猫究竟是固态还是液态

胡晓鸣

美国东部时间2017年9月14日晚6点，2017年度“搞笑诺贝尔奖”在哈佛大学桑德斯剧院出炉，今年的获奖项目还是一如既往地让人忍俊不禁。

如果您家有宠物，又恰好是一只猫，那么，您可以重点关注一下今年的“搞笑诺贝尔物理学奖”。因为今年这个獎项颁给了法国研究人员马克·安托万，他的研究项目是用流变学来研究猫究竟是固态的还是液态的。

我们知道，固体是物质维持形状和体积的一种状态；液体是物质保持体积并适应环境形状的一种状态。而猫，却可以随意伸缩和改变身体的状态，例如，把自己塞进一个比自身小很多的器皿内。这样看起来，猫似乎也符合液体的理论设定。

之前，也有很多网友针对这个有趣的问题展开了激烈的讨论，但这样正儿八经地通过流变学以及数学公式来论证这一理论，并以论文的形式呈现出来的，马克还是第一个。马克认为，猫可以同时以液体和固体两种形式存在。为此，他逐一测算了猫在各种环境下的底波拉数。

底波拉数（De），是流变学中的一个无量纲量，用来描述材料在特定条件下的流动性，定义为弛豫时间及观测时间尺度的比值。当De<1时，材料表现出似流体的力学响应（可以理解为是液体）；当De>1，材料表现出似固体的力学响应（可以理解为是固体）。经测算，马克发现，猫的De相当接近于1，在较短的时间范围内，猫的De大于1，所以我们觉得猫是固态的。

可是，只要猫在杯子、盆子之类的容器里睡着了，时间一长，再进行测量，那么De就小于1了。没错，从科学定义上来看，呼呼大睡的猫是液体无误。

而且，马克还发现，幼年猫的De数比成年猫更低，也就是说，小猫比老猫更接近于液体。 猫可以拉伸自己，也可以压缩自己来适应周围的空间。在短时间尺度上，一只站立、跳跃的猫，会被认为是一只固态猫。对于长时间尺度，当你发现一只猫占据了一个酒杯、玻璃器皿时，就可以认为这只猫是液态了。而且，由于猫自身存在运动，不会像其他流体（如水）一样表现出被动性，所以猫的流变性体现出了一种不稳定性，可能它在你怀里的时候是液态的，而从你怀里走开的时候又立即变成了固态。

总而言之，猫被证明是线性和非线性制度中，流变学研究的丰富模型系统。正如赫拉克利特的观点“万物皆流，无物常住”被视为流变学的座右铭一样，“万猫皆流，无猫常住”也是猫的座右铭。马克认为，猫极有可能为流变学研究提供更丰富的模型。endprint