形形色色的解释

最早试图解释猫翻身现象的大概是上世纪末法国的古龙。他认为猫先收缩前肢、伸开后肢、并转动前半身（图 1），由于前半身对纵轴的转动惯量小于后半身，根据动量矩守恒原理，在同样时间内，前半身转过的角度比后半身向相反方向转过的角度要大。然后，猫伸开前肢，收缩后肢并转动后半身，根据同样的道理，后半身也转过较大的角度。结果是：虽然动量矩始终为零，猫作为一个整体仍然可以向一个方向转动。古龙的解释可以称为四肢开合论。它虽然符合力学原理，但却不符合实 际，因为在猫的自由下落过程中，我们根本观察不到这种明显的四肢开合运动。本世纪 40～50 年代，苏联的洛强斯基与鲁里叶在他们撰写的《理论力学》教科书中曾提出另外一种解释，即不用四肢的伸缩动作，只要将尾巴向一个方向急速旋转，猫的身体也能沿相反的方向翻转过来（图2）。可是，有人做过计算，由于猫的躯干与尾巴的质量相差甚大，要想使躯干在 1/8 秒内转过 180°，尾巴必须在同一时间内向相反方向转动几十圈，才能维持系统的动量矩为零。这个角速度简直可以和飞机的螺旋桨比美！因此，转尾巴论也是站不注脚的。遗憾的是，直到 1983 年上述

《理论力学》的第 8 版，作还在坚持这种看法。60 年代以后，流传着另一种解释：由于兔子也能像猫一样在空中翻身，而兔子的尾巴很短，所以兔子的翻身过程也许能使问题更加清楚（图 3）。下落一开始，兔子首先弯腰，并伸直后腿，这样兔子的后半身就几乎和前半身的轴线垂直。转体可设想分两步。首先前半身绕（1）轴转 180°，根据动量矩守恒原理，后半身要向相反方向转动，但由于两部分对（1）轴的转动惯量相差很大，所以后半身几乎不动。第二步，后半身绕自己的轴线，转动 180

°，方向与第一步中前半身的转向相同，根据同样的讨论，这时前半身几乎不动，最后兔子再从向后弯腰恢复到向前弯腰，四肢朝下落到地上。这种理论可以称为绕双轴转动论。它抓住了弯腰这个关键，但要求兔子腰部有扭转，而且由于生理限制，兔子后弯的程度远比前弯为小；在这些方面，理论与实际都不相符。