都說「貓有九條命」，但是當貓的年齡大、生病或者遭遇意外時，也會「一命嗚呼」。所謂的「九條命」雖然只是傳說，但是從側面反映出了貓的生命力極其頑強。
我們時常會看到貓能爬上高高的樹木，或是在窄的高墻上飛檐走壁，難免會想難道貓不會恐高麽？一旦摔下來還能活麽？而事實竟然是，貓從高空跌落竟然能完美的腳部著地，這 也讓貓更不容易摔傷（當然高度也是有極限的） ，而這種現象在科學上，則可以用物理學的角動量守恒定律來解釋！
貓（圖片來源：http:// pixabay.com ）
貓跌落可以腳著地的原因？
貓從高空下落，總是腳部先著地這一有趣的現象，早在幾十年前就引起了關註。
在 20 世紀 90 年代，由法國科學家馬雷發明的快速攝影器材記錄了貓在高處跌落的過程。如下圖所示， 貓跌落後，在空中可進行自由轉體運動，它的前腿趨於縮短並貼近於脖子，後腿則伸展垂直於身體， 最終能夠將身體翻轉 180°，腳部成功著地。
貓從高處落地的過程（圖片來源：參考文獻[1]）
其實，貓落地能夠腳部落地的運動是可以用物理學中的角動量守恒定律解釋的。
角動量是旋轉運動的一種度量。在直線運動中，我們用動量來描述物體的運動狀態；在旋轉運動中，則用角動量來描述。角動量可以看作是物體在旋轉時的「旋轉動量」。其大小與旋轉的半徑及速度呈正相關。
角動量守恒即為在一個系統中， 當一個物體不受到外力作用進行旋轉運動時，角動量總量始終保持不變， 舉一個生活中常見的例子，冰上花式溜冰選手在旋轉跳躍時，如果將雙臂收攏，旋轉的速度就會變快，張開手臂，旋轉速度就會變慢一些。但是由於角動量守恒，所以總角動量保持不變。
我們再來看看貓落地的過程，也可以認為是角動量守恒它的旋轉方向和速度會保持不變，即貓一旦落體發生旋轉運動的行為時，它會一直保持旋轉的狀態，且旋轉的方向保持不變，直到有外力作用。
由於貓下落旋轉時，前後腿的姿態是不一致的，因此貓下落旋轉的過程可以被拆解前半身和後半身兩部份分析。科學家將貓落地的旋轉行為稱為前後半身旋轉方向相反的擰麻花旋轉運動。
當貓從高處落下時，基於身體特點，貓的前肢會收縮，旋轉半徑減小了，由於角動量守恒，前半身的旋轉速度就會變大，更容易發生旋轉的行為。貓的後肢會伸展，即旋轉半徑增大，因此旋轉速度相對較低，旋轉行為發生的較為遲緩。
最終， 假設貓的前半身會順時針旋轉，那麽後半身則會逆時針旋轉。兩部份產生的角動量總和會始終保持不變，以維持整體的角動量守恒。 貓接著透過腰部和脊椎不同的扭轉，可以改變前後身體部份的轉動慣量。例如，當貓彎曲前身時，其轉動慣量減小，因此旋轉速度增加；後身的轉動慣量則增大，旋轉速度減小。
當貓的前半身旋轉到合適的位置後，它會迅速恢復原狀，從而停止旋轉。而後半身也會進行相同的操作。由於前後身體的協同作用，貓的整個身體會調整到適當的方向。
當然，最後還要加上貓腿部彈跳能力。貓的腿部關節靈活，當靠近地面時，貓可以使用腿部彈跳來減緩落地沖擊。
此外，貓跌落會腳部落地和其自身的身體構造及快速的反應能力也有關。喜歡擼貓的人越來越多，而貓咪備受喜愛的原因之一就是它們具有非常柔軟的身體，擼起來舒服解壓。 貓的脊柱上的脊骨數量要比人多五塊，因此保證了它在高空旋轉時能夠更加靈活的扭動身體來調整下降的姿勢。
同時，貓的反應非常快，因為貓的反射神經十分發達，在下落的初期，貓就能感知並判斷自身的方位，利用其發達的神經反射實作在空中翻轉時的復位反射，即身體處於非正常狀態時用來恢復正常體位的反射行為。以上均保證了貓落地時的姿勢及落地的安全性。
貓落地（圖片來源：http:// pixabay.com ）
上面這一大堆看不太明白也不要緊，畢竟我們鏟屎的只要知道貓主子非常厲害、特別厲害、超級厲害就行啦……
貓咪還有些技能則很容易聽懂，咱也可以了解一二。
貓還有哪些特殊的技能？
1
超強的聽力
貓咪被人熟知的一項技能便是捉老鼠。這項技能離不開其超強的聽力。貓耳朵內的肌肉數量是人的五倍之多且結構組成復雜。貓能聽到的聲波範圍是人的三倍，能聽到人類不能聽到的超聲波和次聲波。同時，它們的收音能力十分強大，即使遠處傳來的聲音也能被它們準確定位。因此，雖然老鼠在很遠的位置，也能被貓精準的捕獲到。
貓捉老鼠（圖片來源：http:// pixabay.com ）
2
超強的夜視功能
在黑天，我們會發現貓的眼睛又大又亮。由於貓眼睛內部的構造，它們具有超強的夜視功能。眼球內部影響視覺的為光感受體。光感受體主要由視錐細胞與視桿細胞組成。其中，視錐細胞決定了光亮條件下的視覺。視桿細胞決定了黑暗條件下的視覺。貓的視桿細胞與視錐細胞的比例是人類的六倍多，因此貓的夜視功能更加強大。
貓眼睛（圖片來源：http:// pixabay.com ）
沒想到吧，貓居然有這麽多的獨門絕技！ 順便說一句，健康的普通成年家貓，短跑時速都可以達到 40km/h 以上，都能和飛人博爾特賽個跑了！
編者的話：
雖然貓咪身手高強，但是千萬不要為了做實驗就把貓從高處往下扔，它們還是有可能受傷甚至死亡的。另外你還可以找個軟和的地方比如沙發、床墊，讓貓肚子朝上抱著，放低點一撒手，貓照樣會跌個四仰八叉，這是因為高度太低貓反應不過來啦。
參考文獻
[1] hotographs of a Tumbling Cat. Nature 51, 80–81 (1894). https:// doi.org/10.1038/051080a 0 .
[2] How does a cat fall on its feet? The New Scientist, vol. 7, no. 189 (1960), pp. 1647-9.
[3] 王亞男.貓真能打破角動量守恒麽?[J].航空知識, 2022(9):1.
[4] 唐永連.視錐細胞、視桿細胞與視覺環境[J].中國眼鏡科技雜誌, 2003, 000(006):55-56.
策劃制作
作者丨Denovo 科普作者
稽核丨黃乘明 中國科學院動物研究所研究員
責編丨丁崝
