“猫猫运动方程”首次被科学家破解，登上《美国物理学杂志》

猫猫与人互动行为被物理学家转化为方程式，刊登在《美国物理学杂志》中。

一位名为Anxo Biasi的物理学家观察了他家的猫猫，提出了一个有趣的问题：是否可以用物理方程来描述猫在人类势场中的运动行为呢？

通过深入研究，他成功地建立了一个猫猫运动方程，能够重现多种猫猫与人交互行为的特征。

传统上，物理学家研究过猫的一些特性，如猫总是能够在空中四脚着地，还有如“黑洞猫”这样的幽默描述。

然而，这项研究首次用方程式对猫典型行为特征进行了建模，包括猫猫夜间在家里疯狂奔跑的行为。

研究还揭示了猫经常对主人呼唤置之不理，但会在最喜欢的人身上停留更长的现象。

趴在主人腿上 VS 陌生人腿上

网友们对此感到有趣，这帮助了大家理解经典力学概念的例子。

爱猫人士竟然做到了这一步。

如何建立猫运动方程？

这位物理学家将猫建模为一个点粒子，并定义了猫猫的七种常见场景，从日常观察和讨论中进行定义。

点粒子在理想状态下不占用空间，物理学中经常用来描述。他们的研究基于日常观察和物理建模，没有进行动物实验。

研究关注的简单场景是一只猫与一个静止的人在一起。

这七种行为包括：

• P1：猫通常休息时会与人保持一定距离。

• P2：当猫趴在人身上休息时，极小的刺激可能使它们离开。

• P3：猫被抚摸时会摆动。

• P4：猫被呼唤时很少回应。

• P5：猫尝试接近但分心，无法到达人身边。

• P6：晚上，猫会在屋子里跑酷。

• P7：被抚摸时会发出呼噜声。

作者将猫视为感知人周围力的粒子，并在动力学模型中引入外部势能和摩擦项。

这样，一个服从牛顿力学的点粒子在外部势能和摩擦项的作用下，相对于人的位置产生运动。

将微分方程转化为有理函数的形式，有助于管理平衡点的数量、位置和稳定性。

耦合常数、摩擦系数和依恋程度是模型中的重要参数，它们影响着猫与人之间的互动。

调整δ值可以观察到猫对人的依恋程度的变化，进而解释猫行为的差异。

模型中加入摩擦项，以减少猫的能量，维持平衡状态，防止猫持续活动。

摩擦力与速度的奇数次方成正比，控制猫在空间中的运动特性。

研究假设猫是在一维空间内移动，这简化了模型，更便于分析。

模拟猫的行为

文章作者通过建立的猫运动方程，定性地解释了猫的七种行为。

研究结果显示猫的行为模式受多种因素影响，例如猫对人的依恋程度以及外部刺激。

研究还发现，猫在不同时间和状态下，会表现出不同的行为轨迹。

当猫与人之间联系较弱时，猫更容易达到平衡状态，而依恋程度高时，平衡点会更加稳定。

猫的行为特征可以通过模型准确地重现出来，有助于解释它们何时与人互动、何时疏远。

研究结果还表明，猫的行为与其体重、年龄等因素有关，这进一步丰富了对猫行为的理解。

作者还拓展了猫运动方程，模拟了猫猫的跑酷和发出呼噜声行为。

猫猫跑酷

外部强迫和摩擦力影响着猫的快速移动，而猫的活动则受到独特的特征影响。

研究结果对不同猫的活动模式进行了解释，例如小猫和老年猫的行为差异。

猫猫的不同行为表现

作者对呼噜声行为进行了稳定机制定义，这一行为模式使得猫更容易与人互动，并增强了猫与人之间的联系。

呼噜声作为猫猫和人之间沟通的方式，在模型中有着重要作用。

这一模型不仅探索了猫与人之间的互动，也为进一步研究猫与其他动物或狗之间的关系提供了基础。

这项研究受到了物理学家Anxo Biasi和他家猫Eme的启发。

Anxo Biasi主要研究非线性演化方程的动态行为，着重关注奇点形成、长期动态行为和湍流问题，这对多个领域都有应用。

他的猫Eme为他提供了灵感，通过观察Eme的行为，Anxo想用物理模型来解释它们的行为。

虽然最初是一个玩笑，但这一研究呈现出了学术形态。

这一研究不仅可以用于物理学课程，还可延伸到探索更多动物之间的互动行为。

想象一下猫猫打架背后的方程式是什么样子？

参考链接：

• [1]https://phys.org/news/2024-10-physicist-cat-reveal-equation-motion.html

• [2]https://pubs.aip.org/aapt/ajp/article/92/11/827/3317285/On-cat-human-interaction-from-the-viewpoint-of

• [3]https://www.phys.ens.psl.eu/en/article/anxo-farina-biasi

本文来源：量子位（ID：QbitAI）, 作者：白小交、西小风，原标题《猫猫运动方程，首次被物理学家破解！ |<美国物理学杂志> 正经研究》

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