一眼看過去，你會覺得貓和狗喝水沒什么區(qū)別，都是用舌頭舔。

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【資料圖】

狗和貓之所以選擇舔水，而不是吸水，是因?yàn)樨埞返仁橙鈩游锏拿娌考∪夂腿祟惐?，少了太多?strong>在斷奶之后不能密封口腔來產(chǎn)生吸力，所以必須依靠舌頭將水送入口中。

如果光是簡單觀察貓和狗喝水，并沒什么太大的差別，都是把舌頭伸出來，然后做出舔舐的動作。

但如果引入了流體力學(xué)的研究方式，你就會發(fā)現(xiàn)，貓和狗喝水的方式并不一樣。

01

貓是如何喝水的？

1940 年，美國洛杉磯的大使酒店舉辦了第 12 屆奧斯卡金像獎頒獎典禮，那年，大衛(wèi)·O·塞爾茲尼克制作的《亂世佳人》獲得了包括最佳影片的 13 個獎項(xiàng)，無疑是當(dāng)年的最大贏家。這和貓?zhí)蛩惺裁搓P(guān)系？我想說的并不是《亂世佳人》，而是那年的奧斯卡的最佳短片《眨眼之間（ Quicker "n a Wink ）》。

這個短片介紹了一種攝影技術(shù)——頻閃攝影，這是一種借助電子閃光燈的連續(xù)閃光，在畫面上記錄物體的連續(xù)運(yùn)動過程。**因?yàn)橐凰查g的動作，在頻閃的作用下，幾十個影像會同時出現(xiàn)在畫面上，所以可以展示出人肉眼無法看到運(yùn)動過程。

在短片里面，展示了不同物體的慢動作，比如雞蛋落在槳葉上被打碎的一瞬間，細(xì)針搓破氣泡的剎那等等。其中，在 4 分 30 秒的時候，展示了一只黑白小貓的舔奶過程。通過頻閃攝影，貓的高速舔奶瞬間以慢動作的方式展現(xiàn)了出來。

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不過這個視頻離解答貓是如何舔水的問題，還差得遠(yuǎn)呢！這畢竟只是一個短片，展示的只是一個抽象的過程，并沒有數(shù)據(jù)化的表述過程，算不上科學(xué)，要知道這可是科普文章。

Pedro M. Reis是一位物理學(xué)教授，他對貓如何舔水這個問題很感興趣，在看了上面介紹的頻閃攝影短片后，2010 年，他做了一個貓?zhí)蛩牧黧w力學(xué)研究。他先找來了 10 只貓，并用高速攝影機(jī)捕捉它們舔水的每一個細(xì)節(jié)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)來分析。

下面幾張圖展示的是高速攝影機(jī)拍下的貓?zhí)蛩^程：

圖片來源：參考文獻(xiàn)【1】

你會發(fā)現(xiàn)，在單次舔水的過程中，貓的舌尖并不是伸進(jìn)液體里把奶舀進(jìn)嘴里。而是將舌尖卷曲類似于一個平面，然后靠短暫地接觸液面，把水穩(wěn)定“帶”到 3 cm的高度，在水因?yàn)橹亓ψ饔孟聣嬛?，把嘴合上，把滯空的水柱含住。這么反反復(fù)復(fù)舔 11 次，便完成了喝水的過程。

下圖是貓?zhí)蛩念l率（舔的動作是從舌頭的伸出開始，到關(guān)上嘴巴），你可以看到舔的頻率是相當(dāng)穩(wěn)定的，大概是每隔 0.25 s舔一下。

圖片來源：參考文獻(xiàn)【1】

舔水的最大速度約是 78 cm/s（下圖）。

圖片來源：參考文獻(xiàn)【1】

水是如何被舌頭帶上來的呢？科學(xué)家認(rèn)為，當(dāng)舌頭以一定的速度接觸液體并離開的時候，水具有一定的粘性，動量的傳遞會讓一部分水因慣性帶離水面，就像汽車剎車的時候會把人甩出去一樣。上升過程中因?yàn)橛兄亓Γ纳仙俣炔粩鄿p慢，只能到達(dá)一定高度。在整個作用力分析中，粘滯力和毛細(xì)管力可以忽略不計。

所以說貓在舔水的時候，不是用舌頭把水舀進(jìn)嘴里，而是通過慣性，把水帶上來，再含住。而貓?zhí)蛩念l率剛剛好在慣性和重力之間進(jìn)行了完美的平衡，如果再快一點(diǎn)或者再慢一點(diǎn)都不能喝到最多的水。

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為了驗(yàn)證自己的想法是對的，即貓?zhí)蛩念l率是由重力和慣性決定的，科學(xué)家做了一個模型來復(fù)刻舔水瞬間，模型上圓盤的大小和貓舌頭接觸液面的面積大小一樣。這個模型會垂直接觸水的表面，通過改變接觸面的大小和速度，來觀察這兩個因素對被帶上來的水的體積的影響。

圖片來源：參考文獻(xiàn)【1】

然后科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，只有以貓?zhí)蛩乃俣群皖l率接觸并離開水面的時候，上升的水柱體積才是最大的。所以說，貓?zhí)蛩姆绞绞亲羁茖W(xué)的，雖然貓并不知道什么是科學(xué)。

然后科學(xué)家通過 Youtube 觀察了其他貓科動物，比如老虎、獅子、美洲獅等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)貓科動物的舔水都是有規(guī)律的，并且符合一個公式：

f = 4.5 M ^? 0.14 ，f 是頻率，M 是動物的質(zhì)量，單位是千克。公式可以簡單理解為，越重的貓咪，舔水的頻率越低。

02

狗是如何喝水的？

狗舔水可沒有貓咪那么優(yōu)雅了。同樣地，科學(xué)家也是通過高速攝影機(jī)對狗狗舔水進(jìn)行觀察。在高速攝影下，可以觀察到狗舔水的基本機(jī)制和貓差不多，都是舌尖向后彎曲，然后快速地接觸水面，把水給帶上來。

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圖片來源：參考文獻(xiàn)【2】

為了更清晰地看到水是如何進(jìn)入狗口中的，科學(xué)家甚至動用了 X 光機(jī)進(jìn)行拍攝。既然用了 X 光機(jī)，狗喝的水肯定也不是普通的水了，而是混合了鋇和奶的混合物。這下可以清晰地看到，狗也是利用慣性，用舌頭把水給“引”上來的。

圖片來源：參考文獻(xiàn)【2】

但狗舔水不同的地方是，狗舔水會把舌頭更深地伸入到水里面，再把舌頭縮回來的時候，這時就會濺出很多的水花。也因?yàn)楣诽蛩囝^進(jìn)入水更深，因此給人一種狗是用舌頭把水舀起來的錯覺。

總結(jié)一下，雖然貓和狗的舔水機(jī)制一樣，但狗舔水的時候，控制不好舌頭進(jìn)水的深度，會打出一個水花，這時候就有可能搞得自己和地板都濕漉漉的；而貓?zhí)蛩臅r候，則會是相對穩(wěn)定的水柱，動作顯得很干凈。打個比方，如果說貓咪是跳水運(yùn)動員，壓得住水花，那么狗子就是一個普通人跳水。

看來，貓比狗優(yōu)雅是真的科學(xué)，喝水壓水花就可以看得出來。

參考文獻(xiàn)：

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.

本文由科普中國出品，蘇澄宇制作，中國科學(xué)院計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心監(jiān)制

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標(biāo)簽： 參考文獻(xiàn) 亂世佳人 貓科動物