Bùi Minh Nhật
Intern Writer
Mèo thực hiện cái gọi là "phản xạ điều chỉnh". Mèo khéo léo sử dụng các lực vật lý để xoay cơ thể và tránh mọi chấn thương do rơi tự do. Làm thế nào mà mèo có thể làm được điều này, và bạn cũng có thể làm được không?
Mèo cực kỳ nhanh nhẹn và linh hoạt. Chúng có thể chui vào những nơi chật hẹp và nhảy lên những độ cao tưởng chừng như không thể. Tuy nhiên, chúng vẫn thoát ra an toàn sau những nỗ lực mạo hiểm như vậy, luôn hạ cánh bằng bốn chân.
Nhưng chúng làm điều này bằng cách nào? Và liệu mèo có phải là loài động vật duy nhất có siêu năng lực bất tử như vậy không?
Étienne Jules Marey là một nhà khoa học như vậy. Năm 1894, Marey đã cố gắng hiểu động lực học của một con mèo đang rơi bằng cách thả một con mèo lộn ngược và chụp một loạt hình ảnh bằng kỹ thuật chụp ảnh thời gian. Chụp ảnh thời gian là phương pháp chụp một loạt các giai đoạn chuyển động.
Với sự trợ giúp của kỹ thuật chụp ảnh này, ông đã chụp được những giai đoạn chuyển động rơi liên tiếp của con mèo và công bố chúng trên tạp chí Nature .
Những bức ảnh chụp một con mèo rơi của Étienne Jules Marey, 1894 (Nguồn ảnh: Etienne-Jules Marey/Wikimedia Commons)
Trước đây, một số người tin rằng mèo sẽ đẩy vào tay người thả nó để lật ngược cơ thể, nhưng những bức ảnh của Marey cho thấy điều ngược lại. Con mèo không quay khi bắt đầu rơi, mà thay vào đó là lật ngược giữa lúc rơi tự do. Điều này có nghĩa là con mèo có được mô men động lượng khi rơi tự do…
Nhưng điều đó lại trái ngược với định luật vật lý!
Theo Định luật chuyển động của Newton, không vật thể nào có thể thay đổi chuyển động trừ khi có một lực bên ngoài tác động vào nó, vậy làm sao mèo có thể thách thức vật lý?
Để xoay người lại, mèo cần một lực bên ngoài tác động theo hướng khác, để mèo có thể lật người và hướng chân xuống đất. Vì mèo đang lơ lửng trên không trong khi rơi, nên không có lực bên ngoài nào có thể giúp mèo lật. Thay vào đó, mèo tự giúp mình bằng cách vặn các cơ cơ thể để xoay.
Mèo và tắc kè định hướng lại cơ thể thông qua việc bảo toàn mômen động lượng.
Hình ảnh của Marey cho thấy con mèo cong lưng khi bắt đầu rơi. Điều này thực sự chia cơ thể con mèo thành hai phần khác nhau. Để hiểu được vấn đề mèo rơi, chúng ta cần xem phần trên và phần sau của con mèo như hai hình trụ cứng có trục quay khác nhau.
Con mèo uốn cong nó trở lại lúc đầu để về cơ bản tạo thành hai phân đoạn khác nhau của cơ thể - nửa trên và nửa dưới - có trục quay khác nhau
Con mèo bắt đầu xoay đầu về phía máy ảnh với hai chân sau duỗi ra, đồng thời kéo hai chân trước vào. Bạn có thể đã thấy những người trượt băng nghệ thuật kéo tay vào trong khi quay. Bằng cách kéo tay vào, họ tăng vận tốc góc, giúp họ quay nhanh hơn. Mèo áp dụng nguyên lý tương tự khi ngã.
Khi phần trước của cơ thể mèo quay quanh eo khoảng 180°, phần sau của cơ thể mèo quay theo hướng ngược lại khoảng -5° để ngăn tổng mô men động lượng thay đổi. Do đó, mô men động lượng kết quả bằng không, vì độ quay ngược của hai phần riêng biệt của mèo triệt tiêu lẫn nhau.
Đầu tiên, con mèo xoay nửa thân trước bằng cách co hai chân trước lại, sau đó căn chỉnh lại phần thân sau bằng cách co hai chân sau lại và xoay thân để cuối cùng hướng mặt xuống đất
Khi đầu và chân trước hướng xuống đất, mèo duỗi chân trước ra trong khi co chân sau lại. Điều này cho phép chân sau bắt kịp chân trước. Do đó, bằng cách đảo ngược quá trình, mèo có thể xoay phần sau và căn chỉnh nó với phần trước.
Với cả bốn chân hướng xuống đất, mèo có thể tiếp đất an toàn và êm ái.
Thật đáng buồn, con người chúng ta không được ban tặng siêu năng lực tuyệt vời này. Mặc dù vậy, con người vẫn biểu hiện một dạng phản xạ chỉnh lại tư thế gọi là phản xạ chỉnh lại tư thế . Chúng bao gồm phản xạ chỉnh lại thị giác, phản xạ chỉnh lại tư thế mê cung và phản xạ chỉnh lại cổ, chỉ kể đến một vài phản xạ. Những phản xạ này có thể không cứu sống chúng ta nếu chúng ta bị ngã, nhưng chúng chắc chắn giúp chúng ta duy trì định hướng cơ thể và tư thế thích hợp.
Tuy nhiên, phản xạ tự điều chỉnh ở mèo không khiến chúng miễn nhiễm với những nguy hiểm nghiêm trọng khi rơi từ độ cao lớn. Theo một nghiên cứu, 96,5% mèo sống sót sau khi rơi từ trên cao. Tuy nhiên, mặc dù chúng sống sót sau cú ngã, nhiều con mèo vẫn bị gãy xương và những thay đổi vĩnh viễn về sức khỏe thể chất. Điều này cho thấy rằng mặc dù chúng có khả năng phản ứng tự điều chỉnh nhanh chóng, nhưng mèo không phải lúc nào cũng hoàn toàn bình phục sau khi bị ngã!
Mèo cực kỳ nhanh nhẹn và linh hoạt. Chúng có thể chui vào những nơi chật hẹp và nhảy lên những độ cao tưởng chừng như không thể. Tuy nhiên, chúng vẫn thoát ra an toàn sau những nỗ lực mạo hiểm như vậy, luôn hạ cánh bằng bốn chân.
Nhưng chúng làm điều này bằng cách nào? Và liệu mèo có phải là loài động vật duy nhất có siêu năng lực bất tử như vậy không?
Thí nghiệm mèo rơi của Marey
Các nhà khoa học thế kỷ 19 đã rất bối rối trước khả năng đảo ngược hướng cơ thể của một số loài động vật khi rơi, chẳng hạn như hiện tượng khét tiếng của loài mèo.Étienne Jules Marey là một nhà khoa học như vậy. Năm 1894, Marey đã cố gắng hiểu động lực học của một con mèo đang rơi bằng cách thả một con mèo lộn ngược và chụp một loạt hình ảnh bằng kỹ thuật chụp ảnh thời gian. Chụp ảnh thời gian là phương pháp chụp một loạt các giai đoạn chuyển động.
Với sự trợ giúp của kỹ thuật chụp ảnh này, ông đã chụp được những giai đoạn chuyển động rơi liên tiếp của con mèo và công bố chúng trên tạp chí Nature .
Những bức ảnh chụp một con mèo rơi của Étienne Jules Marey, 1894 (Nguồn ảnh: Etienne-Jules Marey/Wikimedia Commons)
Trước đây, một số người tin rằng mèo sẽ đẩy vào tay người thả nó để lật ngược cơ thể, nhưng những bức ảnh của Marey cho thấy điều ngược lại. Con mèo không quay khi bắt đầu rơi, mà thay vào đó là lật ngược giữa lúc rơi tự do. Điều này có nghĩa là con mèo có được mô men động lượng khi rơi tự do…
Nhưng điều đó lại trái ngược với định luật vật lý!
Theo Định luật chuyển động của Newton, không vật thể nào có thể thay đổi chuyển động trừ khi có một lực bên ngoài tác động vào nó, vậy làm sao mèo có thể thách thức vật lý?
Mèo xoay cơ thể như thế nào khi rơi?
Khi bắt đầu rơi, con mèo nằm ngửa với bốn chân hướng lên trời, trong khi lưng hướng xuống đất. Lực duy nhất tác động lên con mèo là lực hấp dẫn, theo phương thẳng đứng.Để xoay người lại, mèo cần một lực bên ngoài tác động theo hướng khác, để mèo có thể lật người và hướng chân xuống đất. Vì mèo đang lơ lửng trên không trong khi rơi, nên không có lực bên ngoài nào có thể giúp mèo lật. Thay vào đó, mèo tự giúp mình bằng cách vặn các cơ cơ thể để xoay.
Phản xạ điều chỉnh
Để bảo vệ cơ thể và tránh mọi thương tích do rơi tự do, một số loài động vật tự xoay mình giữa không trung để hạ cánh an toàn bằng chân. Khả năng định hướng lại cơ thể của động vật khi rơi được gọi là phản xạ điều chỉnh tư thế . Phản xạ điều chỉnh tư thế trên không này đã được ghi nhận ở nhiều loài động vật có vú, bao gồm mèo, chuột lang, thỏ, chuột và linh trưởng.Mèo và tắc kè định hướng lại cơ thể thông qua việc bảo toàn mômen động lượng.
Hình ảnh của Marey cho thấy con mèo cong lưng khi bắt đầu rơi. Điều này thực sự chia cơ thể con mèo thành hai phần khác nhau. Để hiểu được vấn đề mèo rơi, chúng ta cần xem phần trên và phần sau của con mèo như hai hình trụ cứng có trục quay khác nhau.
Con mèo uốn cong nó trở lại lúc đầu để về cơ bản tạo thành hai phân đoạn khác nhau của cơ thể - nửa trên và nửa dưới - có trục quay khác nhau
Con mèo bắt đầu xoay đầu về phía máy ảnh với hai chân sau duỗi ra, đồng thời kéo hai chân trước vào. Bạn có thể đã thấy những người trượt băng nghệ thuật kéo tay vào trong khi quay. Bằng cách kéo tay vào, họ tăng vận tốc góc, giúp họ quay nhanh hơn. Mèo áp dụng nguyên lý tương tự khi ngã.
Khi phần trước của cơ thể mèo quay quanh eo khoảng 180°, phần sau của cơ thể mèo quay theo hướng ngược lại khoảng -5° để ngăn tổng mô men động lượng thay đổi. Do đó, mô men động lượng kết quả bằng không, vì độ quay ngược của hai phần riêng biệt của mèo triệt tiêu lẫn nhau.
Đầu tiên, con mèo xoay nửa thân trước bằng cách co hai chân trước lại, sau đó căn chỉnh lại phần thân sau bằng cách co hai chân sau lại và xoay thân để cuối cùng hướng mặt xuống đất
Khi đầu và chân trước hướng xuống đất, mèo duỗi chân trước ra trong khi co chân sau lại. Điều này cho phép chân sau bắt kịp chân trước. Do đó, bằng cách đảo ngược quá trình, mèo có thể xoay phần sau và căn chỉnh nó với phần trước.
Với cả bốn chân hướng xuống đất, mèo có thể tiếp đất an toàn và êm ái.
Thật đáng buồn, con người chúng ta không được ban tặng siêu năng lực tuyệt vời này. Mặc dù vậy, con người vẫn biểu hiện một dạng phản xạ chỉnh lại tư thế gọi là phản xạ chỉnh lại tư thế . Chúng bao gồm phản xạ chỉnh lại thị giác, phản xạ chỉnh lại tư thế mê cung và phản xạ chỉnh lại cổ, chỉ kể đến một vài phản xạ. Những phản xạ này có thể không cứu sống chúng ta nếu chúng ta bị ngã, nhưng chúng chắc chắn giúp chúng ta duy trì định hướng cơ thể và tư thế thích hợp.
Phần kết luận
Một con mèo ở New York đã từng rơi từ tầng 32 xuống bê tông, chỉ để lại một chiếc răng bị sứt và phổi bị xẹp. Con mèo đã sẵn sàng trở về nhà sau 48 giờ. Phản xạ tự đứng dậy đã trở thành một ân huệ cứu mạng thực sự cho loài mèo trên toàn thế giới.Tuy nhiên, phản xạ tự điều chỉnh ở mèo không khiến chúng miễn nhiễm với những nguy hiểm nghiêm trọng khi rơi từ độ cao lớn. Theo một nghiên cứu, 96,5% mèo sống sót sau khi rơi từ trên cao. Tuy nhiên, mặc dù chúng sống sót sau cú ngã, nhiều con mèo vẫn bị gãy xương và những thay đổi vĩnh viễn về sức khỏe thể chất. Điều này cho thấy rằng mặc dù chúng có khả năng phản ứng tự điều chỉnh nhanh chóng, nhưng mèo không phải lúc nào cũng hoàn toàn bình phục sau khi bị ngã!
