Уверен, что вам известно про Шнобелевскую премию по физике, которая в 2017 году была вручена за доказательство правильности сопоставления кота с жидкостью. Ещё в интернете гуляет огромное количество мемов и картинок, которые "подтверждают" этот факт.
Что же, давайте детально и просто разберем позиции этой популярной теории и выясним, как строится логика доказательства.
На всякий случай начну с того, что отмечу - коты вовсе не жидкость в общем понимании агрегатных состояний вещества. Сама идея появилась из-за физических свойств, которые сопоставимы у котов и у жидкостей. И это только часть того, что делает жидкое агрегатное состояние именно таким.
Но если бы Ньютон жил с котом, то, возможно, его "Математические начала" выглядели бы совсем иначе. Представьте обычную ситуацию: на кухне стоит коробка, объём которой меньше, чем объём пушистого животного. Но кот всё равно в ней уместится.
В классическом курсе физики всё просто. Твёрдые тела сохраняют форму и объём, жидкости сохраняют только объём, а форму принимают в зависимости от сосуда. Но кот, который вытягивается, растекается и занимает контейнер любой геометрии, ставит перед нами задачу куда интереснее.
Число Деборы и кот как неньютоновская среда
Физики используют понятие числа Деборы (De), чтобы оценить, ведёт ли себя вещество как жидкость или как твёрдое тело. Оно выражает отношение времени наблюдения к характерному времени релаксации системы.
- Если De ≫ 1, объект сохраняет форму, и мы воспринимаем его как твёрдое.
- Если De ≪ 1, он течёт и подстраивается под форму сосуда — то есть это жидкость.
У кота характерное время растекания секунды или минуты. Для человека, наблюдающего за тем, как пушистый комок за пару мгновений занимает форму коробки, De оказывается малым. Следовательно, кот в такой временной шкале действительно есть жидкость.
Теперь вспомним кетчуп. Чтобы он потёк из бутылки, нужно приложить усилие - преодолеть предел текучести. С котом всё то же самое. Пока он уютно устроился в ящике, вытолкнуть его сложно и система сопротивляется. И даже кусается иногда. Но стоит приложить достаточную силу давления и кот моментально перетекает в другую область пространства.
С точки зрения реологии кошка ближе к неньютоновской жидкости, но её вязкость зависит не от температуры или внешнего давления, а от внутренней мотивации - желания спать или получать еду.
Анатомия и активные материалы
Почему же коты так пластичны? Всё дело в строении. У большинства млекопитающих ключицы жёстко соединены с плечевым поясом, ограничивая подвижность. У кошек ключицы редуцированы и закреплены только мышцами. Поэтому если голова проходит в отверстие, то остальное тело «просочится» почти без сопротивления. Это биологическая инженерия, позволившая эволюции создать живой флюид.
Физика последних лет изучает так называемые активные среды - системы, где частицы движутся не только под внешними силами, но и за счёт внутренней энергии. Коты идеально вписываются в эту модель. Они не пассивно текут, а активно самоорганизуются, выбирая оптимальное положение в контейнере.
Но коты всё-таки не жидкости в строгом термодинамическом смысле. Если подойти к ним с инструментами реологии, теория материалов и активных сред, они удивительно точно демонстрируют свойства флюидов. Их поведение можно описывать через число Деборы, предел текучести и вязкость. Но у жидкости, как минимум, должна быть ещё подходящая атомная структура, которая подразумевает правильное расположение частиц внутри материала. У котов структура будет больше похожа на аморфное или твёрдое тело, но не на жидкость.
И я уж не стану рассказывать про такие свойства, как испарение или способность к сжатию. Кота можно сжать до некоторого предела, а жидкость нет. При этом кот не испаряется в прямом смысле этого слова. Поэтому, я очень надеюсь, что вы воспринимаете всё это как некоторую физическую шутку.
Однако то, что для владельца кота выглядит как забавная привычка влезть в коробку, для физика - отличный живой пример того, как границы между твёрдым и жидким оказываются куда тоньше, чем кажется в школьном учебнике. Ну а коты... Коты это хорошо!
Хочется помочь проекту, но нет возможности купить премиум? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️. Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями
