本帖最后由 晓昀 于 2020-12-29 13:38 编辑 " }+ f: n: n; M1 Z! V& N
% y4 |8 S' [- r; Z% V. H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。
4 ]1 e3 D; e# \* m, t8 f. H" ]8 P" V* l: U
图源：Antranik.org、Dogster
- v) @( o1 i0 E8 N5 h y! s
; R+ J" l& v; u& ^( [ `3 I 8 X8 j2 ~+ y% Z" U, X8 |
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。
/ }0 c+ @( v" S, {2 p
$ d& f2 {, ~0 n( \: O% V
0 C' s! ]0 g5 W3 F2 R, X1 F
! m4 p# H; D9 I. A& l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。
+ a/ Q0 `: h' w2 Z# `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 0 ]" b- P1 q* }! v) w
猫是如何喝水的？
! f" w9 @* L1 E. J4 Z1940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 ）》。
. _' J* f* S. K R- ~
! N9 \$ c0 H* t
Quick’n a wink 拍摄剧照 图源：the guardian
* }' r% N8 p5 T" A$ w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。
+ _; u$ X8 {% T& Z/ D7 m: g" f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。
- n2 U$ E! k/ x; D8 d# O" M% e
视频来源：quick’n a wink
e2 Q L& D" }# C% d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。
! F, ?/ ~6 W6 W. Y5 I" t& uPedro 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。. c3 f5 b# X% T# V1 _) X' h- n
下面几张图展示的是高速摄影机拍下的猫舔水过程：" a; S$ s' \7 Y4 r3 |, R, r/ |
: x% M" j: i' S j
: F. V1 |$ p& c6 c0 h* K4 Y
; ?9 z+ e! l; h- C3 e) ], F1 P : _& V; F. V' o- M
( T0 u% Y7 j+ T1 X5 q: g
9 O. ~+ v3 J$ h* j
, ~. p$ O8 `/ s) n# V w 8 X1 V G% s0 o; @5 L1 s8 o
5 y+ J( n& Y- \8 L
, C2 W. B, W: L8 }1 ]/ H7 m& e图源：文献11 C6 a* e, R1 M6 s
2 V* Y7 ]+ O4 R
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。8 d! A5 B1 j" ?% [4 E+ {
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。2 Y6 o7 |: U. g! L2 D
" g+ B T0 P! c* m6 ~
f2 H a. {9 N
. X2 C8 L! _5 ^0 y7 A' _: X. ] u4 s9 y7 Z; f" H6 M6 s1 S
6 X% u* g; }- W0 Q
7 K( G" t. V( T
图源：文献1- W0 y* G/ M* v1 A& O: h( ?
舔水的最大速度约是78cm/s（下图）。
图源：文献1
( x* E6 T% D6 X+ F* `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。$ e, I+ E5 L: k9 _8 R
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。
1 D/ B W5 Z( T6 k. _4 F* S
" D' B8 f4 N. p7 E
猫舔水慢动作 图源：KQEDdeeplook* E* \* s. P1 \. t
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。7 Y( @3 c# R! S u
2 q- `5 j k7 \* U2 N2 s7 y& p
; ?' B v. I* ]
/ T8 N1 V( U0 i$ X- D. g c) s图源：文献1
' K1 U& C0 K! _7 Y9 k0 ^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。, Z4 j! Y/ `' e. ^
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：
7 P) w6 _0 V9 Of=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
; v( X7 `# |0 K1 X8 ^6 d# Y6 W狗是如何喝水的？" |1 J( J# C+ T6 |( T( N# c7 }. P o
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。
1 d+ Y5 G& ?; u- q
- ~0 M$ j4 k; W/ m
- E9 B2 _% y$ G: B5 Y; S$ s. R狗舔水慢动作 图源：Reddit
0 \5 ?% @7 c8 O: _3 V+ D, V( `* ]+ K2 T; z3 _5 M; M/ Q
2 [1 f* E8 R" y
* o B/ P4 O$ I* Q: e7 y9 o2 Q% p
" B: p6 b3 e& V% r& S, J5 N0 t
, g* S* M* R/ d/ y
2 b5 K' Y; Y) R图源：文献2
2 `% n4 J4 {* p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。' t0 B1 v" F u7 p9 u% R0 Z& X5 r) \
" r7 f9 {( E& P6 `" E7 [! r3 ~+ ^# V
/ h9 N& z2 l/ |' B* M
# K7 i! t! w/ z. C8 h$ ?/ W; S) s图源：文献2 3 R @# u" F$ y' o, e4 d5 U* P
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。
|' \+ ^( @+ [8 [, F' V* n- r2 e
4 p" o* y$ y0 ^$ _( O+ C1 f
图源：VOAnews
' Z& g. d1 }0 E- Z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。
# i: `! L! g) @看来，猫比狗优雅是真的科学，喝水压水花就可以看得出来。
$ Q2 n/ g! d; _4 Q# Y
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. | 
楼主: 晓昀
发表于 2020-12-29 13:36:16
楼主
6 e, j4 \$ Q: m* s2 \- l
