Eine ungewöhnliche Studie hat Katzen von Social-Media-Lieblingen zu Objekten der physikalischen Forschung gemacht. Anxo Biasi, Forscher am Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) in Spanien, inspiriert von seiner eigenen Katze Eme, veröffentlichte im American Journal of Physics eine einzigartige Arbeit über die „Bewegungsgleichung der Katze“.
Der junge Physiker, der zuvor an der École normale supérieure in Paris forschte, ist über das La Caixa-Programm für junge Führungskräfte zum IGFAE gekommen. Sein Forschungsanliegen war es, „Physikwissen auf unterhaltsame Weise zu vermitteln und Studenten den Reiz der Physik näherzubringen“. Diese anfänglich als Aprilscherz gedachte Idee entwickelte sich zu einer seriösen wissenschaftlichen Publikation.
Basierend auf der täglichen Interaktion mit seiner Katze Eme, fasste Biasi sieben typische Verhaltensmuster zusammen und stellte die Hypothese auf: „Das Verhalten von Katzen scheint von einer Kraft beeinflusst zu werden, die von der Anwesenheit von Menschen ausgeht.“ In diesem Modell wird die Katze als ein nach den Newtonschen Gesetzen bewegtes Massenpunkt vereinfacht, dessen Bewegung von einem externen Potential beeinflusst wird, das durch die Anwesenheit des Menschen entsteht.
Die Gleichung berücksichtigt mehrere Faktoren: x(t) repräsentiert die Position der Katze zum Zeitpunkt t relativ zur Person an der Position (x=0), m steht für die Masse der Katze und ε ist ein Reibungskoeffizient, der die Müdigkeit der Katze berücksichtigt. Mit dieser Gleichung lassen sich Verhaltensmerkmale wie „Katzen hören nicht auf Zuruf“, „Ablenkbarkeit“ und „Bevorzugung bestimmter menschlicher Beine“ erklären.
Die Arbeit analysiert auch das charakteristische „Schnurren“ der Katze und beschreibt es als einen Stabilisierungsmechanismus. Wenn eine Katze schnurrt, wenn sie gestreichelt wird, neigt der Mensch dazu, weiterzustreichen, was einen positiven Feedback-Kreislauf erzeugt. Die Studie untersucht auch das berühmte „Zoomies“-Phänomen (die „verrückte halbe Stunde“), wobei eine Zufallsvariable in die Gleichung eingefügt wird, um diese plötzlichen, heftigen Bewegungen zu simulieren.
Diese Studie ist nicht nur unterhaltsam, sondern hat auch einen wichtigen pädagogischen Wert. Biasi betont, dass die Arbeit für Einführungskurse in die klassische Mechanik geeignet ist und zeigt, wie scheinbar komplexe und nicht zusammenhängende Verhaltensweisen mit einfachen physikalischen Gesetzen erklärt werden können. Durch ein leicht verständliches dynamisches Modell wird das Verständnis abstrakter Konzepte für Lernende vereinfacht.
Diese innovative Forschung erlaubt uns nicht nur ein völlig neues Verständnis des Katzenverhaltens, sondern zeigt auch die Kraft der Physik bei der Erklärung alltäglicher Phänomene. Wie Biasi sagt: „Physik muss nicht unbedingt die tiefsten Geheimnisse des Universums erforschen, manchmal ist es auch interessant, sie auf das tägliche Leben anzuwenden!“
Referenzen: https://phys.org/news/2024-10-physicist-cat-reveal-equation-motion.html
