Как падающим кошкам всегда удаётся приземляться на лапы? Это загадка, на решение которой физикам потребовалось удивительно много времени. Исследования этой кошачьей способности, обычно называемой рефлекс выпрямления кошки, стары практически также, как и сама физика.
Первая научная работа по этой теме была опубликована ещё в 1700 году учёным Антуаном Парентом. Он предположил, что так же, как утяжелённый предмет может перевернуться в воде тяжёлой стороной вниз из-за столкновения гравитации и направленной вверх выталкивающей силы, кошка в свободном падении может изменить положение позвоночника, чтобы перевернуться, переместив свой центр тяжести выше центра плавучести.
Но эта гипотеза была ошибочной, поскольку подъёмная сила воздуха слишком слаба, чтобы повлиять на кошку при типичном падении.
После признания закона сохранения энергии физики решили, что кошка не может перевернуться сама по себе в свободном падении. Общее мнение состояло в том, что кошка в момент начала падения должна оттолкнуться от своего места, чтобы придать себе некоторое начальное вращение, которое приведёт к тому, что она окажется на лапах. Кошка генерирует свой угловой момент, сообщая противоположный угловой момент своему месту и, следовательно, самой Земле.
Но это объяснение было разрушено физиологом Этьеном-Жюлем Мареем. Он представил серию высокоскоростных фотографий падающей кошки, первую в своём роде, ясно показывающую, что кошка начинает падать вверх ногами без какого-либо вращения, но умудряется перевернуться и приземлиться на лапы.
А вот исследователи мозга хотели понять, какие части нервной системы кошки контролируют рефлекс выпрямления. В процессе они обнаружили, что существующие объяснения физики выпрямления кошки неудовлетворительны, и они сконструировали новое.
Они представляли кошку как фундаментально состоящую из двух цилиндров — передней и задней половины кошки. Если кошка сгибается в талии, она может затем повернуть две половины своего тела в противоположных направлениях. Когда она разгибается, её тело будет ориентировано в другом направлении, даже если у кошки изначально не было углового момента. Это движение, теперь известное как модель выпрямления кошки «сгибание и поворот», является, возможно, самым важным движением, которое кошка предпринимает, чтобы перевернуться.
Но исследования физики падающих кошек на этом не закончились и продолжаются до сих пор.