西班牙物理学家破解“猫咪运动方程”，首次用物理公式描述人猫互动
西班牙物理学家破解“猫咪运动方程”，首次用物理公式描述人猫互动
近日，西班牙加利西亚高能物理研究所的研究员Anxo Biasi在《美国物理学杂志》发表了一篇别开生面的论文，首次提出了“猫咪运动方程”。这一创新性研究不仅揭示了猫咪行为背后的物理原理，还为理解经典力学提供了一个生动有趣的视角。
Biasi的研究灵感源自对自家猫咪Eme的日常观察。他突发奇想：能否将猫咪视为一个在人类产生的势场中运动的质点，用物理方程来描述其行为？经过仔细研究，他成功构建了一个能够定性重现多种猫与人交互行为特征的运动方程。
Biasi将猫咪建模为一个点粒子，结合日常观察定义了7种常见行为场景：
- P1：猫咪休息时通常会与人保持一定距离。
- P2：当猫咪趴在人身上休息时，极小的刺激就可能使其离开。
- P3：当猫咪被人抚摸时，它们会前后摆动。
- P4：当猫咪被人呼唤时，它们很少回应。
- P5：当猫咪决定接近呼唤它们的人时，它们往往会在途中分心。
- P6：晚上，猫咪会随意在屋子里跑酷（这种情况被称为“zoomies”）。
- P7：当猫咪喜欢被人抚摸时，它们会发出呼噜声。
这些行为通过一个复杂的物理方程得以模拟。方程中，x(t)表示猫咪在时间t相对于位于x=0处的人的位置，m>0是猫咪的质量，ϵ>0是摩擦系数。研究通过引入势能函数和摩擦项，成功解释了猫咪的多种典型行为。
例如，猫咪休息时与人保持距离的行为，被解释为势能函数的全局最小值；而对刺激的反应则通过势能对δ（反映猫对人的依恋程度）的依赖性来捕捉。当δ=0时，表示猫咪对人没有依恋，任何微小的扰动都会使其离开；而δ值越大，表示依恋程度越强。
值得一提的是，Biasi还成功模拟了猫咪发出呼噜声的现象。当猫咪被抚摸时（即使被陌生人抚摸），它们会在x=0附近的稳定区域产生振荡运动，这种振荡在摩擦项的作用下最终会收敛到静态。
这一研究的创新之处在于首次以方程形式对猫咪的典型行为特征进行建模，不仅展示了物理学在解释日常现象方面的强大应用，还为教学提供了生动的案例。通过Biasi的研究，我们得以从一个全新的角度理解猫咪的行为，同时也领略到了物理学的魅力。
Biasi的研究不仅让我们对猫咪的行为有了更深入的了解，还激发了我们对身边事物的好奇心。正如他所说：“物理学不仅仅是关于宇宙的宏大理论，它也可以用来解释我们日常生活中最微小、最可爱的细节。”