观察猫主子喝水，还能顺便发个Science

中科院物理所 今天

以下文章来源于趣科普 ，作者小菌

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家中有猫猫的朋友想必会注意到，猫在喝牛奶或喝水的时候，它们的动作一般都不紧不慢，你只能看到它们的小舌头快速地收缩了一下，也不知道能喝多少。
虽说这也不是一件稀奇事儿，可是有没有人知道，猫猫到底是怎么喝牛奶或是其他液体的呢？
这个问题或者说这种现象早在上个世纪30年代就已经有人记录了，当时麻省理工的一位电气工程学教授埃格顿（Harold Edgerton）开发了一种频闪摄影技术。
技术研究出来了，那还得测试啊，因此他拍了一段录像带，其中拍的内容包括挥击高尔夫球棒的瞬间、长针刺入气泡的瞬间。
还拍下了小猫喝牛奶的画面，在高速镜头下，一只猫伸出了舌头，并将舌尖弯曲，将碗中的牛奶“拉”进了嘴中。
这部录像带不仅首次记录了猫是如何喝牛奶的，还获得了1940年奥斯卡最佳单卷短片奖。（视频略大，建议wifi环境下观看）
可惜的是，当时人们似乎对这种新的拍摄技术更感兴趣，对一只小猫喝牛奶并不在意，因此在埃格顿之后，没有一个人深入研究过小猫到底是怎么喝牛奶的。
直到2007年，同样也是来自麻省理工学院的一位副教授罗曼·斯托克（Roman Stocker），他看到了前辈的这个视频，并对小猫喝牛奶这个行为非常感兴趣，他认为这其中可能存在着有趣的生物力学问题。
于是他联合了弗吉尼亚理工大学和普林斯顿大学的研究人员，对小猫喝牛奶进行了实验观察。
他们不光使用高速摄影机拍下了大量小猫喝牛奶的视频，还在网上观看了不少的小猫视频（确定不是为了吸猫？）。
通过这些视频，研究人员解释了小猫究竟是如何喝东西的以及其中包含的力学原理，相关研究论文发表在《科学》杂志。
顺便登上了当期的封面。
当猫趴在盛满牛奶的碗边时，它们首先会垂直伸出舌头，在接触牛奶表面之前，快速的把舌尖朝下巴方向弯曲，这样一来，当猫的舌头接触到牛奶表面时，牛奶会通过液体粘附力留在舌头上（有点类似我们将手掌平行接触水面时，我们感受到的微小吸附力）。
然后小猫会快速地收回舌头，这时候“趁牛奶还没反应过来”，舌头表面上的牛奶就会随着舌头收缩的惯性而上升，在牛奶表面和舌头之间形成一道小水柱，最终牛奶会随着舌头进入到小猫的嘴里。
而就是这么一套看似行云流水的动作，其实里面包含了流体动力学的知识，为了更直观的揭示小猫喝牛奶的物理工作原理，研究人员搞出了一个带有圆形玻璃盘的机器人系统，这个玻璃盘模拟了猫的舌头。
将玻璃盘放置在液体的表面，然后以小猫收回舌头的速度向上拉玻璃盘，使用高速摄影机可以发现，和小猫喝牛奶类似，在实验液体的表面与玻璃盘之间也形成了一道小水柱。
形成这种现象的原动力是由于流体惯性，当某个物体与液体表面平行接触时，会产生微小的粘附力，这时候如果向上移动物体，粘附力会将液体从表面拉出来，并且随着惯性会有更多的液体跟随。
但由于重力的存在，当这些液体上升到一定高度的时候，重力的作用会大于流体惯性，然后一把将液体给拽下来。
研究人员还发现小猫似乎本能地知道惯性和重力的微妙平衡什么时候会改变，它们会在重力要超过惯性之前快速地闭上嘴，如果小猫有一丝丝的犹豫，那么牛奶就会全部回到碗中。
而通过对大量视频的数据分析，研究人员确定了小猫的最佳饮水（或其他液体）频率为每秒伸缩四次。
另外他们还建立了一个数学模型，推测大型猫科动物（如老虎、狮子）的频率会减少，这是因为它们拥有更大的舌头，并且会从距液体表面更高的地方伸出舌头，所以频率的减少可以最大化的保证它们的摄入量。
为了验证模型是否正确，这群人还专门跑到动物园拍摄了狮子、老虎、美洲虎和美洲豹，事实证明，这些大型猫科动物实际饮水频率和他们推测的非常吻合。
最后，人们常说“好奇心害死猫”，而实际上，这个实验正是建立在斯托克的好奇心之上，因为他对“小猫是如何喝东西的”这个问题非常好奇，所以他进行了这项研究，但如果硬要说这项研究有什么实际的应用，好像目前还没有。
但这不代表这项研究是没有价值的，因为它至少满足了人的好奇心。
或者更简单来说，这项研究解释了一个非常可爱且基础的问题：猫猫是如何喝东西的，这不是挺有意思的吗！
  特别声明  
本文参考资料来源于
https://www.scientificamerican.com/article/how-do-cats-lap/
http://news.mit.edu/2010/cat-lapping-1112
https://science.sciencemag.org/content/334/6054/311.2.full
图片来源于
bing图片、discover、youtube
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原文标题：酸了，研究“小猫喝东西”也能在《科学》杂志上发表论文？
来源：趣科普
编辑：小林绿子

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