Физик доктор Анксо Биази из Галисийского института физики высоких энергий считает, что он открыл нечто почти столь же неуловимое для его дисциплины, как квантовые явления: уравнение движения кошки. Или, точнее, как кошки ведут себя в присутствии человека.
Эрвин Шредингер сделал два важных вклада в физику – волновое уравнение и квантовый кот в суперпозиции. Felis catus с тех пор неразрывно связан с передовой физикой (хотя некоторые утверждают, что эта связь восходит к гораздо более раннему периоду, к нашему коллективному восхищению тем, как ловко кошки всегда приземляются на лапы).
Казалось, что эта связь могла бы достичь своего апогея с присуждением Шнобелевской премии за открытие того, что кошки могут быть как жидкими, так и твердыми. Однако Биази считает, что в этом вопросе еще многое предстоит сделать. «Цель этой статьи — сделать физику доступной для неспециалистов, предложив приятный пример, с помощью которого можно понять несколько концепций классической механики», — написал он в заявлении. «С этой целью я построил уравнение, которое моделирует поведение кошки в присутствии человека, при этом первая рассматривается как точечная частица, движущаяся в потенциале, индуцированном человеком».
Хотя он искал помощи у друзей, знакомых с поведением кошек, работа основана в первую очередь на наблюдениях за одной кошкой, Эмме, которая делит дом с Биази. Он начинает с гипотезы: «Кошки ведут себя так, как будто они ощущают силу вокруг человека», затем выделяет семь закономерностей в движениях Эмме, которые он описывает.
Однако исследователь самонадеянно помещает человека в центр моделирования, определяя его местоположение как x=0, а положение кошки как x. Если m — масса кошки, а ϵ — коэффициент сопротивления усталости кошки, Биази начинает с базовой формулы:
md2x/dt2 = – dV(δ)cat(x)/dx – ϵdx/dt.
Затем он использовал свои наблюдения за моделями Эммета, чтобы добавить в формулу усложняющие факторы, такие как мурлыканье и ночные всплески энергии.
Биази говорит: «Это началось как игровая идея на День смеха […] Но вскоре я понял, что уравнение, которое я создал, может быть очень полезно студентам-физикам».
Мурлыканье кошки дает возможность продемонстрировать физику самоусиливающейся системы, например, Биази утверждает: «Предполагается, что когда кошку гладят и она начинает мурлыкать, люди, как правило, чувствуют желание продолжать гладить ее, тем самым укрепляя стабильность процесса». Кто знает, сколько людей были отстранены от важных задач — возможно, даже от крупных прорывов в физике — из-за морально, если не физически, несокрушимого притяжения мурлыкающей кошки на коленях?
Биази считает, что сидение на коленях и пять других видов поведения, включая неответ на звонки, рассеянность и тряску головой, попадают в диапазон низкой энергии. Однако ночные всплески (также известные как периоды неистовой случайной активности, или PFSA) подразумевают более высокое энергетическое состояние. PFSA можно смоделировать только путем введения случайной функции, потому что, давайте посмотрим правде в глаза, даже кошка не знает, что произойдет. Биази добавляет дополнительный член, σf(t), чтобы учесть это, рассматривая движения увеличенной кошки как стохастический процесс, используя метод Эйлера-Маруямы, который также используется для моделирования броуновского движения.
Однако в этой работе есть несколько моментов, на которые стоит обратить внимание.
Во-первых, Биази указан как единственный автор статьи. Где Эме? Даже в благодарностях указано: «Автор благодарен своей кошке за то, что она стала источником вдохновения», что является некоторым досадным возвратом к тем временам, когда авторы благодарили своих жен за работу, не упоминая их по имени.
Что еще более важно, Биази отмечает, что его моделирование является полностью классическим, при этом кот рассматривается как «точечная частица, подчиняющаяся ньютоновской механике». А учитывая устоявшееся квантовое поведение котов, это кажется серьезным упрощением, даже в маловероятном случае, если кот будет подчиняться чьим-либо законам, включая законы Ньютона. Справедливости ради, Биази признает, что его уравнения «не универсальны, и некоторые коты могут демонстрировать более слабую версию некоторых из них». Он также утверждает, что его работа может «воспроизводить характерное поведение кота», так что те, кто способен понять его уравнения и иметь кота для наблюдения, могут сами оценить их точность.
Иллюстративное фото Pixabay: https://www.pexels.com/photo/white-and-grey-kitten-on-brown-and-black-leopard-print-textile-45201/
