Загадка падающей кошки и фундаментальная физика - Грегори Гбур

Те, кто планировал освещение столицы, очевидно, не приняли во внимание, что тем самым они создают идеальные охотничьи угодья для пауков.

Примерно в это же время, в 1885 г., в Чикаго был воздвигнут первый в мире современный небоскреб. Хотя высокие здания к тому моменту строились в разных местах уже не один десяток лет, 10-этажное здание страховой компании Home Insurance стало первым, где несущий каркас был собран с применением металлоконструкций. Это нововведение в прочности используемых материалов открыло дорогу к строительству все более высоких зданий, как коммерческих, так и жилых, и позволило кошкам селиться все выше и выше. Естественно — и это было неизбежно, — кошки начали падать с этих высот. Строители здания Home Insurance, разумеется, не могли предвидеть, что результатом их работы станет новое заболевание кошачьих — высотный синдром.

Это явление обнаружил и описал Гордон Робинсон, глава Отдела хирургии Мемориальной лечебницы им. Генри Берга Американского общества по предотвращению жестокости к животным (ASPCA) в Нью-Йорке; в какой-то момент он заметил, что случаи падения кошек заметно участились. Статья Робинсона на эту тему вышла в 1976 г.; прошло почти 100 лет с постройки первого небоскреба, прежде чем этот синдром был замечен и распознан. Робинсон отмечал, что отчасти такая задержка может объясняться тем, что многие владельцы животных просто не поняли, что произошло падение.

«История может быть весьма запутанной. Владельцы животных часто не видят, как это происходит, и решают, что кто-нибудь — домохозяин, управдом, рабочий или кто-то из приятелей — входил в квартиру, а кошка при этом выбежала в коридор и убежала по парадной или черной лестнице вниз на улицу или задний двор, где и произошел какой-то несчастный случай или отравление».

Статья Робинсона, первая на эту тему, имела целью привлечь внимание к синдрому и помочь ветеринарам научиться распознавать его. Робинсон определил триаду травматических явлений, которые обыкновенно сопровождают высотный синдром: эпистаксис, перелом твердого нёба и пневмоторакс. Эпистаксис — строгий медицинский термин для носового кровотечения, а пневмоторакс — термин, обозначающий коллапс легкого. Твердое нёбо — это костяная пластинка над ротовой полостью, отделяющая ее от носовых проходов; при падении с высоты твердое нёбо кошки часто ломается посередине спереди назад. В дополнение к трем этим главным травмам кошка может сломать себе другие кости и зубы.

Тем не менее Робинсон отмечал, что кошки способны пережить падение с поразительных высот:

Элементарные знания физики, однако, подсказывают нам, что хорошая выживаемость кошек при падениях с высоты, по крайней мере в сравнении с человеком, не должна нас особенно удивлять. Главное в том, что кошки, в отличие от людей, обладают рефлексом переворачивания в воздухе и обычно приземляются головой кверху, что принципиально для выживания. Важную роль играют также относительно небольшие размеры кошек. Поговорка «Убивает не падение, а резкая остановка в конце» верна: причиной травмы при падении служит неравномерное замедление тела живого существа. Если, к примеру, животное приземляется на лапы, то лапы прекращают движение мгновенно, но тело над ними продолжает двигаться; поэтому нижние части тела подвергаются действию дробящей инерции опускающихся на них верхних частей. Чем массивнее существо, тем более серьезные травмы наносит ему собственный вес; кошка имеет перед человеком хотя бы то преимущество, что весит меньше. Более того, для легковесной кошки установившаяся, или максимальная, скорость свободного падения — скорость, при которой сила тяжести и сила сопротивления воздуха компенсируют друг друга, — равна примерно 100 км/ч, что приблизительно вдвое меньше стабильной скорости для падающего человека.

Статья Робинсона обозначила проблему высотного синдрома у кошек; в ней, однако, не приводилось никаких количественных данных о выживаемости кошек или о связи выживаемости с высотой падения. В ходе эволюции кошки приспосабливались жить, охотиться и прятаться на деревьях и сумели адаптироваться к падениям с них. Можно было бы ожидать, что кошки снабжены всем необходимым, чтобы пролететь один этаж практически без последствий для себя, что падения с большей высоты выходят за рамки их обычного опыта, а число и серьезность травм должны возрастать с высотой — по крайней мере до тех пор, пока кошка не достигнет установившейся скорости.

Первое комплексное исследование подобных вопросов провели в 1987 г. доктора Уэйн Уитни и Черил Мелхафф из Отдела хирургии Ветеринарного центра Нью-Йорка. Авторы проанализировали 132 случая высотного синдрома, прошедшие через их центр за пять месяцев 1984 г., и выяснили, что падение пережили поразительное число кошек — 90 %. Более того, доктора подтвердили, что в среднем число травм с высотой падения растет, но только для падений в пределах восьми этажей и менее. Как ни странно, для более высоких падений — более восьми этажей — среднее число травм, в первую очередь переломов, резко снижается.

Здесь приведен ключевой график из статьи Уитни и Мелхаффа. Травмы поделены на категории примерно так, как это первоначально сделал и Робинсон, но с заменой «носового кровотечения» на «переломы». Можно увидеть, что у кошек, пролетевших девять этажей или больше, число травм всех типов значительно снижается. Поразительно, но кошки, падающие с запредельных высот, как правило, оказываются менее травмированными, чем те, что падают с умеренных высот.

Этот результат стал национальной сенсацией и за следующие несколько лет был упомянут в печати бессчетное количество раз. Los Angeles Times представила работу Уитни и Мелхаффа в статье под названием «Они приземляются на кошачьи лапки» (They Land on Little Cat Feet). Двумя годами позже The New York Times рассказала об этой работе в статье «Приземление по-кошачьи: факт налицо» (Research on Human Performance during Zero Gravity).

Результаты очень интересны и контринтуитивны — но точны ли они? Поскольку никто — по счастью — не швыряет кошек с крыш одну за другой в ходе контролируемых научных экспериментов, исследования высотного синдрома вынуждены опираться на те случаи, в результате которых кошки попадают тем или иным способом в кабинет ветеринара, что оставляет вероятность того, что данные искажены каким-то образом. Представьте, к примеру, что при самых высоких падениях кошки с самым большим количеством травм умирают сразу же. Этих умерших кошек никто к ветеринару не понесет, и данные Уитни и Мелхаффа окажутся ошибочно смещенными в сторону более здоровых кошек с меньшим числом травм. Странный результат вполне может иметь и другие причины, но такую возможность нельзя полностью отбрасывать.