一根貓？
一灘貓？
一條貓？
一團貓？
一塊貓？
……
而當沒有養過貓的小編拿著這個問題去問身為資深鏟屎官的閨蜜，她有何見解時，隔著手機屏幕我都感受到了她的大白眼：
「一看就是沒養過貓的，
養過貓的都知道，
貓分明是論『升』的！」
「神馬？！難道貓是液體嗎？」
「那不然呢。」
「……」
那……一盒貓？
一管貓？
一罐貓？
一杯貓？
一瓶貓？
一碗貓？
一 ……
這題超綱了，給小編整不會了。
根據常識定義，固體是物質保持固定體積和形狀的狀態；液體是物質保持固定體積但適應其容器形狀的狀態；氣體是物質膨脹到佔據任何可用體積的狀態。這樣看來，喵似乎完全符合液體的定義……
近年來，關於喵究竟是固體還是液體的爭論也越來越多，也引起了科學家的注意。2014年，一個名叫湯姆的人在《無聊的熊貓》（Bored Panda）這本雜誌的搞笑動物板塊上發表了一篇名為「貓是液體的15個證據」（15 Proofs That Cats Are Liquids）的文章。法國裡昂大學的科學家馬克·安託萬·法爾丁（Marc-Antoine Fardin）從中得到靈感，發表了名為《論貓的流變學》（On the Rheology of Cats）的文章，通過使用現代流變學的工具來探討關於喵是液體還是固體的說法。
現代流變學是力學的一個分支，研究具有流體和固體特性的物質的運動。根據環境的不同，物質可以同時具有固體和液體的特性。例如，冰川是由固體冰構成的，
當在短時間內觀察他們時，它們看起來時固體的，但如果時間足夠長，冰川也會像液態水一樣流動。這個例子表明了一個普遍的結果：更像固體還是液體，要看在多長的時間軸上。在很長一段時間內，物質的行為更像液體，而在很短一段時間內則更像固體。1927年開始的一項著名的「瀝青滴漏」實驗也證明了瀝青看上去是固體，但實際上是粘性極高的液體，大約每10年能滴落一滴。所以物質的性質並不像看上去那樣簡單。
為了描述在特定的實驗中物質的行為是更像固體還是液體，需要計算這種物質的德博拉數De：
其中，T是觀測時間，在這裡是實驗的持續時間，可以人為控制；τ 是弛豫時間，表示某一物質發生形變所需要的時間。當德博拉數De小於1時（也就是弛豫時間小於觀測時間），意味著一種物質更像流體；當De大於1時（也就是弛豫時間大於觀測時間），意味著一種物質更像固體。
可以估計，喵正常情況下的弛豫時間在 τ = 1秒到1分鐘的範圍內。請注意，圖1a-b中使用的樣本相對年輕。年齡較大的喵可能有更短的弛豫時間，因此比躁動的小貓更容易變成液體。
如圖1所示，（a）在觀測時間小於弛豫時間時，一隻喵以固體材料的形式出現，以一致的形狀進行旋轉和彈性碰撞，就像在短時間尺度上的橡皮泥。（b）在觀測時間遠大於弛豫時間時，一隻喵化成一坨液體，流動並填滿一個空酒杯。（c-d）對於年齡較大的喵，我們還可以引入膨脹的特徵時間，並區分貓科動物的液體狀態（c）和氣體狀態（d）。
圖2（a）顯示了在貓科動物的拉伸流動。據觀測，當喵沿著其主軸變形時，它們更容易鬆弛，這表明拉伸時間小於剪切時間，也就是拉伸流動比剪切流動要容易。圖2（b）給出了貓科動物的荷葉效應的一個示例，超疏喵（superfelidaphobic）表面上的一隻喵，保持接近球體形狀，顯示出了高接觸角（不懂「疏喵性」的童鞋請參考「疏水性」的定義，簡單來講，就是像荷葉一樣不吸水，水在其表面會形成一個很大的接觸角而成水滴狀。如能使液滴保持接近球形的形狀，被稱為「超疏水」表面。）。圖2（c）的傾斜罐子實驗，顯示小貓的屈服應力，就像歪倒的瓶子裡的番茄醬一樣，不容易流出瓶子。
目前尚不清楚，是什麼物理和化學性質產生了超疏貓性，然而，這種「荷葉效應」在喵身上是相反的，不是粗糙的表面排斥光滑的水滴，而是粗糙的貓毛排斥光滑的表面。因此，喵經常被發現在粗糙的基質上攤開，如圖2（d）所示，但它們對使它們皮毛光滑的基底具有較低的親和力，如圖2（e）中的水（眾所周知，喵真的一點也不喜歡水Σ( °△°|||)︴）。在一些實驗中，也可能涉及顯著的壁面滑移和剪切局部化，如圖2（f）所示，其中基底和喵之間有非常顯著的相對速度。如圖2（g）所示，吸附在牆上的喵，與直覺相反，似乎重力對粘附力有促進效應。
在文章的最後一部分，作者試圖討論喵的流動不穩定性。當一個物體內部不斷變形時，流運動就出現了。隨著變形速率的增加，二次流出現，當變形速率足夠大時，出現混亂運動。在這裡，用雷諾-魏森貝格數給出了流動的機制。
其中，τ 是弛豫時間，是剪切速率。當Rw≪ 1 ，流動簡單而穩定，被稱為層流基流。在Rw約等於1時，二次流開始出現。如果 Rw≫ 1，則流動運動從規律穩定的運動轉變為混亂運動湍流。這稱為流的不穩定性。
渦旋是湍流最簡單的例子之一，指的是流體繞軸旋轉。但由於喵不像水這種簡單流體是被動的，而是一種主動材料，因此要定義剪切速率可能很困難，但我們仍然觀測到：如圖3（a）所示，它們有自己的動力，可以表現出自發的渦旋運動（追著尾巴跑）。圖3（b）中的貓科動物幼年樣本顯示，在貓科動物的流動中，可能會出現顯著的法向力，並且它們似乎能夠驅動爬杆效應。
總之，還有更多的工作要做，但喵已經被證明是一個豐富的流變學研究的模型系統，無論是在線性還是非線性領域。在文章結尾，來自日本的實驗表明，不應該將喵視為孤立的流體系統，而應該將其視為能夠從環境中轉移和吸收壓力的系統。這種現象可以在貓咪咖啡館中輕易觀測到，在那裡，壓力很大的顧客可以撫摸小貓，用貓咪的嗚嗚聲消除他們的煩惱。
讀完文章，你學會了嗎？反正小編已經學廢了……那麼你們家的喵主子是液體的還是固體的呢？
最後只想說一句，「貓和老鼠」誠不我欺。
圖片來自原文和網絡
原文出處：《Rheology Bulletin》2014年第2期，
原文標題：On the Rheology of Cats
原文作者：Marc-Antoine Fardin
原文連結：https://www.rheology.org/sor/Publications/RheoBulletin/RB2014Jul.pdf
文章翻譯整理：悠然（科研寫作研究所外文編輯）
特別說明：本文翻譯並整理自網絡，僅供學友交流。
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