不知道什麼原因,從古至今,科學家們似乎都喜歡跟喵星人過不去,總把貓當作「原材料」,去做科學實驗。尤其是在「思維假想實驗」方面,喵星人們的功勞可謂天地可鑑。
今天就讓我們來盤點一下,那些科學史上與貓相關的科學理論吧。
薛丁格的貓( Schrdinger's Cat)
如果評選喵星文明史上最令貓聞風喪膽的人類,薛丁格一定會上榜!相信大家對這個名字也並不陌生。
用一句話概括所謂的「薛丁格的貓」,就是讓一隻貓處於死活疊加態(半死不活)的狀態。
當然,這只是個假想實驗,是薛丁格為反駁哥本哈根學派,提出的一個思想實驗。
這個實驗的過程是這樣的:
實驗是這樣的:一隻貓被關在一個密閉無窗的盒子裡,盒子裡有一些放射性物質。一旦放射性物質衰變,有一個裝置就會使錘子砸碎毒藥瓶,將貓毒死。反之,衰變未發生,貓便能活下來。
這時,如果按照量子論支持者(即哥本哈根學派)的解釋:「觀測」這種行為對被觀測對象造成一定影響的效應。由於在打開盒子前(即未觀測前),我們無法確定放射性元素是否發生衰變,進而放射性元素便處於衰變和沒有衰變兩種狀態的疊加,相應的,貓也就處於死貓和活貓的疊加狀態。所以在我們看貓之前,這隻貓是處於一種非生非死的離奇狀態的 。
然而一隻貓怎麼可又死又活呢?
這便是薛丁格假想這個實驗的最終目的。薛丁格設計了這個可怕的實驗正是用來挖苦量子理論荒唐的一面。
如今來看,這隻活在假設中的薛丁格的貓,不僅成為歷史上經典悖論的重要主角,也因它的怪異、嚴謹的荒誕感為時下流行貢獻了一份力量,就像它的主人薛丁格在一百年後的今天突然得到了個「虐貓狂人」的惡搞頭銜一樣。
桑代克的貓
桑代克(Thorndike)是美國著名心理學家,他用過許多動物做實驗來進行教育心理學的研究,其中最著名的實驗便是迷籠實驗:即餓貓學習如何逃出迷籠獲得食物的實驗。
實驗過程:一隻餓貓被關在他專門設計的實驗迷籠裡,籠門緊閉,籠子附近放著一條鮮魚,籠內有一個開門的機關,碰到這個機關,籠門便會啟開。開始餓貓無法走出籠子,只是在裡面亂碰亂撞,偶然一次碰到機關打開門便得以逃出吃到魚。經過多次嘗試錯誤,貓學會了碰機關以開籠門的行為。
在迷箱實驗中,他創造了15個用來關住貓的「迷箱」——編號A到O,每個箱子都有門,內部附有開門的裝置。在這些迷箱中,A箱是最簡單的,貓按一下機關就能打開逃出來,後面的難度增加,有的需要又拉拉杆又按按鈕。
實驗結果說明的是刺激(S)與反應(R)之間的聯結。他認為動物會在每次嘗試中,構建一種刺激-反應聯繫,當它們成功時,就會記下這些刺激-反應,那些不正確的會慢慢被排除掉,從而完成學習過程。
黃油貓悖論(Buttered cat paradox)
黃油貓悖論是把兩種民間常識組合而成的惡搞悖論。
一是大家熟悉的墨菲定律(Murphy's Law):事情如有變壞的可能,不管可能性多小,總會發生。由此如果將一片塗有黃油的麵包片拋到半空,,吐司永遠在塗上黃油的一面落地。二是貓翻正反射(righting reflx)和落貓問題(Falling cat problem)。簡單的說就是一隻貓有用腳著地的先天能力。如果從一定高度落下,它能夠感覺到自身方向的錯位,在空中調節姿態,永遠用腳著陸。
那麼若是把一個黃油吐司沒黃油那面,粘在一隻貓的背上。再讓貓從一定高度落下,到底會是貓腳著地呢,還是黃油著地呢?於是這個著名的黃油貓悖論就這樣誕生了。
某些人表示,黃油貓實驗將導致一個反地心引力的作用。他們猜測,黃油貓在半空落地之時,它將漸漸減速和轉動,最終到達一種恆穩狀態,與地面浮著一個短的距離高速轉動,使得吐司沒有塗上黃油的一面和貓背無法接觸地面。
令人疑惑且非常搞笑的是,這個悖論還引發了關於「永動機」和恆穩狀態的討論,簡直讓人啼笑皆非。有人認為,黃油麵包和貓會漂浮在空中成為一種違背能量守恆的穩定狀態……
於是,永動機產生了!
這究竟是人類的勝利,還是貓的勝利!(誤)
事實上,這不是一個實驗,而是一個嘲諷。黃油貓悖論是嘲諷那些曲解「墨菲定律」的人,或者說是嘲諷那些只看中某個理論的表面意思,而忘了它具有的邏輯上深層意義的人。
踢貓效應(Kick cat effect)
踢貓效應是一種心理學效應。指的是是對弱於自己或者等級低於自己的對象發洩不滿情緒,而產生的連鎖反應。
踢貓效應,描繪的是一種典型的壞情緒的傳染。人的不滿情緒和糟糕心情,一般會沿著等級和強弱組成的社會關係鏈條依次傳遞。而無處發洩的最弱小的那一個元素,則成為最終的受害者。其實,這是一種心理疾病的傳染。
這個故事的原版是這樣的:
一父親在公司受到了老闆的批評,回到家就把沙發上跳來跳去的孩子臭罵了一頓。
孩子心裡窩火,狠狠去踹身邊打滾的貓。
貓逃到街上,正好一輛卡車開過來,司機趕緊避讓,卻把路邊的孩子撞傷了。
總之,所謂的踢貓理論就是一種不良情緒在社會關係鏈中的惡性循環。這告訴我們對於自己不良情緒的控制是十分重要的。
去大腦僵直實驗(decerebrate rigidity)
以上幾個理論,要不就只是假想,要不也不會對貓造成實際傷害,然而下面要介紹的這個實驗就是真的有些殘忍了。(可以搜一下實驗的圖片)
去大腦僵直是中腦嚴重損傷的臨床表現之一。而動物實驗在研究這種臨床現象上有重要意義。
去大腦僵直的傳統方法是採用開顱術,在動物(兔或貓)中腦上、下丘之間切斷腦幹。動物便會出現去大腦強直,表現為伸肌張力增 高,兩上肢過伸並內旋,下肢亦過度伸直, 頭部後仰呈角弓反張狀,此現象便稱為去大腦 僵直。
而當人類腦部有疾病或腦損傷時,也會出現類似去大腦僵直的現象。輕者可為陣發性發作,外界稍有刺激即可誘發,重者則持 續性強直。
看完以上幾個實驗,喵星人表示真的什麼仇什麼怨,咋就是跟我們過不去呢?
不過貓咪在人類的歷史長河中,的確扮演了重要的角色。儘管人與貓的故事也不都是美好的,貓有敏感的神經系統,很多貓被用於神經學實驗,包括藥理和毒性等等方面,不免招來種種議論……
雖然貓是解決人類和動物健康不可或缺的動物模型之一,但從上個世紀70年代開始,科研用貓的數量逐年下降。當今科研中使用的大多數脊椎動物是齧齒動物和魚,但仍然需要少量的貓,因為在某些領域它們是最合適或者唯一可用的動物模型。