винаги падат на краката си.

На пръв поглед трикът изглежда невъзможен. Основно правило на физиката – известно като Закона за запазване на ъгловия момент (момент на импулса) – гласи, че общият ъглов момент на затворена система остава постоянен, ако върху нея не действат външни въртящи моменти. Преведено на прост език, това означава, че ако даден обект не се върти поначало, той не може да започне да се върти, освен ако нещо не го тласне отвън.

Когато котка падне, тя не се върти. Няма от какво да се отблъсне във въздуха. И така, как успява да се завърти, за да падне на краката си?

Отговорът, най-общо казано, е, че котката не е твърд обект. Тя може да огъва тялото си, да прибира и издърпва крайниците си и да усуква различни части в различни посоки. По този начин тя поддържа общото си ниво на въртене на нула, като същевременно успява да се преориентира.
Но въпреки че първата научна статия за падащите котки е публикувана през 1700 г., точните движения, които са свързани с това, все още не са установени.

Предложени са две основни теории. Първата е теорията за „огъване и усукване“. Тя гласи, че падащата котка първо използва гъвкавия си гръбнак, за да се огъне в средата, във форма на „V“. Това позволява на предната и задната половина да се въртят повече или по-малко независимо една от друга. Грубо казано, тази теория третира котката по същество като два отделни цилиндъра.

Предната част на V-образната форма се върти в една посока (по часовниковата стрелка, например), а задната да се върти в обратната посока (обратно на часовниковата стрелка). По същество двете половини осигуряват контраусукване една за друга, така че общият ъглов момент на котката остава нулев. Чрез по-нататъшна промяна на формата на тялото, тя може да промени скоростта, с която двете половини се въртят, и да завърти цялото си тяло. Когато котката се изправи отново, тя е в правилната посока нагоре. 

Втората теория е известна като „прибиране и завъртане“ или „краката навътре, краката навън“. Според нея котката използва същия феномен, при който фигуристите, правещи пируети, се въртят по-бързо, когато прибират ръцете си навътре, и се забавят, когато ги изпъват навън.
Според теорията, това се случва на два етапа. Първо, котката прибира предните си крака и изпъва задните си. Това прави предната половина на тялото по-лесна за завъртане от задната, така че когато се извива, предната част се завърта повече.

След това прави обратното – предните крака навън, задните крака навътре – така че задната част на тялото да се завърти повече и да настигне изостаналото. Стъпка по стъпка цялото тяло се обръща.

Но това са до голяма степен абстрактни теории. Досега липсваха подробни доказателства за това как всъщност се движи тялото на котката. Именно тук се появавя новото проучване, ръководено от Ясуо Хигураши от японския университет Ямагучи.

Хигураши и колегите му измерили как различните части на гръбначния стълб на котка реагират на усукващи сили, използвайки образци от трупове, за да тестват силата, сковаността и обхвата на движение. Те също така заснели две живи котки, падащи от малка височина, и проследили как се движат телата им.

Гръбначният стълб на котката се състои от две половини. Предната част (наречена гръден отдел на гръбначния стълб) е изключително гъвкава, способна да се усуква на повече от 45 градуса почти без съпротивление. Задната част е много по-твърда, по-здрава и по-тежка.

Когато изследователите заснели падащите котки, те не изкривили всичко наведнъж. Предната половина на тялото се изкривила първо; задната последвала частица от секундата по-късно.

Според Грегъри Гбур, физик и автор на книгата„ Падащи котки и фундаментална физика“ , наблюденията показват, че моделът на прибиране и завъртане „е много по-важен“, отколкото е смятал преди.

„Изследването показва, че котката вероятно използва този метод, за да наведе главата си надолу, за да може да види земята възможно най-бързо“, обясни той. След това останалата част от тялото я настига.

Хигураши добави: „Горната част на тялото е по-лесна за усукване и по-лека от долната част, което позволява завъртането ѝ от мускулите на гърба. Инерцията, генерирана от въртенето на горната част на тялото, вероятно помага на цялото тяло да се обърне.“

Новите открития обаче не решават казуса напълно. „Все още не е имало мащабни сравнения на паданията на различни котки, така че не е ясно дали всяка котка го прави по същество по един и същи начин или дали всяка от тях придава свое собствено тълкуване на техниката“, каза Гбур.

"Вероятно котките се свиват и обръщат, но също така се огъват, усукват и използват други по-фини движения, които дори не сме забелязали“, добави той. „Природата се интересува от най-ефективното решение на проблема, което може да обърка физиците, които често търсят най-простото решение.“