Фізик доктор Анксо Біазі з Галісійського інституту фізики високих енергій вважає, що він відкрив щось таке ж невловиме для своєї дисципліни, як квантові явища: рівняння руху кота. А точніше, як коти поводяться в присутності людини.
Ервін Шредінгер зробив два великі внески у фізику – хвильове рівняння та квантовий кіт у суперпозиції. Відтоді Felis catus нерозривно пов’язаний із розвиненою фізикою (хоча деякі стверджують, що зв’язок сягає набагато далі, до нашого спільного захоплення спритністю, як коти завжди приземляються на ноги).
Здавалося, що цей зв’язок міг досягти свого зеніту з присудженням Нобелівської премії за відкриття того, що кішки можуть бути як рідкими, так і твердими. Однак Біазі вважає, що в цьому питанні ще потрібно зробити більше. «Ця стаття має на меті зробити фізику доступною для нефахівців, пропонуючи приємний приклад, за допомогою якого можна зрозуміти кілька концепцій класичної механіки», — написав він у заяві. «З цією метою я побудував рівняння, яке моделює поведінку кота в присутності людини, причому перша розглядається як точкова частинка, що рухається в потенціалі, викликаному людиною».
Незважаючи на те, що він звернувся за допомогою до друзів, знайомих з котячою поведінкою, робота заснована в основному на спостереженнях за однією кішкою Емме, яка живе вдома з Біазі. Він починає з гіпотези: «Коти поводяться так, ніби вони відчувають силу навколо людини», а потім визначає сім моделей рухів Емме, які він описує.
Однак дослідник самовпевнено поміщає людину в центр моделювання, визначаючи її розташування як x=0, а положення кота як x. Якщо m — маса кота, а ϵ — коефіцієнт опору втоми кота, Biasi починає з основної формули:
md2x/dt2 = – dV(δ)cat(x)/dx – ϵdx/dt.
Звідти він використав свої спостереження за моделями Еммета, щоб додати до формули ускладнюючі фактори, такі як муркотіння та нічні спалахи енергії.
Біазі каже: «Це почалося як грайлива ідея для 1 квітня […] Але незабаром я зрозумів, що створене мною рівняння може бути дуже корисним для студентів-фізиків».
Муркотіння кота дає можливість продемонструвати фізику самопідсилювальної системи, наприклад, Біазі стверджує: «Існує гіпотеза, що коли кота гладять і він починає муркотіти, люди схильні відчувати імпульс продовжувати його гладити, таким чином зміцнення стабільності процесу». Хто знає, скількох людей утримали від виконання важливих завдань — можливо, навіть від великих проривів у фізиці — морально, якщо не фізично, непохитним потягом муркочучого кота на їхніх колінах?
Біазі вважає, що сидіння на колінах і п’ять інших видів поведінки, включаючи відсутність відповіді на дзвінки, розсіяність і биття головою, належать до низькоенергетичного діапазону. Однак нічні сплески (також відомі як періоди шаленої випадкової активності або PFSA) передбачають вищий енергетичний стан. PFSA можна змоделювати лише введенням випадкової функції, тому що, погодьтеся, навіть кіт не знає, що трапиться. Біазі додає додатковий член, σf(t), щоб пояснити це, розглядаючи рухи збільшеного кота як стохастичний процес, використовуючи метод Ейлера-Маруями, який також використовується для моделювання броунівського руху.
Однак є кілька речей у роботі, які варто відзначити.
По-перше, Біазі вказано як єдиний автор статті. Де Еме? Навіть у подяках написано: «Автор вдячний своєму коту за те, що він був джерелом натхнення», що є трохи сумним поверненням до тих часів, коли автори дякували своїм дружинам за їхню роботу, не згадуючи їх поіменно.
Що ще важливіше, Біазі зазначає, що його моделювання є цілком класичним, а кішка розглядається як «точкова частинка, яка підкоряється механіці Ньютона». І враховуючи встановлену квантову поведінку кішок, це здається серйозним спрощенням, навіть у тому малоймовірному випадку, коли кіт буде підкорятися чиїмось законам, включаючи закони Ньютона. Чесно кажучи, Біазі визнає, що його рівняння «не є універсальними, і деякі коти можуть демонструвати слабшу версію деяких з них». Він також стверджує, що його робота може «відтворити характерну котячу поведінку», так що ті, хто здатний зрозуміти його рівняння та мають кота для спостереження, можуть самі оцінити їх точність.
Ілюстративне фото Pixabay: https://www.pexels.com/photo/white-and-grey-kitten-on-brown-and-black-leopard-print-textile-45201/
