08 Августа 2021
Поделиться:

Как кошки помогли ученым и изобретателям продвинуть фотографию, расширить знания о нейробиологии и отправить человека в космос

Всем известно, что при падении кошки всегда приземляются на лапы. Сегодня это кажется очевидным, однако ученые прошлого многие десятилетия ломали голову, размышляя над физикой этого явления. Благодаря этому в мире науки и техники было совершено множество важных открытий. В честь Всемирного дня кошек мы расскажем, как именно эти животные помогли ученым и изобретателям в их работе.

Как кошки способствовали развитию фотографии

В XIX веке кошки не были самыми популярными животными для изучения. В то время люди все еще верили, что они безэмоциональны и приносят несчастье. Однако находились ученые, для которых научное любопытство был важнее предрассудков. Так, французский физиолог Этьен-Жюль Марей исследовал движения кошек и других животных как ключ к пониманию природы и физических законов.

Фотография стала важным инструментом в работе Марея, ведь с ее помощью можно было запечатлеть, как животные двигаются в моменте. Однако в то время фотография только начала развиваться: для того чтобы сделать один кадр, требовались минуты. Очевидно, этого было недостаточно, чтобы сделать снимок животного в движении. Тогда в 1882 году Марей разработал камеру, которая снимала все фазы движения животного на одну цельную фотографическую пленку. Благодаря этому им было сделано множество удивительных кадров, однако самой сенсационной стала серия снимков падающей кошки, сделанная в 1884 году.


Вид сбоку на падающую кошку садовника, 1894 г. Изображения следует читать справа налево и сверху вниз. Из снятого Мареем короткометражного фильма «Падающая кошка»

Эти снимки поразили Французскую академию наук и обратили внимание научного сообщества на парадокс: кошки переворачиваются в воздухе без какой-либо точки опоры, что противоречит самым элементарным механическим принципам (как тогда показалось ученым). Работа Марея вдохновила ученых из разных областей науки заняться изучением этого явления и тем самым ответить на множество других теоретических и практических вопросов.

Как кошки расширили наши знания о нейробиологии

Феномен падения кошки на лапы интересен и по другим причинам. Ученые долго ломали голову, размышляя о том, как именно в состоянии свободного падения кошка понимает, в какую сторону ей нужно перевернуться, чтобы безопасно приземлиться. Каким образом мозг животного координирует работу его тела?

Первое исследование кошачьего рефлекса переворачивания было проведено в 1916 году Генри Мюллером и Льюисом Видом. В результате экспериментов оказалось, что безопасное приземление при падении кошкам обеспечивает один из органов чувств — зрительная система и/или вестибулярный аппарат. Так, даже кошки с завязанными глазами могут приземлиться на лапы, если при этом у них сохранено чувство равновесия. Однако общая теория относительности Эйнштейна указывает, что кошка в свободном падении не испытывает на себе действия какой-либо силы, которую ее вестибулярный аппарат мог бы использовать для ориентации. Каким образом тогда кошки понимают, какое направление должно принять их тело при падении?

На этот вопрос в 1960-е сумел ответил британский физиолог Джайлс Бриндли. Он предположил, что животное сохраняет рефлекторную память о том, какое направление соответствует «низу», и при свободном падении использует эту память, чтобы рефлекторно выправить положение тела перед приземлением. То есть при падении кошки ориентируются на то, каким гравитационное поле было на протяжении нескольких секунд до него. Таким образом, эксперименты Джайлса Бриндли показали удивительные возможности работы нервной системы животных.

Как кошки помогли ученым отправить человека в космос

Исследования воздействия невесомости на животных начались еще в 1920-е годы. Тогда ученые опасались возможного конфликта между информацией об ориентации, получаемой одновременно от зрительной и вестибулярной систем; для космонавтов это бы означало непрекращающуюся морскую болезнь.

Удивительно, что кошки «присоединились» к этим исследованиям достаточно поздно. Только в 1957 году немецкий ученый Зигфрид Гератеволь задался вопросом, как кошачий рефлекс переворачивания будет работать в условиях пониженной и нулевой гравитации. Условия невесомости в ходе эксперимента воспроизводились с помощью полетов на учебных реактивных самолетах. Кошек отпускали в моменты нулевой гравитации, а их реакции снимались на кинопленку. Так на свет появились сюрреалистические снимки, на которых кошки плавали в воздухе перед лицом пилота в кислородной маске.


Три серии последовательных фотографий кошки во время испытаний в полете истребителя на невесомость. Пилотирует майор Столлингс

Эксперименты с животными в условиях невесомости помогли ученым понять, что в состоянии нулевой гравитации зрительная система и вестибулярный аппарат постепенно адаптируются к новым обстоятельствам. Кошки также помогли ученым в экспериментах с маневрированием в невесомости, в ходе которых люди пытались повторить движения кошек во время переворачивания при свободном падении.


Падающая кошка и акробат в скафандре на батуте

Иллюстрация перед текстом: просчитанная на компьютере модель падающей кошки Кейна — Шера, наложенная на фотографии

Рубрики

Серии

Раздзелы

Издательство