Teleportarea și levitația
Pisica are un aparat vestibular deosebit de eficient, care ii permite sa navigheze rapid in spatiu cand cade. Pisica, îndoită, își întoarce foarte repede labele la începutul toamnei. Ca urmare, lovitura este distribuită tuturor celor patru labele. Persoanele adulte, dacă nu sunt acrobați, se prăbușesc la întâmplare și, cel mai adesea, se așează pe picioare și mai puțin pe cap. Copiii cad în cap, deoarece capul lor este relativ mare, care deplasează centrul de greutate al corpului. În același timp, își întind instinctiv mâinile. De aceea traumele caracteristice ale oamenilor și pisicilor care au căzut de la înălțime sunt diferite. Oamenii își rupe adesea picioarele (adulții) sau brațele (copiii) și, de asemenea, sparg craniile. În timp ce pisicile cu probabilități egale își sparg toate cele patru labe.
Dacă o persoană cade de la etajul 9, este mai puțin probabil să supraviețuiască decât dacă ar cădea de la al patrulea. În mod ironic, pisicile sunt opusul. materiale statistice colectate de către medicii veterinari din New York indică faptul că a ucis doar 5 la suta din pisicile care au căzut de la o înălțime de podea 7-32-lea, in timp ce 10 la suta - o picătură de podea 2-6-lea. Iată adevărul vrednic de surpriză. Existența unei rate de scădere limită explică acest fenomen uimitor. Când se încadrează, viteza corpului nu crește tot timpul, dar tinde la o valoare limitată.
Acest lucru este ușor de înțeles: rezistența la aer crește odată cu viteza și, în final, echilibrează gravitatea. Din acest moment, viteza trupului încetează să crească dacă forma corpului nu se schimbă. Cu cât rezistența aerului este mai mare, cu atât este mai mare secțiunea transversală a corpului. Iar forța gravitației este determinată de masa corpului. Raportul dintre secțiunea transversală și masa la pisici este mai mare decât la om. Prin urmare, rata maximă de cădere a unei pisici (aproximativ 100 km / h) este de aproximativ două ori mai mică decât la oameni și, prin urmare, are mai multe șanse să supraviețuiască. Dar asta nu e tot.
Este probabil ca forma pisicii înainte de atingerea vitezei maxime și după realizarea ei să fie diferită. În timp ce pisica simte accelerația căderii, se instalează în interior, arcând spatele și tragând labele. După ce a căzut în această poziție, pisica își poate rupe labele. Deși din nou are mai puține șanse să o facă decât oamenii netratați după saltul cu parașute. Faptul este că pisica cade pe labele îndoite, înmoaie impactul când cade. O persoană nu are un astfel de instinct. Doar o pregătire prelungită, cum ar fi parașutiștii sau gimnastele, îl poate învăța să aterizeze pe picioare îndoite, ca o pisică. După ce atinge viteza maximă, accelerația dispare, pisica se relaxează instinctiv și ia forma unei veverițe zburătoare, răspândind picioarele pe orizontală. Acest lucru mărește secțiunea transversală și reduce viteza maximă de cădere. În plus, în această poziție, pisica are mai puține șanse de a-și rupe labele atunci când atinge solul, deoarece forța de impact este distribuită pe întreaga suprafață și este disipată prin țesuturi moi. Interesant este ca labele au fost sparte la majoritatea pisicilor care au cazut de la etajul 7-8, si numai pentru fiecare treisprezece dintre cei care au cazut de la etajul al 9-lea si pana in sus.
Acum, înapoi la capacitatea uimitoare a pisicilor de a schimba orientarea corpului în timpul căderii. Acest lucru le aduce împreună cu baronul Munchausen, care sa scos singur din mlaștină, strâns la părul lui. Dar, spre deosebire de baronul Munchausen, pisicile nu încalcă legile fizicii. Dimpotrivă, ei sunt pricepuți de aceste legi.
Pisica, în primul rând, aruncă o privire rău spre experimentator, care o tortura în bord. Apoi, se transformă brusc fața corpului în jos. Conform legii conservării momentului unghiular, partea din spate a corpului se rotește în direcția opusă. Dar pisica presează labele din față și trage înapoi, precum și funcționează coada, dacă ea are unul (unele experimente cu pisica fără coadă a arătat că prezența cozii, în acest caz, nu contează). Scopul acestor manipulări este de a reduce momentul de inerție al părții frontale a corpului și de a crește momentul inerției părții din spate. momentului cinetic este produsul momentului de inerție de viteza unghiulară, astfel încât în ciuda faptului că momentul părții din față a impulsului corpului sunt exact egale cu momentul în care partea din spate a impulsului, în fața a vitezei unghiulare va fi mai mare și, prin urmare, ca rezultat se dovedește mai mult decât se întoarcă porțiunea corp în direcția opusă. După aceea, pisica repetă trucul în direcția opusă. Numai de data asta își apasă picioarele posterioare și trage picioarele din față. Ca rezultat, unghiul de rotație al spatelui corpului va fi mai mare decât partea din față. Ca rezultat, atunci când ambele etape sunt finalizate, pisica își restabilește forma și se întoarce la unghiul dorit.
Această simplă schimbare de știință orientarea corpului în spațiu, prin schimbarea formei a fost clar poporului acum o sută de ani. Iar pisicile, cred, au fost cunoscute din timpuri imemoriale. Dar, se pare, adevăruri mai profunde de așteptare pentru timpul lor și grijuliu misiune de observare care se încadrează pisica, care s-ar întreba: cum o pisica ar trebui să se schimbe forma sa de a face un viraj în modul cel mai economic (și poți fi sigur că nu este asa)?
Se pare că pentru această pisică trebuie rezolvată aproape aceeași ecuație care descrie mișcarea de cuarci în câmpul de culoare!
Fiecare varietate sau aromă de cuarci (și sunt doar șase, cel puțin cunoscute până în prezent) pot fi în trei stări diferite. Fizicienii numesc aceste condiții condiționate de culoare. De exemplu, un quark poate fi roșu, verde sau albastru. Și toate aceste culori sunt complet egale. Iar faptul că am numit anumite state quark ca roșu, verde și albastru, este doar un acord condiționat. Orice alte trei combinații liniar independente ale acestor stări ar putea fi numite și roșu, verde și albastru. Și acordul nostru cu privire la ceea ce numim roșu, verde și albastru, poate varia de la punct la punct în spațiu-timp. Fizica din acest acord nu trebuie să depindă, deoarece aceasta este doar o convenție. Matematic, tranziția de la un acord (bază) la altul este dată de o matrice unitară complexă de trei la trei. Multe astfel de matrici este așa-numitul SU (3) non-grup abelian (dacă aceste cuvinte nu sunt clare, dar cu toate acestea vrei să știi cum natura, nu există nici o altă cale decât de a studia matematica, ascult Dirac: „Natura este inerentă în caracteristica fundamentală că legile fizice cele mai de bază descrise de o teorie matematică, dispozitivul care are puterea extraordinară și frumusețea naturii este motivul pentru care este atât de pe acesta este doar un singur răspuns posibil.? conform cunoștințelor noastre actuale, natura este așa, și nu în caz contrar. Trebuie doar să-l ia de la sine. Situația poate fi descrisă, probabil, prin a spune că Dumnezeu este un matematician de un rang foarte înalt, și că el a folosit în construirea universul de matematica de nivel superior „). Dar energia „cinetică“ cuarcilor conține derivați din spațiu-timp coordonatele, iar în cazul în care matricea de tranziție de la o bază la alta depinde de aceste coordonate, în schimbare acordurile noastre au termeni suplimentari care conțin derivați ai acestor matrici. Pentru membrii disparuti (deoarece realitatea nu poate depinde de acordurile noastre) ar trebui să fie înlocuite cu derivați obișnuiți covariant derivați care conțin câmpuri compensatoare de ecartament (gluoni în cazul cuarci). Toate acestea este o generalizare a principiului interacțiunii minim electrodinamicii clasice și, împreună cu concepte cuantice, rezultând într-o cromodinamicii cuantică - teoria modernă a interacțiunilor puternice.
În cazul unei pisici care se încadrează, rolul spațiului-timp în construcția descrisă mai sus este jucat de varietatea tuturor formelor posibile ale pisicii în sistemul său de masă. Pentru a compara orientarea diferitelor forme ale unei pisici, este necesar să conectați rigid axele de coordonate cu fiecare formă. Dar acest lucru se poate face în moduri infinit de multe, deoarece orice rotire a sistemului de axe oferă, de asemenea, o configurație de referință admisibilă. Fizica (unghiul de rotație al unei pisici cu o schimbare consecventă a formei sale) nu trebuie să depindă de acorduri arbitrare privind modul de atașare a axelor de referință pentru fiecare formă. De aceea, din nou, există câmpuri de ecartament și apare o problemă matematic similară problemei cromodinamice de descriere a mișcării quark-urilor într-un câmp de culoare extern. Numai de această dată, grupul de ecartament nu este SU (3), dar SO (3) este un grup de rotații tridimensionale. Acesta din urmă, de altfel, este și un grup non-abelian, iar pisica care se mișcă în mod miraculos se dovedește a fi legată de teoria câmpului Yang-Mills - una dintre principalele structuri de susținere ale modelului standard al particulelor elementare.
Pisicile nu sunt singurele creaturi care "cunosc" teoria câmpurilor de ecartament. În mod ciudat, această știință este foarte importantă pentru microorganisme. De exemplu, mișcarea spermei poate fi descrisă, de asemenea, folosind potențialul gauge, și, prin urmare, fără ca acest lucru, s-ar părea teoria matematică extrem de abstractă, suntem cu voi nu apar în această lume. Faptul este că mișcarea microorganismelor are loc la numere foarte scăzute ale lui Reynolds. Numărul Reynolds arată importanța relativă a forțelor de inerție și a forțelor de viscozitate atunci când se deplasează în gaz sau lichid. Când o persoană se mișcă prin aer, numărul Reynolds este mai mult de un milion. Când înotați în apă, scade până la zece mii. Totuși, este foarte mult să înțelegem intuitiv ceea ce se întâmplă în lumea microorganismelor, unde numărul lui Reynolds este mult mai mic decât unul. Exemplul următor va oferi o înțelegere mai imaginativă a acestui lucru. Pentru un om de înot în același număr Reynolds, ca, să zicem, propria sperma, este necesar să-l plaseze într-o mlaștină groasă și să interzică deplasarea orice parte a corpului său, la o rată de mai mult de un centimetru pe minut.
La numere foarte scăzute ale lui Reynolds, forțele de viscozitate predomină, iar inerția poate fi neglijată. Apoi, în această lume ciudată de microorganisme plutitoare, versiunea mecanicii lui Aristotel este realizată: corpul se oprește în mișcare de îndată ce se oprește să-l împingă. Cu neglijarea inerției, problema mișcării devine, în esență, o problemă pur geometrică. Valorile deplasării și rotației datorate secvenței schimbărilor de formă nu depind de cât de repede au avut loc aceste schimbări, ci depind doar de geometria lor și, din nou, teoria câmpurilor gauge se dovedește a fi o limbă matematică adecvată pentru a descrie o astfel de situație.
"Eficacitatea incomprehensibilă a matematicii în științele naturii este un dar minunat pe care nu-l înțelegem și nu-l merităm".
Aceste cuvinte Wigner amintesc involuntar vedea cum împletește folosind matematica pisica de incident, cuarci si ciliate plutitoare. Aici este un alt exemplu de același tip. Albinele au un limbaj simbolic foarte complex de dans cu care albina informează rudele lor distanța și direcția spre sursa de hrana. Existența unui astfel de limbaj de albine - un fapt în sine misterios și admirabil. Dar aici e matematician Barbara Schipman (Barbara Shipman) a observat în dansul celor șase cifre afișa un colector de pavilion, un design matematic ezoterice, care este utilizat în studiul fizicii cuantice cromodinamicii. Și asta nu este tot, dar numai matematic foarte avansat.
Ce este, o coincidență sau o altă manifestare a "eficacității de neconceput a matematicii" - este încă necunoscută.
Dar înapoi la pisica care se încadrează. În ciuda excelenței acrobaticelor feline, diverse vătămări sunt încă probabile când au scăzut de la o altitudine mare. Prin urmare, putem presupune că evoluția a dezvoltat un mecanism pentru pisici la pisici. În mod ironic, oamenii de știință suspectează că purtarea unei pisici este chiar acest mecanism! Poate că vibrațiile cu frecvență joasă ale acelei frecvențe și intensitatea pe care pisicile o creează atunci când ele au un efect terapeutic.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: