Greg Gburs nya bok från Yale University Press, "Fallande fel och grundläggande fysik, "tar ett konstigt ämne för en fysiker - kattens mysterier.

Eller kanske är det inte så konstigt. Gbur, professor i fysik och optisk vetenskap vid University of North Carolina i Charlotte och mångårig populärvetenskaplig bloggare ("Skulls in the Stars"), noterar att katter länge har fascinerat sina mänskliga ägare (eller mänskliga slavar, beroende på din synvinkel) med en av deras mer anmärkningsvärda supermakter-deras förmåga att vända i luften på mindre än en sekund för att landa på fötterna. Det är ett fenomen som verkar bryta mot fysikens grundläggande principer, och även idag, efter hundratals år av undersökning av mycket smarta människor, är ofullständigt förstådd av många.

I boken, Gbur visar att fenomenet som kallas "kattflippning, "har lockat människor att försöka förklara hur det är möjligt ... och har lett till en bred rad vetenskapliga undersökningar, teori, lärande och teknisk utveckling i processen. Boken utforskar vad som i huvudsak är huvudkursen i den fysikaliska vetenskapshistorien och visar läsaren hur vissa människors kattliknande nyfikenhet över svårförklarliga saker i världen har lärt oss att tänka vetenskapligt. Det visar också hur nuvarande förklaringar av den fysiska världen både kan begränsa hur vi ser världen, och utmana oss att hitta nya förklaringar som gör att vi kan se det bättre.

Det finns mycket i boken, så vi hade några frågor:

F:Varför katter? Varför vetenskap och katter? Finns det en historia här vi borde veta om?

Gbur:Mitt intresse för skärningspunkten mellan vetenskap och katter kom från att skriva blogginlägg. Jag har länge haft intresse för vetenskapshistorien, och för några år sedan stötte jag på en fotografisk studie från 1894 av en fallande katt, den första i sitt slag. Jag skrev om det då och följde upp med att göra lite mer forskning om fallande kattars fysik. Ju mer jag tittade, desto fler papper hittade jag om ämnet! Jag kan nu säga att fallande katter har studerats, på och av, i cirka 300 år, och räknar. Det fina med vetenskapen om fallande katter är att den berör ett antal mycket olika studieområden - inte bara fysik, men neurovetenskap, robotik, fotografi, och till och med rymdresor.

F:Vi får alla veta att katter "alltid landar på fötterna" och det verkar som att det borde finnas en enkel förklaring till hur det händer, höger? Eller har katter hemliga krafter?

Gbur:Det finns flera mekanismer som katter kan och använder för att vända och landa på fötterna. Den viktigaste, enligt min åsikt, kallas "böj och vrid, "där en katt böjer sig i midjan och motroterar kroppens övre och nedre halvor. Men naturen, i form av evolution, letar inte efter den enklaste lösningen, det letar efter den bästa lösningen, så någon enkel förklaring till kattvridning kommer att utelämna viktiga detaljer.

F:OK, "Cat flipping" är uppenbarligen inte ett enkelt fysikproblem, eftersom det tar dig en hel bok för att diskutera den. Folk kämpade för att förklara det på ett adekvat sätt ... Vad tog dem så lång tid? Vad gör detta så svårt att förstå?

Gbur:Min förklaring till varför det har tagit så lång tid för fysiken att komma överens om förklaringen till "kattflippning" är att vi, som forskare och människor, gillar att hitta enkla förklaringar till pussel ... och ibland, som katten, en enkel förklaring är otillräcklig. Fotografierna, som man skulle tro skulle ge ett definitivt svar, i stället agera som ett slags Rorschach -test:varje forskare ser på bilderna vad han vill se.

F:Det finns fortfarande många konkurrerande teorier om "kattflippning". Är inte en vetenskaplig förklaring nödvändigtvis bättre än en annan? Varför slåss forskare?

Gbur:Vanligtvis, forskare kämpar för att de brinner för ett ämne och är övertygade om att bevisen stöder deras förklaring. Om ämnet fortfarande inte är väl förstått, då lägger varje forskare i princip fram sitt starkaste argument om varför de tror att de har rätt. Ibland, fastän, det finns personliga och politiska konflikter som får forskare att slåss, för. Jag diskuterar en av dessa konflikter i boken, från 1890 -talet, när två italienska matematiker hamnade i ett mycket hett bråk om kattflippning.

F:Du tar flippande katter från perceptuella illusioner, stop motion vision analys och grundläggande mekanik för partikelvågsfysik, kvantkunnighet och sinnesböjande matematik ("geometrisk fas"?). Jag lämnas lite förvirrad och ifrågasätter verkligheten. Eller är vetenskapen allt detta leder till det huvud-exploderande slag?

Gbur:Ha! Väl, det visar sig att kattväxlingsproblemet är ett särskilt exempel på ett fysiskt fenomen som kallas anholonomi (vilket jag förklarar i boken), som kan anslutas till jordens vinglingar, ljusets beteende, och kvantpartiklarnas rörelse. Kattbläddringsproblemet är ett av de tidigaste exemplen på denna anholonomi. Så, genom att förstå hur en katt kan göra vad den gör, vi lär oss samtidigt några djupa hemligheter om hur mycket fysik fungerar.

F:Shakespeares Hamlet säger "Det finns fler saker i himmel och jord, Horatio, än vad du drömmer om i din filosofi. "Har han rätt? Är kattflippning något du tror vetenskapen verkligen kan förklara till slut?

Gbur:Jag tror att de viktiga detaljerna om kattbläddring redan är "helt" förklarade, som vi verkligen kan säga att det finns fyra drag som en katt kan använda för att vända. Men varje katt är annorlunda, och varje katt kan använda en något annorlunda kombination av dessa fyra drag för att vända sig själv. Så kanske vi behöver revidera och säga att "Det finns fler katter i himmel och jord?"

F:Efter att ha läst den här boken, Jag känner fortfarande att katter är mystiska. Jag får dem att stirra på mig, eller stirrar förbi mig ... ibland, det är lite oroande. Är katter magiska?

Gbur:Som en långvarig kattförälder, Jag blir ständigt förvånad över alla saker som mina katter räknar ut! De har mer intelligens än vad många människor inser. Å andra sidan, deras nyfikenhet får dem ofta till problem, det är därför de behöver en kattväxande reflex till att börja med! Jag säger ofta att "katter är smartare än vi tror, men mindre smart än de tror. "

F:Jag vet att du älskar katter. Har tittat på dem genom objektivet av all denna vetenskap gjort något för att ändra det?

Gbur:Jag älskar fortfarande katter lika mycket som jag någonsin har gjort! Jag har kommit att uppskatta, fastän, hur underbart de är konstruerade, i både kropp och själ. De är verkligen magnifika varelser. Förhoppningsvis förmedlar boken en del av den storheten.