除了馴化你，你家貓還偷偷學了點兒物理學

知識 07-10

說到貓與物理學，你會想到啥？

呃……也許是史上最著名的「虐貓狂人」薛定諤？

老子活著出來了！沒想到吧薛定諤！圖片來源：quickmeme.com

除了馴化你，你家貓還偷偷學了點兒物理學

不過這一次，我們將要看到的不是物理學家的黑手，而是喵星人的反撲——喵星人表示，不就是物理嗎，這有啥！京都大學的研究者發現貓懂得物理定律和因果律，並認為它們可能在捕獵中應用這些理論。相關研究論文發表《動物認知》（Animal cognition）期刊上。

怎麼知道貓懂物理？

研究者找了一些貓咖啡館，取得許可後招募了30隻家貓（13公，17母）當被試。貓咪們最小的兩個月，最大的十歲，平均年齡為2.9歲。本實驗通過了倫理審核，所有貓咪在實驗過程中沒有被剝奪飲水或食物。為了避免給貓任何線索或暗示，貓主人完全不知道實驗目的，而研究者則堅持不與貓視線接觸，也不給貓額外的動作指示。

實驗流程是這樣的：

貓主人輕輕約束住貓，研究者則坐在離貓1米的地方；

研究者呼喚貓名引起貓注意後，拿著一個不透明容器晃動5秒，有的容器里會傳出碰撞窸窣聲，有的則寂然無聲；

將容器翻轉成底朝天5秒，有的容器里會掉出東西，有的則什麼也沒掉出來；

看完後，貓被放開，可以自由活動15秒。

在貓所看到的四種場景中，兩種符合物理定律，另兩種看起來卻不太對勁：

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實驗中的貓可能觀察到的四種情形。圖片來源：Calo，王劈柴

貓的所有反應，都被錄了下來。在分析錄像後，研究者發現：

1. 在容器被晃動時，貓盯著發聲容器的時間更長，說明貓期待這裡面有東西。

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不同實驗條件下，晃動容器時貓咪注視容器的時間。圖片來源：參考文獻[1]

2. 在容器翻轉以後，貓注視那些「不科學容器」的時間更長，說明這些結果不符合貓的預期，貓十分好奇/困惑。

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不同實驗條件下，翻轉容器後貓咪注視容器的時間。圖片來源：參考文獻[1]

這個結果提示，貓所理解的物理學（可能）是這樣的——

貓貓物理學

1，聲音不該憑空產生;

2，東西不該憑空產生;

3，假如一個有東西的容器翻轉，裡面的東西應該掉下來。

然而，喵星人沒有料到的是，研究者在容器里藏了一塊電磁鐵。通電時，放在容器里的小鋼球就會被牢牢吸住，既不會碰撞發聲，也不會掉出容器。因此，研究者可以隨心所欲地控制何時讓鋼球發出聲響，何時又讓鋼球掉出來。

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研究中，一隻緊盯著容器的貓。圖片來源：washingtonpost.com

「貓能用因果律來合理推斷，一些聲音預示著隱藏物體。」論文第一作者高木佐保（Saho Takagi）總結說，「我們的實驗或許證明了，貓對重力有些初步的理解。「（不過看起來還無法理解電磁學呢……）

為什麼貓要懂物理？

從演化角度來說，貓是捕食者，而且常要在夜裡捕獵。儘管貓的夜視能力好過人類，但多少還是會受限。在這樣的情況下，聽力就很重要，根據聲音和物理定律來預判獵物位置、距離、運動方向的能力更是關鍵。在這樣的演化壓力下，或許……貓無師自通地學會了一些經典物理學，還獲得了從不完整線索中推理出更多信息的能力。

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藝術家尼可萊·賴曼(Nickolay Lamm)諮詢了三位獸醫專家後，繪出的「人眼中的夜晚世界」（上圖）vs「貓眼中的夜晚世界」（下圖）。貓的夜視能力比人強，在夜裡視物所需的光強只是人類所需的1/6，因此下圖比上圖明亮。而下圖比上圖模糊，是因為貓是近視眼。圖片來源：businessinsider.com

別以為這種能力很尋常。2004年德國研究者就發現，即使是黑猩猩、大猩猩、倭猩猩和猩猩這些大猿，也得經過訓練才會將「晃動容器會發出聲音」和「容器里有食物」這兩件事聯繫起來。有些研究者認為，聽到聲音後，靈長類通常的反應是避開而不是接近。只有捕食者才會聞聲則喜，以聲音作為「天賜獵物」的線索——貓正是如此。一般來說，貓能聽到頻率在55赫茲到79千赫茲之間的聲音。人則能聽到20赫茲到20千赫茲。也就是說，我們聽低音比貓強，貓聽高音比我們強——很多嚙齒類動物會發出高於20千赫茲的超聲波，而貓，能聽到獵物的尖叫。

不過話說回來，高木佐保和同事所做的實驗畢竟只是個初步研究，還需要更多的後續驗證。對於這個實驗本身的設計，也有人批評說「貓的數量不夠多」，而且「貓本來就比較內斂，其反應可能無法準確測量」。

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「我就是內斂，我就是不去，你走吧。」圖片來源：catgifs.org

喵星人當被試？

再高冷也要研究

高冷的貓，確實是一種比較難搞的被試。2013年，東京大學的研究者齋藤慈子（Atsuko Saito）就發現，當多人呼喚貓的名字時，貓能準確認出自家鏟屎官的聲音，但「認出」的反應也只是動動耳朵轉轉頭，不會像狗那樣歡歡喜喜地應聲跑過去。研究者沉痛地表示，雖然演化出了「聽聲辨人」的能力，但能認出主人又怎樣？貓並不在乎。

在這個研究中，也有「貓不在乎」的狀況出現，事實上，高木佐保等人足足淘汰了15隻貓被試，5隻就是因為無動於衷興趣缺缺，5隻太過驚恐拚命掙扎，5隻數據誤差太大。總之，湊齊30隻不容易啊……

研究貓雖然難，但這群研究者已經在摩拳擦掌，準備再研（tiáo）究（xì）一次貓被試，看看貓能不能根據聲音判斷出物體的大小和形狀。高木佐保說，「貓有許多能力，我們還沒能充分領會。」

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