液体猫咪之谜:为什么说猫都是液体?这竟然是被证明过的科学结论

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网络上流传着这样一段视频。

三只猫咪被关在一个玻璃房间当中。

一只猫正在琢磨两扇玻璃中间的那条接缝。

液体猫咪之谜:为什么说猫都是液体?这竟然是被证明过的科学结论

接着,就像系统出BUG一样,这只白猫竟然把头从缝隙中钻了出来。

然后是一只前爪,半个身体。

旁边的其他猫咪都看傻了,这哥们儿在干啥。

接着,它们眼看着白猫竖起尾巴,一顿挣扎,竟然又过去了一条前腿,继续使劲儿,它竟然把整个身体都拔了出去。

回头看看里面的同伴,别说人类了,就连它的猫咪同类都不敢相信这是真的。

这哥们儿竟然钻出去了。

不知道大家相不相信这段视频,我最开始也是惊呆了,这一定是PS,猫咪怎么可能钻出来?

但是,当我输入液体猫咪的关键词,开始在网络上检索的时候,我发现了更多不可思议的视频。

液体猫咪之谜:为什么说猫都是液体?这竟然是被证明过的科学结论

原来,猫咪真的是液体,就和前面说的液体章鱼一样,章鱼是只要嘴能过,身体就能过。

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而猫咪则是,只要胡须能过,身体就能过。

比如,这只小奶猫,不管不顾,推开同伴的阻拦,把头探出去,身子往后一拔,再接一个缓冲落地。

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简直比章鱼凌空越狱还要炫酷。

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除了视频和图片,我甚至还发现,科学家竟然还证明过,猫咪是液体,这真是太神奇了。

为什么猫咪会有这种液化身体的超能力呢?

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今天,我们就来聊聊这背后的故事。


2017年·美国麻省

时间回到2017年,美国麻省,哈佛大学的礼堂里群魔乱舞。

这是一年一度的搞笑诺贝尔奖颁奖现场。

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虽然这个评选很扯,但每一个研究都是正儿八经的科学。

比如,2000年获奖的安德烈·海姆(Andre Geim)

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他当时在哈佛礼堂里说,自己在实验室里发明了一个磁悬浮装置,成功的浮起了一只青蛙。

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这个实验看起来笑死个人,但是10年后,2010年,安德烈真的靠这个研究获得了正在的诺贝尔奖。

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获奖理由是研发了石墨烯,而他最开始研发石墨烯,正是为了完成10年前,那么悬浮青蛙的搞笑实验。

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石墨烯帮人类打开了一扇新的材料大门。

比如,石墨烯电池,这个东西要是能量产,那你的手机真的就是充电5分钟,续航3个月了。

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所以,这就是搞笑诺贝尔奖,先让你笑,再让你思考。

从1991年开始,每年举办一次,每次都叫首届。

于是,就在2017年的首届颁奖仪式上,这位叫做法丁(M.A. Fardin)的小伙儿登场了,他获奖的理由是——用流变学原理证明了,猫咪是液体。

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证明的过程,大概是这样的。


非牛顿流体

科学家们把这种能够轻功水上漂的液体叫做非牛顿流体。

它看上去和水差不多,但是,当人踩上去的时候,它就会瞬间变得非常粘稠,像固体一样坚硬。

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而如果你站上去不动,它就会反应过来,哦,差点忘了,自己是液体啊,于是,它就开始流动,让你陷下去。

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非牛顿流体并不罕见。

比如,番茄酱就是最经典的例子。

另外,这个池子里装的也不是很常见的东西——玉米淀粉浓浆。

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生活中几乎除了水和酒精这类很纯的液体,像糖浆、血液、鸡汤,这些粘稠的液体,它们都算非牛顿流体,而研究非牛顿流体的各种属性,就叫做流变学。

法丁证明猫咪是液体的原理也来自流变学。

那如何形容流变学呢?

三个字,盘他瑞。


神奇的门派

如果你要测试一个人是不是真的会下围棋,那么问他19×19等于多少。

而如果你要测试一个人是不是真的懂流变学,那就跟他说一句,盘他瑞。

这三个字,是他们祖师爷的名言,Panta Rhei(παντα ρει),意思是,一切物体都是可以流动的。

这位祖师爷叫做赫拉克利特(Heraclitus),他开创的这个门派,就叫流变学,专门研究万物的流变性。

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后来,天神牛顿也加入了这个门派,他用盘他瑞一统江湖,把固体、液体、气体三大形态描述成同一个数学模型,那就是盘他瑞,流变学。

——一切都是流动的。

比如,你要是跟物理老师说,喜马拉雅山是液体,他肯定能把你生吞了。

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但是,如果他没有生吞你,反而是用一双闪闪发光的眼睛看着你,那么,这个老师肯定是加入过盘他瑞门派的。

因为,在他们这个门派看来,喜马拉雅山确实是液体,这个数学模型叫做De=τ/T。

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τ是指一个物体改变形状所需要的时间。

T是指观察这个物体的时间。

而底波拉数则是判断这个物体是固体还是液体的根本数值。

如果底波拉数<1,那就证明它是流体,而底波拉数越大,则证明它更接近非牛顿流体和固体。

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所以,喜马拉雅山到底是不是液体,这得看你的观测时间T。

以人类的时间尺度来看,T只有几十年,而τ有几千万年那么大,所以底波拉数非常大,喜马拉雅山显然是固体。

但是,如果以地球的时间尺度来看,T有几十亿年,而τ只有几千万年,所以底波拉数<1,显然,喜马拉雅山是液体。

当然,喜马拉雅山是液体,这也不是理论空想,比如,从大陆漂移的证据来看,喜马拉雅山确实是在流动的。

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只不过我们人类的T短,感觉不到而已。

同样的道理,这颗水球,也可以是固体。

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因为,从每秒上万帧的高速摄影尺度来看,它刚刚被砸破的那一瞬间,保持了短暂的固体形态,只不过时间太短,对人类来说无法感知,我们就把它忽略了,但事实上,它和喜马拉雅山一样,在某个时间尺度上,都是固体,也都是液体。

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这就是流变学的世界观,我们初步了解以后,就能继续看法丁是如何证明猫咪是液体的了。


液体猫咪

法丁说,这项研究的起因是因为2014年的时候,有一本动物杂志(Bored Panda)列举了《猫咪是液体的15个证据》

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这15个证据使用了不同品种的猫咪和各种各样的容器,最终证明,猫咪可以让自己变成容器的形状,并且没有明显的体积变化,这是液体的基本特性。

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这篇研究在当时引起了广泛关注,尤其是这幅小猫蜷在高脚杯里的画面。

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很多人都抨击杂志,说他们虐待动物,是把小猫固定在容器中喂养,才长着这种恐怖的形状。

但事实上,真正养过猫的人,应该都有体会,猫咪真的能变成液体,比如这个下楼梯的视频,很显然,这是一只液体猫咪正在从楼上流下来。

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接着,法丁使用了这样一段实验视频举例。

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他说,注意看,猫咪液化灌满整个鱼缸的时间大概是5秒,而我们观察它的时间是60秒。

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所以,这一时刻,猫咪的底波拉数=5/60,小于1,是液体。

还比如,这只长毛猫,不仅是底波拉数小于1的液体形态,它的长毛迅速膨胀,充满了整个容器,膨胀,是气体的特性。

所以,在这个特例中,猫咪甚至表现出了气体的性质。

但是,如果我们把观测时间延长,又会发现,很多时候,猫咪在奔跑,在跳跃,这个时候,它的底波拉数>1,是固体。

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所以,这证明,猫咪可以是液体,也可以是固体,取决于观测者和观测时间。


液体猫咪·证据二

另外,要充分证明猫咪是液体,就必须考虑液体的第二个特性,叫做主轴。

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就是说,流动的液体,通常会有一个主要方向,在这个主要方向上的流动,是不需要容器也能够形成的。

于是,法丁引用了这样一些照片,比如,在水槽里沿主轴方向摊开的猫咪。

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还有这个沿着主轴方向,在地面和猫笼之间摊开的猫咪。

还有这只被主人拧起来,沿主轴方向被拉得像披萨一样细长的猫咪。

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甚至还有这种在晾衣杆上沿主轴耷拉的猫咪。

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再比如,这只在非主轴方向上摊开的液体猫咪,流动性只延展了2-3倍,而在主轴上流动的猫咪,延展性高达5-6倍……

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很显然,这证明,液体猫咪存在一个流动性更好的主轴。

所以,这些主轴现象,也进一步证明了猫咪的液体属性。


液体猫咪·证据三

继续证明,液体还应该有亲疏性。

比如,水和油无法相容,水和油就是相疏的关系。

而水可以在纸巾上迅速摊开,所以,水就是亲纸巾的。

但水无法在荷叶上摊开,所以,水就是疏荷叶的。

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那液体猫咪的亲疏性如何呢?

法丁拿出了这样一张照片,他说,这个竹篮子就是一个超级疏猫的表面,液体猫咪在竹篮表面呈现出一个接近球形的状态。

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这和水在荷叶表面呈现的状态一致。

荷叶效应是因为粗糙的荷叶表面排斥光滑的水滴。

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而法定说,他发现,猫咪的亲疏效应,是因为它们粗糙的猫毛在排斥光滑的表面。

比如,法丁拿出了一个表面极端粗糙的例子,这只猫咪在铁栅栏当中,睡得很安详,流体按主轴分开,很完美。

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这证明,液体猫咪喜欢在粗糙表面摊开。

同时,法丁在实验中还观察到,猫咪更喜欢在地毯、枕头和键盘等等粗糙表面摊开。

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而如果碰到光滑的瓷砖表面,也会出现这种极端疏猫的情况。

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分析到这里,法丁又解释了一个铲屎官们经常碰到的诡异现象,那就是猫咪为什么那么怕水?

这是因为,水是一种极度光滑的表面,太疏猫了,猫当然不喜欢。

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液体猫咪·证据四

在法丁的实验中,液体猫咪还表现出了非牛顿流体的特性。

这个特性叫做屈服应力,也就是为什么番茄酱难挤的原理。

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比如,你挤番茄酱的时候,怎么剂也挤不出来,于是,使很大劲儿,番茄酱会哗啦一下全流出来……

这个突破极限的力量就叫做屈服应力,一旦给非牛顿流体用力过猛,那它就会立刻从固体变成液体。

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而猫咪也是一样,比如,小猫钻到沙发缝或者鞋子里的时候,你很难把它拿出来的。

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真的就和你挤番茄酱一样,怎么用力都不出来,而一旦用力姿势正确,它会哗啦一下全流出来。


液体猫咪·证据五

论证还没有结束,因为,液体还必须满足一个很严格的要求,那就是湍流。

也就是,当液体形变的速率足够大的时候,会出现混乱的运动。

比如,漩涡就是一种湍流。

那猫咪是否能满足湍流原则呢?

法丁拿出了这样两个例子,一个是猫咪在瓶子里飞快旋转的画面,这显然符合湍流原则。

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另一个是小猫乱按键盘,被主人关在瓶子的图片,很显然,在瓶子里的小猫转了几圈以后探出头。

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这符合湍流的包轴效应(Weissenberg effect)。

也就是这种随着湍流加快,液体会开始爬杆的神奇效应。

看来所有猫咪是液体的证据都找到了。

法丁在论文的最后说,猫咪是那种简单的被动液体,它们是主动的,可以在没有外界影响的情况下自主改变固液形态。

将来可能还有更细致的猫咪流变学研究需要进行。

比如,猫咪的反正效应,也就是为什么猫咪不管从多么高的地方掉下来,总能在空中控制好安全姿态,四脚落地。

另外,也有日本专家指出,我们不能简单的把猫咪看作一个孤立的流体系统,事实上,猫咪还能够转移和吸收周围环境的压力,比如,在日本,压力过大的上班族可以去猫咪咖啡馆,通过撸猫释放压力。

这就是法丁的获奖研究。

——猫咪是液体。

可以钻过7厘米的小洞,可以跟着扫地机一起流淌,甚至可以从柜门缝当中很自然的流出来。

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可以伸进管子,还可以这样喝水,甚至让我们怀疑《汤姆与杰瑞》究竟是动画片还是纪录片……

随意变成一袋猫、一碗猫、一缸猫、一盆猫、一罐猫等等等等。

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但是,猫咪为什么能做到这种像没有骨头一样的液体神功呢?

接下来的研究,就该生物学家上场了,故事大概是这样的。


缩骨神功

生物学家说,猫咪在它那具小小的身体当中,隐藏了290块骨骼,每块骨头都很灵活。

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比如,猫咪的肩胛骨并不是固定在锁骨上的,而是可以活动的,日本电台曾经做过这样一个实验。

一个小箱子里,只有一个8厘米宽的出口,猫咪过去先用胡子量了一下,就知道自己能不能过。

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但是,换一只狗狗进来,很显然,我们会发现,狗狗被自己的肩胛骨给卡住了。

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甚至还有日本网友做过各种猫咪钻洞的实验,从20厘米一路减小,减小到8厘米的时候,猫咪都可以轻松钻过去。

只是到了7厘米的时候,猫咪不太想钻。

于是,网友把7厘米的缝隙换成这种凌空的角度,猫咪也能钻过去。

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再试试难度更高的凌空圆孔,从20厘米、15厘米、12厘米、再到11厘米,都没问题,唯独10厘米,猫咪不想试了。

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但在另一个实验中,我们看到猫咪在狭窄的迷宫里蛇形前进,主人成功的把猫咪养成了蛇。

实在太厉害了。

理论上,猫咪全身最宽的地方是头部,头里面有头骨和下颌骨,但猫咪的下颌骨可以活动,头骨又非常小,所以,这就让它很适合钻洞。

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再就是肋骨和胸骨。

当猫咪还是小奶猫的时候,它的26块肋骨和8块胸骨也都是可以活动的,这也就是为什么小奶猫喜欢钻沙发的真正原因。

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只有到了成年以后,胸骨会慢慢硬化成一块,稍微降低它们的液化能力。

接着是猫咪的颈椎、胸椎和腰椎。

猫咪的这些骨头的缝隙非常大,而且猫咪整条脊椎上面,有44-58块骨头,人类只有26块。

这些又多又松的脊椎骨,就可以让猫咪可以把脊椎拉的特别长,甚至可以180度转身,或者轻松摆出各种诡异扭头的造型。

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钻盒子

猫咪为什么喜欢钻盒子?

如果你从小养猫,可能早就发现了,越是小猫,越喜欢往盒子、沙发缝、鞋子等等又小又黑的地方钻。

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这其实是猫咪从恐龙时代就养成的生活习惯。

6600万年前,那颗陨石灭绝了非鸟恐龙,把整个地球的生态结构全部改变了。

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于是,有一种叫做细齿兽(Miacids)小型哺乳动物开始崛起。

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有一部分生物学家认为,细齿兽就是今天猫咪的最原始祖先,而且细齿兽还是整个食肉目的祖先。

食肉目主要包括犬型亚目、熊型下目、鳍足类和猫型亚目。

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也就是说,猫咪、狗狗、熊猫、海狮,它们6000万年前都是一家。

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那个时候,恐龙刚刚灭绝,细齿兽继续在树上生活,喜欢吃肉,只有一只猫的大小。

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白天躲在树洞里睡觉,晚上出来抓点小动物、小虫子充饥。

就这样又过了2000万年,有一部分细齿兽觉得实在太憋屈了,它们要变大,要去填补肉食恐龙们在陆地上留下的权力真空。

于是,它们变得越来越像狗,这就是,犬型亚目。

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犬型亚目继续变大,这就是熊型下目。

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熊型下目还能变大,这就是退了毛跑到海里的鳍足类,也就是各种海狮、海象、海豹这类分也分不清楚的动物。

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当然,熊型下目里也有变小的一波,它们就成了浣熊、臭鼬这一类鼬科动物。

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而当年那些没有下树,或者下树稍晚一些的细齿兽就变成了猫型亚目。

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猫型亚目也会变大,这就是现在的灵猫,它们至今没有下树。

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还有獴,这是下了树的品种,獴当中又有一个特大号的家伙,叫做鬣狗,所以,鬣狗,其实是猫。

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当然,鬣狗也不是最大的猫。

几万年前,猫型亚目当中还出现过一种能猎杀猛犸的巨兽——剑齿虎。

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剑齿虎长得实在太大了,需要的猎物越来越多,最后硬是没有熬过冰河期,灭绝了。

反而是稍小一点的狮子、老虎,取代剑齿虎统治了陆地。

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这就是猫型亚目底下的猫科。

当然,猫科当中也不仅仅只有狮子、老虎这种大型玩家。

还有猫咪,科学家们曾经评选过一个地球上最致命的猛兽。

你绝对想象不到,第一名竟然是这种叫做黑足猫的小野猫……

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它们一晚上捕捉的猎物数量,能抵得上猎豹六个月的收获,平均50分钟就能成功捕猎一次。

捕猎成功率高达60%,是狮子的3倍。

但是,黑足猫也有一个致命的弱点,那就是体型太小了,很显然,如果被大型动物捕食,它是不可能取胜的。

怎么办呢?

于是,猫咪的采用了隐藏策略。

白天钻到树洞、地穴和石缝这种特别狭小的地方躲起来睡觉,晚上再出来捕食。

这是他们从细齿兽时代就开始,练了6000多万年的绝技,相当厉害。

这也就是为什么猫咪都喜欢钻盒子的真正原因,甚至连一些大猫也都有这种祖先的记忆。

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所以,当你看到猫咪正在用非常夸张的液体姿势睡觉的时候,千万不要去打扰它,这是它最放松警惕的状态,证明它很信任周边的环境。

在野外,猫咪通常会以这种起跑姿势睡觉,时刻准备逃跑。

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总结一下,食肉目从细齿兽那里开始,猫咪一条路走到黑,全部点敏捷,所以才练就了这身液体神功。

而狗狗点了群攻技能,熊喜欢点力量,而海狮则活生生的把自己点成了一条鱼……

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神秘猫脑

关于猫咪为什么能液化,可能还和它们那颗神秘大脑有关。

本来,猫的大脑非常小,只占体重的0.9%,而且只有7.6亿个神经元。

但是,这颗小脑子却要消耗全身五分之一的血液去供能。

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这就非常奇怪了,就拿人类说,我们的大脑占体重的2.3%左右,有860亿个神经元,拥有情感、逻辑、语言、艺术等等独一无二的超能力,也只使用了全身血液五分之一的能量,和猫咪是同一个水平。

这也就相当于,我们用20%的功率驱动了一台量子大脑。

而猫咪竟然也有20%的功率驱动了一台486大脑。

这是为什么呢?

有人说,猫咪的大脑在时刻不停的计算着它身体上每一块骨骼和肌肉的位置。

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为什么猫咪站得越高越不会踩空?

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为什么都说猫咪有九条命?

为什么猫咪可以精准跳跃,捕食小鸟?

这其实都是猫咪大脑在疯狂计算的结果,它们协调每一块骨骼和肌肉,让自己变成一滩优美的液体,然 后,再在一瞬间固化,完美缓冲落地。


瑜伽与猫

据说,瑜伽刚刚在古印度起源的时候,古代瑜伽士们从猫那里学到了很多知识。

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比如,他们发现,人类和猫一样,都会在睡觉的时候进入一种低血压的松弛状态。

本来,人类想要在睡醒后唤醒肌肉,伸懒腰是本能动作。

但是,古代瑜伽士们观察到,猫咪伸懒腰的姿势好像更加高效。

于是,他们就开始学习猫咪的姿势,做瑜伽。

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果然,顿时就觉得肌肉和大脑都被唤醒了。

这个动作,其实也是人类从猫咪那里学来的独门绝技,可以迅速唤醒肌肉,提高供血。

你要是昏昏欲睡,或者大脑转不动的时候,可以试试,保证瞬间清醒。

猫的瑜伽功夫很厉害,甚至古代瑜伽士们都认为,猫是某种天生就得的梵我合一的神奇动物。

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包括很多生物学家也说,猫是地球上自然进化出来最完美的物种,它们早就用身体的液化神功掌握了与自然融为一体的黑科技。

它们是能与大自然沟通的精灵。

而人类,至今没有驯化猫,就像我们没有征服自然一样。

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很可能是大自然和猫,驯化了人类,你无脑爱猫,可能就是一种天生对大自然的崇敬吧。

好了,今天的故事就分享到这里,谢谢大家。

最后夫人说,你不用分析那么多,喜欢撸猫是没有理由的。

液体猫咪之谜:为什么说猫都是液体?这竟然是被证明过的科学结论


(完结)

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