Возможно, это не поможет нам предсказать их поведение, но автор считает, что это поможет людям лучше понять физику.
Доктор Анджело Биази, физик из Галисийского института физики высоких энергий, считает, что ему удалось открыть нечто столь же значительное для своей дисциплины, как и знаменитая единая теория поля: уравнение движения кошки.
Подобно котенку, который, несмотря на ограниченную свободу, продолжает исследовать окружающее пространство, Биази шагнул за пределы самых простых примеров кошачьего поведения в изоляции, чтобы решить задачу о взаимодействии двух тел — как кошки ведут себя в присутствии человека.
В своё время Эрвин Шредингер сделал два важных вклада в физику: вывел волновое уравнение и предложил понятие кошки в квантовом наложении. С тех пор Felis catus прочно ассоциируется с передовой физикой (хотя некоторые могут утверждать, что эта связь возникла благодаря увлечению тем, как кошки изменяют физику во время своих падений).
Казалось, что эта связь достигла своего пика, когда была присуждена Нобелевская премия в области иронии за открытие того, что кошки могут быть одновременно и жидкими, и твёрдыми. Однако Биаси убеждён, что в этой области ещё много работы.
«Эта статья направлена на то, чтобы сделать физику более доступной для людей, не обладающих специальными знаниями, предлагая им интересный пример, который поможет понять некоторые концепции классической механики», — пишет Биаси в своём заявлении.
Для этого он создал уравнение, которое описывает поведение кошки в присутствии человека, рассматривая её как точку, движущуюся в поле, создаваемом человеком.
Хотя в работе принимали участие друзья, хорошо знакомые с повадками кошек, она в основном основана на наблюдениях за одной конкретной кошкой по имени Эме, которая живёт в доме Биаси.
Биаси начал с гипотезы о том, что кошки ведут себя так, будто чувствуют силу, исходящую от человека. Затем он выделил семь закономерностей в движениях Эме и смоделировал их.
Предположительно, в своей модели Биази помещает человека в центр, обозначая его местоположение как x=0, а положение кошки — как x. Если m — это масса кошки, а ϵ — коэффициент трения, возникающий из-за усталости кошки, то Биази начинает с базовой формулы.
md2x/dt2 = - dV(δ)cat(x)/dx - ϵdx/dt.
Затем Биаси использует свои наблюдения за поведением Эме, чтобы добавить в свою модель усложняющие факторы, такие как мурлыканье и ночные всплески активности, известные как «зуми».
Биаси сказал: «Это началось как шутливая идея для Дня дурака […] Однако вскоре я понял, что созданная мной история может быть очень полезна студентам-физикам».
Мурлыканье кошки открывает уникальную возможность для изучения физики самоподдерживающихся систем. Как утверждает Биаси: «Считается, что когда кошку гладят и она начинает мурлыкать, люди склонны продолжать её гладить, что усиливает стабильность процесса». Кто знает, сколько людей, возможно, были отвлечены от важных дел, даже от великих научных открытий, благодаря мурлыкающей кошке на коленях — как морально, так и физически?
Биаси выделяет пять различных моделей поведения кошек: сидение на коленях, отсутствие реакции на зов, отвлекаемость, колебания при поглаживании и «зуми» (периоды неистовой случайной активности, или FRAP). По его мнению, сидение на коленях и пять других моделей соответствуют состоянию низкой энергии. Однако «зуми» ассоциируются с более высоким энергетическим состоянием.
Чтобы создать модель FRAP, необходимо ввести элемент случайности, так как даже кошка не может точно предсказать свои дальнейшие действия. Биаси вводит дополнительный термин σf(t), который учитывает этот аспект, рассматривая поведение кошки как стохастический процесс с использованием метода Эйлера — Маруямы, который обычно применяется для моделирования броуновского движения.
IFLScience, безусловно, уважает экспертную оценку этой работы, как и других статей. Однако, поскольку Биаси описывает свою работу как научную коммуникацию, а не как физику, мы испытываем некоторые опасения.
Во-первых, в статье указан только один автор — Биаси. Если Ф. Д. Уиллард может стать соавтором статьи по физике, не внося в неё ничего, кроме множественного числа, то мы считаем, что это серьёзное преуменьшение роли Эме. Даже в разделе благодарностей говорится: «Автор благодарен своей кошке за то, что она была источником его вдохновения». Отсутствие упоминания Эме по имени кажется досадной отсылкой к тем временам, когда авторы благодарили своих жён за труд, не упоминая их имён.
Во-вторых, Биаси отмечает, что его моделирование полностью основано на классической механике, а кошка рассматривается как «точечная частица, подчиняющаяся законам Ньютона». Учитывая, что кошки демонстрируют квантовое поведение, это кажется серьёзным упрощением, даже если предположить, что кошка подчиняется чьим-либо законам, включая законы Ньютона.
Честно говоря, Биаси признаёт, что его уравнения «не универсальны, и некоторые кошки могут демонстрировать более слабую версию некоторых из них». Однако он утверждает, что его работа может «воспроизводить характерное [для кошек] поведение», поэтому те, кто способен понять его уравнения и у кого есть кошка для наблюдения, могут сами оценить точность его работы.
Исследование опубликовано в открытом доступе в American Journal of Physics.