Lug 3

"Cadono sempre in piedi": 1° pillola di storia

Questo è il terzo articolo della serie "Il fantastico mondo del gatto"

Se vogliamo dare rilevanza scientifica alla leggenda secondo la quale il gatto acquisì la capacità di cadere sempre in piedi grazie alla benedizione ricevuta da Maometto dopo avergli salvato la vita uccidendo il serpente che stava per morderlo, possiamo considerare il caso chiuso ed evitare di raccontare gli sforzi che, a partire dal '700, molti scienziati hanno profuso per comprendere le cause di questo apparente paradosso fisico. Ma, siccome siamo dei miscredenti e pure un pochino eretici, non ce ne voglia Maometto, ma li racconteremo!

Prima di andare avanti, però, non possiamo esimerci dal ricordare il triste contributo di René Descartes (1596 - 1650), meglio conosciuto come Cartesio (sì, proprio lui, quello del celeberrimo "cogito, ergo sum") che, volendo dimostrare che gli animali erano privi di anima, condusse esperimenti che preferiamo non descrivere. Tra questi, pare che i meno crudeli fossero quelli del lancio del gatto dalla finestra per vedere se mostrasse segni di paura: per fortuna, non essendo la finestra di Cartesio particolarmente alta, sembra che tutti i felini siano sopravvissuti all'esperimento (dopodiché siano fuggiti alla ricerca di un umano meno... disumano!).

Primo modello (errato) di teoria sul raddrizzamento aereo del gatto

I primi studi documentati sul raddrizzamento del gatto in caduta libera sono opera di Antoine Parent (1666 - 1716), un brillante ma misconosciuto matematico francese che, dopo essersi appassionato alla matematica da ragazzino, la lasciò momentaneamente per laurearsi in giurisprudenza, per poi tornare all'antico amore, riuscendo finalmente, nel 1699, a conquistare una posizione accademica stabile che gli consentì di dare libero sfogo alla sua versatilità. Si occupò, infatti, di ricerche in vari campi del sapere, tra cui botanica, chimica, matematica, fisica, praticamente tutto ciò che stuzzicava il suo interesse, senza, tuttavia, lasciare in eredità ai posteri contributi significativi per il progresso scientifico. Ironia della sorte, l'unico contributo per il quale non è caduto nel completo oblìo, ovvero il primo tentativo di spiegazione fisica del riflesso di raddrizzamento felino, è completamente... SBAGLIATO!

Fervente ammiratore di Archimede e del suo celebre "principio", assimilando l'aria ad un fluido e il gatto ad una sfera immersa in tale fluido, ne dedusse che per il micio volante era sufficiente inarcare la schiena per spostare il proprio centro di gravità (o centro di massa) e provocare la rotazione.

Parent non poteva saperlo, ma tale strategia, inapplicabile per il gatto in quanto la spinta idrostatica dell'aria è trascurabile rispetto alla gravità, è invece più che valida per il paracadutista che, se si ritrova accidentalmente in caduta libera con la schiena rivolta verso il basso, dovrà inarcarla per cambiare posizione, sotto l'effetto della resistenza dell'aria. Insomma, povero Parent... è nato troppo presto!

Il problema è che la sua spiegazione fu talmente convincente, da far sì che la questione venisse archiviata come risolta per ben duecento anni, prima di essere rimessa in discussione (più avanti scopriremo perché...).

Appare, quindi, abbastanza singolare l'interesse per l'argomento dimostrato da una delle menti più brillanti del XIX secolo, ovvero colui che comprese che elettricità e magnetismo non erano altro che due facce della stessa medaglia, imprimendo, così, una svolta epocale al progresso scientifico. Stiamo parlando di James Clerk Maxwell (1831 - 1879), il padre dell'Elettromagnetismo.

Probabilmente qualcosa non lo convinceva nella spiegazione comunemente accettata e, quando era ancora studente al Trinity College, condusse alcuni innocui esperimenti facendo cadere gatti su un materasso da pochi centimetri di altezza.

"...imprimendo [al gatto] una rotazione iniziale di varie entità, si convinse che l'animale sfruttasse istintivamente la conservazione del momento angolare, allungando il corpo se la rotazione era tanto veloce che altrimenti sarebbe caduto a testa in giù, o raccogliendosi se ruotava troppo lentamente"

Queste parole non le ha scritte Maxwell, ma compaiono nel suo necrologio pubblicato su Nature, ad opera dell'amico (e fisico scozzese) Peter Guthrie Tait. E' lecito pensare che, se Maxwell fosse stato davvero convinto di questa soluzione, l'avrebbe divulgata quando era in vita. Invece non lo fece mai, probabilmente perché si rendeva conto che era, se non totalmente sbagliata, quantomeno incompleta, dal momento che era applicabile solo al caso del gatto che si spinge via da un oggetto fisso.

Ma come farebbe il micio a sapere la giusta rotazione da imprimere per raddrizzarsi? E come la mettiamo col micio cadente lasciato andare a zampe in su e senza imprimere alcuna rotazione iniziale? Secondo le leggi di Newton dovrebbe cadere di schiena... invece no, cade sempre in piedi. Maometto 1 - Newton 0? Aspetta a cantare vittoria, Maometto!

Intanto, però, l'autorevolezza della fonte fu più che sufficiente a far sì che la Comunità scientifica accettasse questa spiegazione e archiviasse di nuovo il caso come chiuso.

Se Maxwell avesse aspettato una ventina d'anni prima di passare a miglior vita, avrebbe avuto la possibilità di vedere ciò che gli occhi umani, da soli, fino a quel momento non avevano potuto vedere a causa dell'estrema velocità alla quale il fenomeno si verifica. Nel 1894, infatti, grazie al progresso della tecnica fotografica, il fisiologo Étienne-Jules Marey (1830 - 1904) pubblicò la prima "moviola" del raddrizzamento di un gatto in caduta libera.

La sequenza di foto, oltre a mostrare chiaramente che il micio volante comincia il raddrizzamento quando la caduta libera è già iniziata ed è lontano da qualunque oggetto che potrebbe usare per darsi una spintarella, mostra anche che non era stata una buona idea semplificare la questione assimilando il micio ad un corpo rigido... è vero che del senno di poi son piene le fosse, ma che questa esemplificazione fosse un tantino azzardata, lo si poteva capire anche senza bisogno di attendere i progressi delle tecniche fotografiche...

Attente osservazioni di laboratorio dimostrano senza ombra di dubbio che il corpo felino è tutt'altro che rigido.

A questo punto una nuova teoria, apparentemente compatibile con le immagini di Marey, si fece strada: la formulò il matematico francese Émile Guyou (1843 - 1915) e si basava sull'ipotesi che il gatto usasse le zampe anteriori e posteriori per controllare il momento d'inerzia della parte anteriore e posteriore del corpo:

Modello (errato) c.d. "Ritrai e gira" di teoria sul raddrizzamento aereo del gatto

In qualche modo si trascurava la conservazione del momento angolare che al momento dell'inizio della caduta poteva essere anche zero... La teoria apparve, comunque, convincente ed entrò di diritto nei manuali di fisica di fine '800. Ma non sopravvisse a lungo...

Nel frattempo Marey, grazie agli studi sul movimento (di animali, atleti, fluidi) resi possibili dalle sue macchine fotografiche ad alta velocitrà, oltre a diventare ricco e famoso, diede impulso alla nascita del cinema. Amadeo Peter Giannini ringrazia.

Fine della storia? Neanche per sogno! In realtà è appena cominciata... la prossima volta, per esempio, scopriremo come gli sviluppi scientifici indotti dallo studio del volo felino abbiano ispirato idee (e suscitato discussioni) sul modo in cui ruota la Terra.

 

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La fonte delle informazioni su cui si basano le nostre pillole di storia è il libro "Perché i gatti cadono sempre in piedi e altri misteri della Fisica" di Gregory G. Gbur, professore di Fisica alla University of North Carolina e grande amante dei gatti.

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