本帖最后由 晓昀 于 2020-12-29 13:38 编辑
: x; \8 ^4 }5 v& K8 t9 U t8 u: h$ d# _3 @$ u& |% |- i' ]& Z6 d- R3 S" T7 t
一眼看过去，你会觉得猫和狗喝水没什么区别，都是用舌头舔。
9 I3 w: X: D6 h% b6 u' K6 G5 M
图源：Antranik.org、Dogster
% q. U4 j* Q, E1 k+ H6 Z
3 p5 M! h4 E) f3 e u
" ^% n" q; ^0 k+ l+ k* `3 F狗和猫之所以选择舔水，而不是吸水，是因为猫狗等食肉动物的面部肌肉和人类比，少了太多，在断奶之后不能密封口腔来产生吸力，所以必须依靠舌头将水送入口中。
! O$ v# @! u- z/ d
# t: \6 Y; D) r3 ~' m _6 D
' n) Z$ M$ x5 z( s
2 K0 O( K, o t) v" m) Y% ~
如果光是简单观察猫和狗喝水，并没什么太大的差别，都是把舌头伸出来，然后做出舔舐的动作。
& s* M) j( P( P Y但如果引入了流体力学的研究方式，你就会发现，猫和狗喝水的方式并不一样。 Part. 1
4 ]. ^) M, D8 s. y猫是如何喝水的？) b* l2 {/ y5 q' p3 u
1940年，美国洛杉矶的大使酒店举办了第12届奥斯卡金像奖颁奖典礼，那年，大卫·O·塞尔兹尼克制作的《乱世佳人》获得了包括最佳影片的13个奖项，无疑是当年的最大赢家。这和猫舔水有什么关系？我想说的并不是《乱世佳人》，而是那年的奥斯卡的最佳短片《眨眼之间（ Quicker 'n a Wink ）》。
0 ^" [+ j, L7 i" F5 I- @- S
) t* f; x; O0 E
Quick’n a wink 拍摄剧照 图源：the guardian# x7 {' r# U2 I& W( \* q
这个短片介绍了一种摄影技术——频闪摄影，这是一种借助电子闪光灯的连续闪光，在画面上记录物体的连续运动过程。因为一瞬间的动作，在频闪的作用下，几十个影像会同时出现在画面上，所以可以展示出人肉眼无法看到运动过程。: [ l/ W+ Y Z
在短片里面，展示了不同物体的慢动作，比如鸡蛋落在桨叶上被打碎的一瞬间，细针搓破气泡的刹那等等。其中，在4分30秒的时候，展示了一只黑白小猫的舔奶过程。通过频闪摄影，猫的高速舔奶瞬间以慢动作的方式展现了出来。
, w, n9 `$ H i8 F3 h) f
视频来源：quick’n a wink% b5 U1 u: K# C! q8 a- ~0 [! r
不过这个视频离解答猫是如何舔水的问题，还差得远呢！这毕竟只是一个短片，展示的只是一个抽象的过程，并没有数据化的表述过程，算不上科学，要知道这可是科普文章。& t ?1 r9 R/ r9 B
Pedro M. Reis是一位物理学教授，他对猫如何舔水这个问题很感兴趣，在看了上面介绍的频闪摄影短片后，2010年，他做了一个猫舔水的流体力学研究。他先找来了10只猫，并用高速摄影机捕捉它们舔水的每一个细节，进而转化为数据来分析。: E1 Z$ d& q ~5 n- h4 N3 ?( W
下面几张图展示的是高速摄影机拍下的猫舔水过程：
- r9 F. n2 r8 T4 q: \
. z. U3 i; J6 D" p' A
( F9 y( ^1 E0 |) W5 j+ N; S; J
6 f0 \7 x5 O( t: J5 _* ?
p+ h- Q2 b. o; j: s
0 |( F9 u. H: K y4 \
$ a: R' k$ ~* P A
, W }4 `0 J8 q
8 ~' a* N5 [# W6 Y0 ^2 g
! U {+ P8 X- o5 d- y
& ~0 N: ]2 \. r$ b1 T- c) J) a7 S
图源：文献1) T; L% S1 s' t3 G# B/ F3 O2 K
) A. { T: D2 d+ d. N( J你会发现，在单次舔水的过程中，猫的舌尖并不是伸进液体里把奶舀进嘴里。而是将舌尖卷曲类似于一个平面，然后靠短暂地接触液面，把水稳定“带”到3cm的高度，在水因为重力作用下坠之前，把嘴合上，把滞空的水柱含住。这么反反复复舔11次，便完成了喝水的过程。
. L4 T2 D% q5 x2 C下图是猫舔水的频率（舔的动作是从舌头的伸出开始，到关上嘴巴），你可以看到舔的频率是相当稳定的，大概是每隔0.25s舔一下。& f3 O5 i% g: p1 _' s
* J* T' X( m! R2 O
% d0 U. ]/ v+ b" U
% q$ Q, h/ D' b9 N% P+ z1 o0 V8 l& [% t
2 a* q8 }; F5 E
: J, E8 W6 B3 s6 j4 M6 _) E: \5 M
图源：文献18 c3 P* C; c5 ]4 k$ j7 J
舔水的最大速度约是78cm/s（下图）。
图源：文献19 E+ n1 b; E6 o3 H0 |; ]
水是如何被舌头带上来的呢？科学家认为，当舌头以一定的速度接触液体并离开的时候，水具有一定的粘性，动量的传递会让一部分水因惯性带离水面，就像汽车刹车的时候会把人甩出去一样。上升过程中因为有重力，水的上升速度不断减慢，只能到达一定高度。在整个作用力分析中，粘滞力和毛细管力可以忽略不计。
) r4 m2 t! W; ^所以说猫在舔水的时候，不是用舌头把水舀进嘴里，而是通过惯性，把水带上来，再含住。而猫舔水的频率刚刚好在惯性和重力之间进行了完美的平衡，如果再快一点或者再慢一点都不能喝到最多的水。3 |0 A* s0 C+ z' l5 v
8 O- b) j1 P) R: i6 l. M 猫舔水慢动作 图源：KQEDdeeplook
3 c# w, o6 C7 R! B' ?为了验证自己的想法是对的，即猫舔水的频率是由重力和惯性决定的，科学家做了一个模型来复刻舔水瞬间，模型上圆盘的大小和猫舌头接触液面的面积大小一样。这个模型会垂直接触水的表面，通过改变接触面的大小和速度，来观察这两个因素对被带上来的水的体积的影响。
3 p, g' J M: T) i, E) s
, w9 p; x8 |2 F; g! m6 `; d5 V" ^
7 N6 U- _+ i. o: c: Y
Y& P0 Q( X1 q" P! g图源：文献1- F% @7 h5 m( O
然后科学家发现，只有以猫舔水的速度和频率接触并离开水面的时候，上升的水柱体积才是最大的。所以说，猫舔水的方式是最科学的，虽然猫并不知道什么是科学。( K% P3 N6 s8 H& A$ P
然后科学家通过Youtube观察了其他猫科动物，比如老虎、狮子、美洲狮等，结果发现猫科动物的舔水都是有规律的，并且符合一个公式：6 B' d% u8 t* V8 i
f=4.5M^−0.14 ，f是频率，M是动物的质量，单位是千克。公式可以简单理解为，越重的猫咪，舔水的频率越低。 Part. 2
0 m1 F, Y& L5 v- q# h' Z1 x5 ~5 B狗是如何喝水的？$ K8 T4 b8 @9 k* B% E
狗舔水可没有猫咪那么优雅了。同样地，科学家也是通过高速摄影机对狗狗舔水进行观察。在高速摄影下，可以观察到狗舔水的基本机制和猫差不多，都是舌尖向后弯曲，然后快速地接触水面，把水给带上来。
4 s" t1 [ {3 c$ M; n1 L . `) S) g, h" p, ^! Y
0 B% X' L, g. B$ [" d狗舔水慢动作 图源：Reddit
0 ?5 J6 q) e, b" E( ?, J( W4 }1 A6 c
~" |9 e" R+ _. t3 a
+ n) e) O6 q- |# s! _
! f; f Q5 w( J1 f( ^; \. y
" O5 G9 S* v7 X) X
! W/ m( S; C* p' @4 @* r% E) u( J
" i9 k! r% S# d( W1 k0 M ~% a图源：文献2
1 _* D/ t6 b7 U- A) ~1 t/ {为了更清晰地看到水是如何进入狗口中的，科学家甚至动用了X光机进行拍摄。既然用了X光机，狗喝的水肯定也不是普通的水了，而是混合了钡和奶的混合物。这下可以清晰地看到，狗也是利用惯性，用舌头把水给“引”上来的。
2 m+ ?% H) K, @$ n
' d" v# G& N% s& E) W3 h
6 F2 P6 `- t1 q& H
6 A7 G# ~) q' U% |2 f6 z+ O. w
图源：文献2 & c; G, b5 o/ y
但狗舔水不同的地方是，狗舔水会把舌头更深地伸入到水里面，再把舌头缩回来的时候，这时就会溅出很多的水花。也因为狗舔水头进入水更深，因此给人一种狗是用舌头把水舀起来的错觉。
3 i. [0 L" {; k
9 z+ f! q! a" K4 Q2 j% G
图源：VOAnews
0 D; G' y' I! F7 Q8 @6 `+ p总结一下，虽然猫和狗的舔水机制一样，但狗舔水的时候，控制不好舌头进水的深度，会打出一个水花，这时候就有可能搞得自己和地板都湿漉漉的；而猫舔水的时候，则会是相对稳定的水柱，动作显得很干净。打个比方，如果说猫咪是跳水运动员，压得住水花，那么狗子就是一个普通人跳水。
s% B6 X' x# X6 _6 y& D* b看来，猫比狗优雅是真的科学，喝水压水花就可以看得出来。
, T3 h% E0 w- J: K* p3 G& b参考文献：1、Reis P M, Jung S, Aristoff J M, et al. How cats lap: water uptake by Felis catus[J]. Science, 2010, 330(6008): 1231-1234.2、Crompton A W, Musinsky C. How dogs lap: ingestion and intraoral transport in Canis familiaris[J]. Biology letters, 2011, 7(6): 882-884. | 
发表于 2020-12-29 13:36:16
