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？

老子活着出来了！没想到吧薛定谔！ 图片来源：quickmeme.com

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。本实验通过了伦理审核，所有猫咪在实验过程中没有被剥夺饮水或食物。为了避免给猫任何线索或暗示，猫主人完全不知道实验目的，而研究者则坚持不与猫视线接触，也不给猫额外的动作指示。

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：

实验中的猫可能观察到的四种情形。图片来源：Calo，王劈柴

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。

不同实验条件下，晃动容器时猫咪注视容器的时间。图片来源：参考文献[1]

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。

不同实验条件下，翻转容器后猫咪注视容器的时间。图片来源：参考文献[1]

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。

研究中，一只紧盯着容器的猫。 图片来源：washingtonpost.com

“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……）

为什么猫要懂物理？

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。

艺术家尼可莱·赖曼(Nickolay Lamm)咨询了三位兽医专家后，绘出的“人眼中的夜晚世界”（上图）vs“猫眼中的夜晚世界”（下图）。猫的夜视能力比人强，在夜里视物所需的光强只是人类所需的1/6，因此下图比上图明亮。而下图比上图模糊，是因为猫的视力较差。 图片来源：businessinsider.com

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。对于这个实验本身的设计，也有人批评说“猫的数量不够多”，而且“猫本来就比较内敛，其反应可能无法准确测量”。

“我就是内敛，我就是不去，你走吧。”图片来源：catgifs.org

喵星人当被试，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。”

高木佐保抱着她的猫。图片来源：Mayu Takagi

（编辑：Calo）

参考资料：

1. Takagi, S., Arahori, M., Chijiiwa, H., Tsuzuki, M., Hataji, Y., & Fujita, K. (2016). There’s no ball without noise: cats’ prediction of an object from noise. Animal Cognition, 1-5.
2. Takagi, S., Chijiiwa, H., Arahori, M., Tsuzuki, M., Hyuga, A., & Fujita, K. (2015). Do cats (Felis catus) predict the presence of an invisible object from sound?. Journal of Veterinary Behavior: Clinical Applications and Research, 10(5), 407-412.
3. Shreve, K. R. V., & Udell, M. A. (2015). What’s inside your cat’s head? A review of cat (Felis silvestris catus) cognition research past, present and future. Animal cognition, 18(6), 1195-1206.
4. Saito, A., & Shinozuka, K. (2013). Vocal recognition of owners by domestic cats (Felis catus). Animal cognition, 16(4), 685-690.
5. Call J (2004) Inferences about the location of food in the great apes (Pan paniscus, Pan troglodytes, Gorilla gorilla, and Pongo pygmaeus). J Comp Psychol 118:232–241
6. Editors. (2016). Cats seem to grasp the laws of physics. Retrieved June 20, 2016, from http://www.springer.com/gp/about-springer/media/springer-select/cats-seem-to-grasp-the-laws-of-physics/10252914
7. Guarino, B. (2016, June 16). Physics test suggests cats understand gravity, Japanese researchers say. Washington Post. Retrieved from https://www.washingtonpost.com/news/morning-mix/wp/2016/06/16/physics-test-suggests-cafe-cats-understand-gravity-japanese-researchers-say/
8. Spector, D. (2013, October 16). How cats see the world compared to humans [PICTURES]. Retrieved June 20, 2016, from Business Insider, http://www.businessinsider.com/pictures-of-how-cats-see-the-world-2013-10
9. 心理学研究室（京大・文）所属学生. Retrieved June 20, 2016, from

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