Из бытового опыта все мы помним о феномене бутерброда, падающего маслом вниз. Есть такая же способность и у котиков — разница в том, что этот «хвостатый бутерброд» всегда приземляется на лапки. Коты вообще удивительные животные: они способны как жидкость просачиваться через какие-то невероятно узкие места, но еще и правильно падать, словно нарушая законы физики. Эта способность трогает умы ученых уже очень давно — первая исследовательская работа на эту тему была проведена еще в 1700 году, но мы с вами затронем самые резонансные случаи в мировой науке. Фотоэксперимент с летающими кошками В 1894 году физиолог Этьен-Жюль Маре показал участникам заседания Французской академии наук серию фото с падающей кошкой, которая перед приземлением на лапы изгибается в воздухе. Эти фото вызвали негодование у ученых, но не по этическим соображениям — они посчитали снимки научным парадоксом. На протяжении долгих лет предполагалось, что кошки могут падать на лапы только при условии, если они перед падением оттолкнутся от поверхности. В основе этих суждений лежит физическая концепция сохранения углового момента, согласно которой тела, которые изначально не вращаются, могут начать это делать только под воздействием извне. Соответственно, по этой логике без толчка у кошки отсутствует условный рычаг или что-то, что могло бы заставить ее вращаться и изгибаться в воздухе, маневрируя по ходу полета. Маре удивил всех тем, что на его фотографиях кошка начала изгибаться фактически сразу после прыжка в воздухе, хотя она не отталкивалась при падении, и по неизвестной причине начинала еще и вращаться. На серии фото были отображены две фазы падения, которые сразу отмели «теорию хвоста» о том, что кошка использует его в качестве своего рода аэродинамического руля. Следующей была отброшена гипотеза, согласно которой животное получает начальный импульс в момент отделения от рук человека по аналогии со спортсменами по прыжкам в воду или на батуте. Она разбилась об очень простой аргумент: люди-спортсмены не могли свободно распоряжаться начальным моментом или своим телом в воздухе. А вот фотоснимки наглядно показывали, что коты способны управлять собой даже при падении без дополнительных импульсов. Условия падения В 60-х американский исследователь Макдональд провел похожий эксперимент, применив скоростную съемку на 1500 кадров в секунду, чтобы запечатлеть поведение кошки, брошенной с высоты в 15-20 сантиметров. Полет составил меньше секунды — примерно 0,1 c. Опытным путем ученый выяснил, что пока он подбрасывал животное вверх, оно летело до высшей точки лапами вверх и выполняло условное сальто уже в пиковой точке. Более того, на лапы в результате приземлялись даже трехнедельные котята, которые только-только начали бегать — так отошла теория и о том, что этот навык приобретенный. Однако одна хитрость, которая позволяет сбить кошку с толку, все же есть — это ее органы чувств. Так, например, оказалось, что у кота с завязанными глазами более вялые движения в полете и он чувствует себя менее уверенно. Полностью слепое животное также падает довольно неловко. А вот глухой кошке, напротив, все равно — отсутствие слуха не повлияло на ориентацию в пространстве. Наконец, испытания проводили даже на центрифуге! Выяснилось, что если перед падением попытаться обмануть вестибулярный аппарат подопытной, то все же брошенная лапами вниз кошка приземлится лапами вверх, на спину. В чем прогадали французские физики в 1894-м? Физик из Университета Северной Каролины в Шарлотте Грегор Гбур утверждает, что на тот момент исследователи подошли к феномену падающей кошки слишком примитивно. Момент импульса может сохраняться во вращающемся объекте — в данном случае, в кошке, — при условии, что его концы вращаются в разные стороны. При этом обе части выполняют функцию опоры для друг друга, придавая тем самым равную и противоположную толкающую, вращающую силу. Учитывая гибкость кошачьего скелета, они способны выгибаться таким образом, чтобы фактически разделять тело на две части. Чтобы понять это, достаточно вспомнить, в каких причудливых позах порой они засыпают — взять хотя бы ту, когда они сворачиваются в бублик животом наружу и при этом закидывают задние лапы за голову. В начале ХХ века механики разобрались с приземлением кошек, и этот эксперимент уже вошел в учебники. При падении вниз головой передняя часть туловища животного обычно поворачивается первой — соответственно, она должна вращаться быстрее. Для этого кошка на манер фигуристов подтягивает передние лапы к животу и разворачивает верхнюю часть туловища в сторону — как показала практика, чаще всего вправо. Затем животное подтягивает передние лапы к морде, а задние отводит, наоборот, подальше. Вместе с этим кошка поворачивает уже заднюю часть туловища. В результате передняя часть развернута книзу, и животное уже видит, куда ему удобнее приземлиться. Напомним, что при этом задние лапы растопырены, а передние прижаты к голове. Наконец, в финальной стадии падения задние лапы вытягиваются по струнке вместе с корпусом, вместе с телом доворачиваются до положения передней его части и принимают предпосадочное положение. А безопасны ли вообще эти полеты для пушистых даже с такой грацией? Все мы знаем примеры, когда кошки выживали после падения и с третьего этажа, и с 33-го. Но несмотря на свою природную ловкость и грацию, они очень рискуют при падении с больших высот. По словам одной из сотрудниц Медцентра для животных в Нью-Йорке, почти четверть травматичных случаев за последние семь лет приключились с животными из-за падения с высоты. Такие инциденты грозят котам кровотечениями из носа, переломами челюсти, коллапсом легких, переломами лап или даже разрывом внутренних органов. Чем больше высота падения, тем более рискованным будет приземление. Однако у ученых нет единого мнения о том, какой прыжок будет для кошки более травмоопасным — с 20-этажного дома или с дерева 15 метров высотой. О таких экспериментах неизвестно — все данные в этом вопросе основаны на статистике частных случаев. Так, например, известен случай падения кошки Сабрины с высоты 32-х этажей, которая приземлилась на бетон и выжила, однако получила некоторые травмы. А вот хвостатая красотка по кличке Джомми упала с 26-го, пробила крышу палатки и на ней не было ни царапины. Согласно статистике, уровень выживаемости кошек при падении с высоты — более 90%. Что еще примечательно: во время падения за первые пару метров тело животного ускоряется, тем самым усиливая мощность потенциального удара при соприкосновении с землей. Для кошек, которые пикируют с высоты нескольких этажей, такой прыжок может оказаться роковым. При этом достижение предельной скорости при падении может спровоцировать у кошки обманчивое чувство безопасности и приятное ощущение невесомости, отчего лапы расслабятся. Удар при этом будет такой же мощности, но менее резкий и более равномерно разойдется по телу. Это в некоторой степени объясняет, почему медики чаще всего обнаруживают у питомцев после падения с высоты более семи этажей травмы туловища и челюсти, а не переломы конечностей. А люди так смогут? По словам Гбура, люди уже умеют выполнять похожие трюки. Из самых очевидных примеров — профессиональные гимнасты и спортсмены, практикующие прыжки в воду. Астронавты NASA и вовсе заимствовали у кошек некоторые приемы для передвижения в космосе, где нет гравитации. Однажды ученые захотели провести более предметное исследование, но долго не могли найти добровольца. В итоге попробовать свои силы вызвался олимпийский бронзовый призер, прыгун Брейн Фелпс. Вначале он пробовал прыгать с высоты 1 метр — спортсмену ловко удавалось менять положение тела в воздухе. По ходу эксперимента высоту подняли до такого уровня, что длительность полета составила всего 0,5 секунды — Фелпс смог даже развернуться на 360 градусов в полете! Но если для разворота на 180 градусов ему требовалось около 0,3 секунды, то кошка справлялась за 0,12 секунды. Спортсмена пробовали даже сбросить «лапками вверх» — он действовал по аналогии с котами и приземлялся на живот с вытянутыми конечностями. Фактически, с подобными заданиями может справиться хорошо подготовленный физически человек в отличной форме при условии длительных тренировок, но так или иначе, превзойти животных людям вряд ли удастся.