貓是如何喝水的？

　　1940年，美國洛杉磯的大使酒店舉(ju) 辦了第12屆奧斯卡金像獎頒獎典禮，那年，大衛·O·塞爾茲(zi) 尼克製作的《亂(luan) 世佳人》獲得了包括最佳影片的13個(ge) 獎項，無疑是當年的最大贏家。這和貓舔水有什麽(me) 關(guan) 係？我想說的並不是《亂(luan) 世佳人》，而是那年的奧斯卡的最佳短片《眨眼之間（ Quicker 'n a Wink ）》。

　　Quick’n a wink 拍攝劇照 圖源：the guardian

　　這個(ge) 短片介紹了一種攝影技術——頻閃攝影，這是一種借助電子閃光燈的連續閃光，在畫麵上記錄物體(ti) 的連續運動過程。因為(wei) 一瞬間的動作，在頻閃的作用下，幾十個(ge) 影像會(hui) 同時出現在畫麵上，所以可以展示出人肉眼無法看到運動過程。

　　在短片裏麵，展示了不同物體(ti) 的慢動作，比如雞蛋落在槳葉上被打碎的一瞬間，細針搓破氣泡的刹那等等。其中，在4分30秒的時候，展示了一隻黑白小貓的舔奶過程。通過頻閃攝影，貓的高速舔奶瞬間以慢動作的方式展現了出來。

　　視頻來源：quick’n a wink

　　不過這個(ge) 視頻離解答貓是如何舔水的問題，還差得遠呢！這畢竟隻是一個(ge) 短片，展示的隻是一個(ge) 抽象的過程，並沒有數據化的表述過程，算不上科學，要知道這可是科普文章。

　　Pedro M. Reis是一位物理學教授，他對貓如何舔水這個(ge) 問題很感興(xing) 趣，在看了上麵介紹的頻閃攝影短片後，2010年，他做了一個(ge) 貓舔水的流體(ti) 力學研究。他先找來了10隻貓，並用高速攝影機捕捉它們(men) 舔水的每一個(ge) 細節，進而轉化為(wei) 數據來分析。

　　下麵幾張圖展示的是高速攝影機拍下的貓舔水過程：

　　圖源：文獻1

　　你會(hui) 發現，在單次舔水的過程中，貓的舌尖並不是伸進液體(ti) 裏把奶舀進嘴裏。而是將舌尖卷曲類似於(yu) 一個(ge) 平麵，然後靠短暫地接觸液麵，把水穩定“帶”到3cm的高度，在水因為(wei) 重力作用下墜之前，把嘴合上，把滯空的水柱含住。這麽(me) 反反複複舔11次，便完成了喝水的過程。

　　下圖是貓舔水的頻率（舔的動作是從(cong) 舌頭的伸出開始，到關(guan) 上嘴巴），你可以看到舔的頻率是相當穩定的，大概是每隔0.25s舔一下。

　　圖源：文獻1

　　舔水的最大速度約是78cm/s（下圖）。

　　圖源：文獻1

　　水是如何被舌頭帶上來的呢？科學家認為(wei) ，當舌頭以一定的速度接觸液體(ti) 並離開的時候，水具有一定的粘性，動量的傳(chuan) 遞會(hui) 讓一部分水因慣性帶離水麵，就像汽車刹車的時候會(hui) 把人甩出去一樣。上升過程中因為(wei) 有重力，水的上升速度不斷減慢，隻能到達一定高度。在整個(ge) 作用力分析中，粘滯力和毛細管力可以忽略不計。

　　所以說貓在舔水的時候，不是用舌頭把水舀進嘴裏，而是通過慣性，把水帶上來，再含住。而貓舔水的頻率剛剛好在慣性和重力之間進行了完美的平衡，如果再快一點或者再慢一點都不能喝到最多的水。

　　貓舔水慢動作 圖源：KQEDdeeplook

　　為(wei) 了驗證自己的想法是對的，即貓舔水的頻率是由重力和慣性決(jue) 定的，科學家做了一個(ge) 模型來複刻舔水瞬間，模型上圓盤的大小和貓舌頭接觸液麵的麵積大小一樣。這個(ge) 模型會(hui) 垂直接觸水的表麵，通過改變接觸麵的大小和速度，來觀察這兩(liang) 個(ge) 因素對被帶上來的水的體(ti) 積的影響。

　　圖源：文獻1

　　然後科學家發現，隻有以貓舔水的速度和頻率接觸並離開水麵的時候，上升的水柱體(ti) 積才是最大的。所以說，貓舔水的方式是最科學的，雖然貓並不知道什麽(me) 是科學。

　　然後科學家通過Youtube觀察了其他貓科動物，比如老虎、獅子、美洲獅等，結果發現貓科動物的舔水都是有規律的，並且符合一個(ge) 公式：

　　f=4.5M−0.14 ，f是頻率，M是動物的質量，單位是千克。公式可以簡單理解為(wei) ，越重的貓咪，舔水的頻率越低。

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