说到猫与物理学,你会想到啥?呃……也许是史上最著名的“虐猫狂人”薛定谔?“薛定谔的猫”是奥地利物理学家薛定谔提出的一个思想实验,假设把一只猫、一个装有氰化氢气体的玻璃烧瓶和放射性物质放进封闭的盒子里,这个放射性物质有一半概率发生衰变,并触发机关打碎玻璃瓶,放出氰化氢,导致猫的死亡。在盒子被打开之前,我们不知道猫是死是活,此时的猫,处于生存与死亡的叠加态。
不过这一次,我们将要看到的不是物理学家的黑手,而是喵星人的反扑——喵星人表示,不就是物理吗,这有啥!京都大学的研究者发现猫懂得物理定律和因果律,并认为它们可能在捕猎中应用这些理论。相关研究论文发表《动物认知》(Animal cognition)期刊上。怎么知道猫懂物理?研究者找了一些猫咖啡馆,取得许可后招募了30只家猫(13公,17母)当被试。猫咪们最小的两个月,最大的十岁,平均年龄为2.9岁。
实验流程是这样的:1. 猫主人轻轻约束住猫,研究者则坐在离猫1米的地方;2. 研究者呼唤猫名引起猫注意后,拿着一个不透明容器晃动5秒,有的容器里会传出碰撞窸窣声,有的则寂然无声;3. 将容器翻转成底朝天5秒,有的容器里会掉出东西,有的则什么也没掉出来;4. 看完后,猫被放开,可以自由活动15秒。在猫所看到的四种场景中,两种符合物理定律,另两种看起来却不太对劲:猫的所有反应,都被录了下来。
在分析录像后,研究者发现:1.在容器被晃动时,猫盯着发声容器的时间更长,说明猫期待这里面有东西。2.在容器翻转以后,猫注视那些“不科学容器”的时间更长,说明这些结果不符合猫的预期,猫十分好奇/困惑。这个结果提示,猫所理解的物理学(可能)是这样的——1.声音不该凭空产生;2.东西不该凭空产生;3.假如一个有东西的容器翻转,里面的东西应该掉下来。然而,喵星人没有料到的是,研究者在容器里藏了一块电磁铁。
通电时,放在容器里的小钢球就会被牢牢吸住,既不会碰撞发声,也不会掉出容器。因此,研究者可以随心所欲地控制何时让钢球发出声响,何时又让钢球掉出来。“猫能用因果律来合理推断,一些声音预示着隐藏物体。”论文第一作者高木佐保(Saho Takagi)总结说,“我们的实验或许证明了,猫对重力有些初步的理解。“(不过看起来还无法理解电磁学呢……)从演化角度来说,猫是捕食者,而且常要在夜里捕猎。
尽管猫的夜视能力好过人类,但多少还是会受限。在这样的情况下,听力就很重要,根据声音和物理定律来预判猎物位置、距离、运动方向的能力更是关键。在这样的演化压力下,或许……猫无师自通地学会了一些经典物理学,还获得了从不完整线索中推理出更多信息的能力。别以为这种能力很寻常。
2004年德国研究者就发现,即使是黑猩猩、大猩猩、倭猩猩和猩猩这些大猿,也得经过训练才会将“晃动容器会发出声音”和“容器里有食物”这两件事联系起来。有些研究者认为,听到声音后,灵长类通常的反应是避开而不是接近。只有捕食者才会闻声则喜,以声音作为“天赐猎物”的线索——猫正是如此。一般来说,猫能听到频率在55赫兹到79千赫兹之间的声音。人则能听到20赫兹到20千赫兹。
也就是说,我们听低音比猫强,猫听高音比我们强——很多啮齿类动物会发出高于20千赫兹的超声波,而猫,能听到猎物的尖叫。不过话说回来,高木佐保和同事所做的实验毕竟只是个初步研究,还需要更多的后续验证。喵星人被试,再高冷也要研究高冷的猫,确实是一种比较难搞的被试。
2013年,东京大学的研究者斋藤慈子(Atsuko Saito)就发现,当多人呼唤猫的名字时,猫能准确认出自家铲屎官的声音,但“认出”的反应也只是动动耳朵转转头,不会像狗那样欢欢喜喜地应声跑过去。研究者沉痛地表示,虽然演化出了“听声辨人”的能力,但能认出主人又怎样?猫并不在乎。
在这个研究中,也有“猫不在乎”的状况出现,事实上,高木佐保等人足足淘汰了15只猫被试,5只就是因为无动于衷兴趣缺缺,5只太过惊恐拼命挣扎,5只数据误差太大。总之,凑齐30只不容易啊……研究猫虽然难,但这群研究者已经在摩拳擦掌,准备再研(tiáo)究(xì)一次猫被试,看看猫能不能根据声音判断出物体的大小和形状。高木佐保说,“猫有许多能力,我们还没能充分领会。”