ガリシア高エネルギー物理学研究所の物理学者アンショ・ビアシ博士は、量子現象と同じくらい彼の専門分野では捉えどころのない何かを発見したと考えている。それは猫の運動方程式だ。もっと正確に言えば、人間がいるときに猫がどのように行動するかということだ。
エルヴィン・シュレーディンガーは、波動方程式と重ね合わせの量子猫という、物理学に 2 つの大きな貢献をしました。それ以来、ネコ科動物は高度な物理学と密接に結びついています (ただし、このつながりは、猫が常に足で着地する機敏な動きに私たちが共通して魅了されていることにまで遡ると主張する人もいます)。
この関係は、猫が液体と固体の両方になり得るという発見に対してイグノーベル賞が授与されたことで頂点に達したように思われた。しかし、ビアシ氏はこのテーマについてはまだやるべきことがたくさんあると考えている。「この記事は、古典力学のいくつかの概念を理解できる楽しい例を提供することで、物理学を専門家以外の人にも理解しやすくすることを目的としています」と、同氏は声明で述べた。「この目的のために、人間がいるときの猫の行動をモデル化する方程式を構築しました。猫は、人間によって誘発されたポテンシャル内を移動する点粒子とみなされます。」
彼はネコ科動物の行動に詳しい友人たちに協力を求めたが、この研究は主にビアシと同居している一匹のネコ、エメの観察に基づいている。彼は「ネコは人間の周囲に力があるかのように行動する」という仮説から始め、エメの動きの7つのパターンを特定して説明する。
しかし、研究者は人間をモデルの中心に置き、人間の位置を x=0、猫の位置を x と定義しています。m が猫の質量で、ϵ が猫の疲労の抗力係数である場合、ビアシは次の基本式から始めます。
md2x/dt2 = – dV(δ)cat(x)/dx – ϵdx/dt.
そこから、彼はエメットのモデルを観察し、喉を鳴らしたり、夜間にエネルギーが爆発したりするといった複雑な要素をその式に加えました。
ビアシ氏は、「これはエイプリルフールのための冗談のようなアイデアとして始まりました […] しかし、私が作成した方程式が物理学を学ぶ学生にとって非常に役立つ可能性があることにすぐに気付きました」と述べています。
猫の喉を鳴らすことは、例えば自己強化システムの物理学を実証する機会を提供し、ビアシは「猫を撫でて喉を鳴らし始めると、人々は猫を撫で続けたいという衝動を感じる傾向があり、それによってプロセスの安定性が強化されるという仮説が立てられている」と主張している。膝の上で喉を鳴らす猫の、物理的にではないにせよ道徳的に揺るぎない引力によって、どれほどの人々が重要なタスク、おそらくは物理学における大きな進歩からさえ遅れさせられてきたか、誰にも分からない。
ビアシ氏は、膝の上に座る行動と、電話に出ない、ぼんやりする、頭をぶつけるなどの他の 5 つの行動は、低エネルギーの範囲に入ると考えています。しかし、夜間のバースト (熱狂的ランダム活動期間、または PFSA とも呼ばれる) は、より高いエネルギー状態を伴います。PFSA は、ランダム関数を導入することによってのみモデル化できます。なぜなら、率直に言って、猫でさえ何が起こるか分からないからです。ビアシ氏はこれを説明するため、σf(t) という項を追加し、ブラウン運動のモデル化にも使用されるオイラー-丸山法を使用して、拡大した猫の動きを確率過程として扱います。
しかし、この作品には注目に値する点がいくつかあります。
まず、ビアシは論文の唯一の著者として記載されています。エメはどこにいるのでしょうか? 謝辞にも「著者はインスピレーションの源である猫に感謝しています」と書かれていますが、これは著者が妻の名前を出さずに仕事に感謝していた時代への残念な逆戻りです。
さらに重要なのは、ビアシ氏が、彼のモデル化は完全に古典的であり、猫は「ニュートン力学に従う点粒子」とみなされていると指摘していることである。そして、確立された猫の量子的行動を考えると、猫がニュートンの法則を含む誰かの法則に従うというありそうもない事態であっても、これは深刻な単純化に思える。公平を期すために、ビアシ氏は、彼の方程式は「普遍的ではなく、猫によってはそれらのいくつかの弱いバージョンを示すかもしれない」と認めている。また、彼は、自分の研究は「猫の特徴的な行動を再現できる」ため、彼の方程式を理解し、猫を観察できる人は、その正確さを自分で判断できると主張している。
Pixabay による説明写真: https://www.pexels.com/photo/white-and-grey-kitten-on-brown-and-black-leopard-print-textile-45201/
