貓真的以爲自己是液體，哪兒哪兒都能進
“貓是液體”，並不是玩笑。2017年，搞笑諾貝爾物理學獎得主M.A. Fardin從流變學的概念出發討論了貓的物理狀態。即物質可以根據時間來表現爲固體或液體，關鍵是觀察的時間長度，也就是通過“德博拉數（Deborah Number, De）”來衡量，這一參數最早是由以色列理工學院的教授馬庫斯·萊納所提出，可以作爲衡量流體粘彈性的參數之一。
貓是“液體” （圖片來源：Treplus Communities）
短時間內，貓像固體，因爲它保持形狀不變。長時間內，貓像液體，可以慢慢流動並適應容器的形狀，比如一隻貓可以“流動”進一個碗裡。
喜歡鑽進箱子裡的小貓 （圖片來源：veer圖庫）
科學家還觀察了貓在不同表面上類似液體的行爲，比如貓在粗糙表面上會“鋪開”，但在光滑表面上會“滑動”。總的來說，貓作爲一種“主動流體”，它們可以自己移動和調整形狀，不像普通的被動流體需要外力推動，這讓它們的流動行爲更復雜。
貓是液體的前提是它的身體足夠柔軟，但對於人類來說，頭能鑽過去身子不一定能過去（此處提醒大家不要隨便鑽鐵柵欄）。而對於貓來說，頭能鑽過去，身子就一定能過去。其中主要原因是人有鎖骨，肩膀的寬度由鎖骨的長度和位置決定，這個結構在人類中是固定的。
貓的鎖骨 （圖片來源：參考文獻2）
然而貓的鎖骨基本退化，不像人類有明顯的鎖骨。沒有鎖骨的限制，貓可以在一定程度上壓縮身體，表現出“流動性”，這也是它們能“擠”過狹小縫隙的原因。另外，貓的脊柱包含30塊椎骨，比人類的脊柱少幾塊。
x光下貓的脊椎 （圖片來源：參考文獻4）
通過對貓的X光分析和角度測量，發現貓的脊柱在扭轉方面（繞着脊柱縱軸的旋轉運動）有着極高的靈活性，尤其是胸椎中段（T4至T11）的扭轉範圍非常廣。實驗中測量了貓脊柱在最大扭轉時的角度變化，發現扭轉角度接近180度。
而且脊柱的椎骨之間的間隙較大，並且貓的椎間盤非常柔軟，有助於脊柱的極大可動性。這種結構允許貓的脊柱在前後彎曲時產生更大的弧度，提供了類似“彈簧”的效果，使得它們能夠快速扭轉或跳躍，也能夠鑽過更小的空間。
除此之外，肌肉和韌帶的靈活也很重要。1981年，科學家做了一個實驗，讓貓儘可能地跳高，進而觀察它的肌肉是如何工作的。於是發現，在跳躍等運動中，貓的後肢肌肉如半腱肌、腓腸肌和趾長伸肌等都會顯示出高度協調的活動。這些肌肉在跳躍過程中通過電肌圖（EMG）記錄其活性，顯示它們在準備階段和發力階段的不同反應。
該實驗還測量了貓後肢在跳躍中的地面反作用力，並分析了髖、膝和踝關節的角度變化。這些數據表明，貓的關節在整個運動過程中保持極大的活動範圍，從而幫助它們達到最大跳躍高度。貓的肌肉和韌帶非常靈活，這有助於它們在狹小空間中調整身體姿勢。
貓從抽屜裡鑽出來 （圖片來源：veer圖庫）
在2024年的一個實驗裡，Péter Pongrácz 搭建了一個特殊的實驗裝置，類似於一個逐漸變窄的門框。他們召集了30只不同年齡、大小和品種的家養貓。
這些貓即將面對一系列逐漸變窄的開口，而科學家們則要通過觀察，找出貓是否具有對自己體型的精確意識——也就是說，貓是否會提前判斷自己能不能通過這個越來越小的開口，或者它們是否依賴“試一試”的方式。
開口示例 （圖片來源：參考文獻1）
實驗並不是一帆風順，因爲貓在實驗裡是出了名的難搞。在一次實驗裡，Pongrácz 發現貓逃進了通風管道里。想象一下，科學家們準備好了一切，精心設計了一個狹窄的開口，貓的主人站在另一邊，用它最喜歡的小零食引誘它，但貓卻無動於衷，反而開始舔自己的爪子，像在嘲笑這些“愚蠢的”人類。畢竟，貓參與實驗的唯一規則是——除非它們自己想！
起初，開口足夠寬，幾乎所有的貓都輕鬆通過。然而，當開口逐漸變窄時，一些貓開始停下腳步。貓們仔細觀察狹窄的通道，有些選擇了嘗試，而有些則轉頭尋找其他路線。
科學家們注意到，貓在面對狹窄但高度足夠的開口時，並不會立即做出判斷，而是靠近開口進行“試探”。它們的鼻子和鬍鬚輕輕觸碰開口的邊緣，似乎在評估能否通過。研究人員觀察到，在寬度爲12釐米時，約有70%的貓選擇嘗試通過，但在寬度縮減到7釐米時，這個比例迅速下降到15%。顯然，開口的寬度在10釐米以下時，貓會變得更加謹慎。隨着實驗進行，開口的高度也逐漸降低。
當它們認爲自己有可能通過時會大膽地前進，身體微微壓縮，靈活地鑽過開口。然而，當開口變得過於狹窄時，體型較大的貓更傾向於停下來，放棄嘗試。這時，貓開始顯現出對自身體型的意識。
令人驚訝的是，貓在面對高度不足15釐米的開口時表現出更多的猶豫。科學家們記錄了它們的行爲：在開口高於20釐米時，幾乎所有的貓都會繼續嘗試通過，但當高度降低到15釐米時，超過80%的貓停下了腳步，表現出顯著的猶豫。部分貓甚至選擇繞過障礙，或者放棄嘗試，等待進一步的指示。
在觀察過程中，科學家們還發現了一些個體差異。較年輕的貓和體型較小的貓在通過狹窄開口時顯得更加大膽，而年齡較大或體型較大的貓則表現得更爲謹慎。
從體重數據平均來看，體重超過5公斤的貓在面對寬度小於9釐米的開口時，更容易選擇放棄嘗試。而那些體重低於4公斤的貓，即便開口縮小到6釐米，也有超過一半會選擇嘗試通過。換言之，在一些情況下，貓真把自己當液體，可以隨意通過任何口子。
簡單來說，貓如果是一種液體，那麼它們也只有一個維度，一種限高不限寬的液體。
小貓從空隙裡鑽出來 （圖片來源：Youtube用戶發佈內容截圖）
面對同樣的問題時，狗的處理方式完全不一樣。幾年前，Pongrácz 招募了一些狗參與同樣的一個實驗。研究顯示，狗在遇到不適合通過的小開口時，會減速並猶豫是否通過，有時會選擇繞道。很明顯，狗表現出明顯的身體意識，會根據開口大小在接近前做出決定。
這種對比說明了兩種動物在體型意識上的差異，狗傾向於依賴更強的體型認知，特別是在面對狹小的環境時，而貓則更多依靠靈活性和試探策略來應對狹窄的空間。按Pongrácz的話來說，“貓可能是液體，但它們也知道什麼時候停止流動。”
參考文獻：
[1]Pongrácz P. Cats are (almost) liquid!—Cats selectively rely on body size awareness when negotiating short openings[J]. iScience, 2024.[2]Zajac F E, Zomlefer M R, Levine W S. Hindlimb muscular activity, kinetics and kinematics of cats jumping to their maximum achievable heights[J]. Journal of Experimental Biology, 1981, 91(1): 73-86.[3]Fardin M A. On the rheology of cats[J]. Rheology Bulletin, 2014, 83(2): 16-17.[4]Macpherson J M, Ye Y. The cat vertebral column: stance configuration and range of motion[J]. Experimental brain research, 1998, 119: 324-332.
出品：科普中國
作者：蘇澄宇
監製：中國科普博覽