自从有了小孩和好奇的科学家以来，人们一直在尝试扔猫来观察会发生什么。而猫也一直能落地。但猫是怎么做到的呢？这个问题几百年来一直是科学上的疑问。
猫真的总是能落地吗？
在其 2019 年出版的书《下落的猫科动物与基本物理学》中，北卡罗来纳大学夏洛特分校的物理学教授 Greg Gbur 对下落猫的科学史进行了精彩的介绍（并穿插了引人入胜的、相关的历史和科学的旁支）。根据 Gbur 的说法，这个问题自 18 世纪以来就一直困扰着科学家。
到了 19 世纪中叶，基本运动定律已经确立；人们认为，角动量守恒定律意味着自由落体物体需要某种东西来作为支撑才能产生初始旋转。换句话说，猫在开始下落后，不能在空中自行翻转。它一定是被人从树枝上或手中推下来的。
1882 年，法国科学家 Étienne-Jules Marey 开发了一种名为计时摄影术的技术，并用它以每秒 12 帧的速度拍摄了下落猫的照片。结果图像清楚地表明，猫可以在空中调整姿势，而无需推任何东西。当 Marey 于 1894 年在法国科学院会议上展示他的发现时，反响非常强烈。这似乎意味着 Marey 提供的证据与物理定律相悖。
然而，事实证明，最初对角动量的研究仅限于刚体。而猫与刚体毫不相干。猫是柔软、可爱、灵活的动物。猫身体的柔韧性使其能够完成这种空中杂技。
揭秘猫下落时如何落地
科学家们很快意识到了他们的错误，并很快提出了一个解释。法国数学家 Émile Guyou 提出了一个解决方案，得到了 Marey 的赞同，并被学院的大多数成员接受。类似于溜冰者收回手臂以加快旋转速度或伸展手臂以减慢速度，猫利用其前后腿的位置来控制旋转。
(图片来源：Étienne-Jules Marey，公有领域，来自 Wikimedia Commons/) {{PD-US}}
Guyou 认为，当猫开始下落时，它会伸展后腿并收拢前腿。这使得它的上半身能够扭转，而下半身几乎没有反向扭转。然后，猫会收拢后腿，伸展前腿，并将下半身扭转到所需位置，而上半身几乎没有反向扭转。Gbur 将其称为“收拢与扭转”模型，这个模型在一定程度上是有效的。
猫杂技表演的持续争论
1935 年，一群荷兰生理学家 G. G. J. Rademaker 和 J. W. G. ter Braak 再次审视了 Marey 的照片，并注意到了一些其他人忽略的细节。当猫开始下落时，它们会弓起背，弯曲身体中部，然后让两半向相反方向旋转。猫身体的前半部分和后半部分本质上是两个以相反方向旋转的圆柱体。猫身体两个旋转部分的角动量相互抵消，导致总角动量几乎为零。当猫恢复正常姿势时，它就已经翻转过来了。这被称为猫翻转的“弯曲与扭转”模型。
但即使这样也并非最终定论。Gbur 说，当猫下落时，有很多不同的动作在起作用，而且每只猫都有其独特的个性。“每只猫可能都会在这个基础上进行一些微小的调整。”
科学家们也同样如此，每位科学家都有其独特的个性。Gbur 认为“下落猫问题”有点像物理学家的罗夏墨迹测试。当观看下落猫的影片时，“每个人都看到了他们想看到的东西。如果你在寻找‘收拢与扭转’模型，你可能会更多地注意到四肢的运动。如果你在寻找‘弯曲与扭转’模型，你可能会注意到身体的折叠和扭转。”
尽管在形式上存在细微差别，但下落猫问题背后的物理学基本上已经解决。Gbur 说，目前，剩下的问题更多地在于相关的神经科学——大脑如何感知下落和旋转。
请勿在家尝试
Gbur 向对下落猫物理学感兴趣的业余科学家提出忠告：“请，拜托，不要扔你们的猫。所有猫大概都有这种反射，但并非所有猫都做得很好。而且网上有很多下落猫的视频供你们观看和学习。”
