加利西亚高能物理研究所的物理学家 Anxo Biasi 博士认为,他发现了一种几乎与量子现象一样难以捉摸的现象:猫的运动方程。或者更准确地说,猫在人类面前会如何表现。
埃尔温·薛定谔对物理学做出了两项重大贡献——波动方程和叠加态量子猫。从那时起,家猫就与高级物理学密不可分(尽管有人认为这种联系可以追溯到更早,当时我们都对猫总是以四肢着地的敏捷方式着迷)。
随着因发现猫既可以是液体也可以是固体而获得搞笑诺贝尔奖,这种联系似乎达到了顶峰。然而,比亚西认为,在这个主题上还有更多工作要做。他在一份声明中写道:“本文旨在通过提供一个令人愉快的例子,让非专业人士也能理解物理学,通过这个例子,人们可以理解经典力学的几个概念。”“为此,我构建了一个方程,模拟了猫在人面前的行为,前者被视为在人引起的势能中移动的点粒子。”
虽然他向熟悉猫科动物行为的朋友寻求帮助,但这项工作主要基于对一只名叫 Emme 的猫的观察,这只猫与 Biasi 住在一起。他首先假设:“猫的行为就像它们能感知到人类周围有一股力量”,然后识别出 Emme 动作中的七种模式,并描述了这些模式。
然而,研究人员擅自将人置于建模的中心,将人的位置定义为 x=0,将猫的位置定义为 x。如果 m 是猫的质量,ϵ 是猫疲劳的阻力系数,Biasi 从基本公式开始:
md2x/dt2 = – dV(δ)cat(x)/dx – ϵdx/dt。
从那时起,他利用对埃米特模型的观察,为公式添加了复杂因素,例如呼噜声和夜间能量爆发。
Biasi 说道:“这开始只是愚人节的一个玩笑 […] 但我很快意识到,我创建的方程式对于物理专业的学生来说非常有用。”
猫的呼噜声提供了一个展示自我强化系统物理学的机会,例如,Biasi 声称,“据推测,当人们抚摸猫并开始呼噜呼噜地叫时,他们往往会产生继续抚摸它的冲动,从而增强了这个过程的稳定性。”谁知道有多少人因为膝上一只呼噜呼噜的猫在道德上(即使不是在物理上)的吸引力而耽误了重要任务(甚至可能耽误了物理学上的重大突破)?
Biasi 认为,坐在腿上和其他五种行为(包括不接电话、心不在焉和撞头)属于低能量范围。然而,夜间爆发(也称为狂热随机活动期,或 PFSA)涉及更高的能量状态。PFSA 只能通过引入随机函数来建模,因为,让我们面对现实吧,即使是猫也不知道会发生什么。Biasi 增加了一个额外的项 σf(t) 来解释这一点,使用欧拉-丸山方法将一只大猫的运动视为一个随机过程,该方法也用于建模布朗运动。
不过,这项工作仍有一些值得注意的地方。
首先,Biasi 被列为这篇论文的唯一作者。Aimé 呢?甚至致谢部分也写着:“作者感谢他的猫成为灵感的源泉”,这有点令人遗憾,让人想起了作者感谢妻子工作而不提及姓名的时代。
更重要的是,比亚西指出,他的建模完全是经典的,猫被视为“遵循牛顿力学的点粒子”。考虑到猫的既定量子行为,这似乎是一种严重的简化,即使在猫会遵循任何定律(包括牛顿定律)的不太可能的情况下也是如此。公平地说,比亚西承认他的方程“不是通用的,有些猫可能会表现出其中一些方程的较弱版本。”他还声称,他的工作可以“重现猫的典型行为”,以便那些能够理解他的方程并观察猫的人可以自己判断它们的准确性。
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