Физик откри уравнение, което описва движението на котките

Физикът д-р Анксо Биаси от Галисийския институт по физика на високите енергии вярва, че е открил нещо почти толкова неуловимо за неговата дисциплина, колкото и квантовите явления: уравнение на движението на котките. Или по-точно как се държат котките в присъствието на човек.

Ервин Шрьодингер направи два големи приноса към физиката – вълновото уравнение и квантова котка в суперпозиция. Оттогава Felis catus се свързват неизменно с напредналата физика (макар че някои твърдят, че тази връзка датира от много по-отдавна заради колективното ни прехласване по чевръстия начина, по който котките винаги падат на краката си).

Изглеждаше, че тази връзка може да е достигнала своя зенит с присъждането на Иг Нобелова награда за откритието, че котките могат да бъдат едновременно течни и твърди. Въпреки това Биаси смята, че има още какво да се направи по темата. „Тази статия има за цел да доближи физиката до неспециалистите, предлагайки приятен пример, чрез който е възможно да се разберат няколко понятия от класическата механика“, пише той в свое изявление. „За тази цел съставих уравнение, което моделира поведението на котка в присъствието на човек, като първата се разглежда като точкова частица, която се движи в потенциал, предизвикан от човека.“

Въпреки че е потърсена помощ от приятели, запознати с постъпките на котките, работата се основава предимно на наблюденията на една единствена котка, Еме, която споделя дом с Биаси. Той започва с хипотезата: „Котките се държат така, сякаш възприемат сила около човека“, след което идентифицира 7 модела в движенията на Еме, които описва.

Самонадеяно обаче, изследователят поставя човека в центъра на моделирането, като определя неговото местоположение като x=0, а позицията на котката – като x. Ако m е масата на котката, а ϵ – коефициентът на съпротивление от умората на котката, Биаси започва с основната формула:

md2x/dt2 = – dV(δ)cat(x)/dx – ϵdx/dt.

Оттук нататък използва наблюденията си върху моделите на Еме, за да добави към формулата усложняващи фактори, като мъркането и нощните пристъпи на енергия.

Биаси казва: „Това започна като закачлива идея за 1 април […] Скоро обаче осъзнах, че уравнението, което създадох, може да бъде от голяма полза за учениците по физика.“

Мъркането на котката дава възможност да се демонстрира физиката на една самоподсилваща се система, например, като Биаси твърди: „Предполага се, че когато котката се гали и започне да мърка, хората са склонни да изпитват импулс да продължат да я галят, като по този начин подсилват стабилността на процеса.“ Кой знае колко хора са били забавяни от важните си задачи – може би дори от големи пробиви във физиката – от притегателната сила на мъркащата котка в скута им, непоклатима морално, ако не и физически?

Биаси смята, че седенето в скута и пет други поведенчески модела – включително неотговаряне на повиквания, разсеяност и поклащане при потупване по главата – попадат в границата на ниската енергия. Обаче нощните изблици (известни още като периоди на френетична случайна активност или ПФСА) включва по-високо енергийно състояние. ПФСА може да се моделира само чрез въвеждане на функция за случайност, защото, нека си признаем, дори котката не знае какво ще стане. Биаси добавя допълнителен член, σf(t), за да отрази това, разглеждайки движенията на котка с увеличен размер като стохастичен процес, използвайки метода на Euler-Maruyama, използван за моделиране и на брауново движение.

Има обаче няколко неща около работата, които трябва да се отбележат.

От една страна, Биаси е посочен като единствен автор на статията. Къде е Еме? Дори благодарностите гласят: „Авторът е благодарен на своята котка за това, че е източник на вдъхновение“, което малко е злополучно връщане към дните, когато авторите благодариха на съпругите си за труда им, без да ги споменават по име.

По-съществено е, че Биаси отбелязва, че неговото моделиране е изцяло по класическа механика, като котката се разглежда като „точкова частица, подчиняваща се на механиката на Нютон“. А като се има предвид установеното квантово поведение на котките, това изглежда сериозно опростяване, дори в малко вероятния случай, че котката би се подчинила на законите на когото и да било, включително на Нютон.

За да бъде справедлив, Биаси признава, че неговите уравнения „не са универсални и някои котки може да проявяват по-слаба версия на някои от тях“. Той също така твърди, че работата му може да „възпроизведе характерно поведение на котките“, така че тези, които са способни да разберат уравненията му и имат котка, която да наблюдават, могат сами да оценят точността им.