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I gatti sono davvero liquidi?

Articolo di Redazione

24 gennaio 2025 9:30

Il giorno di Capodanno di circa 15 anni fa, abbiamo trascorso ore a cercare il nostro gatto. I fuochi d'artificio avevano spaventato così tanto il povero animale che si era nascosto da qualche parte. Abbiamo cercato tutti i suoi posti preferiti senza successo. Il felino sembrava essere scomparso. Ma a un certo punto, siamo rimasti stupiti nel vedere qualcosa di nero e soffice strisciare fuori da una lunga e stretta apertura sotto il nostro camino. Tigrou, il nostro gatto domestico, si era nascosto in uno spazio apparentemente troppo stretto perché la creatura ci entrasse.

Molte altre persone hanno fatto osservazioni simili. I meme che si riferiscono ai gatti come liquidi circolano online da diversi anni. E hanno attirato l'attenzione del fisico Marc-Antoine Fardin del Jacques Monod Institute, ora alla Paris City University e al Centro nazionale francese per la ricerca scientifica. "Trascorro un po' di tempo su Internet", ha detto in un discorso TEDx del 2019 , "per scopi di ricerca, ovviamente". Nella primavera del 2014, Fardin ha iniziato a studiare scientificamente il comportamento fluido dei gatti , un passatempo che gli ha permesso di evitare il suo vero lavoro. "Questa procrastinazione in realtà ha portato a un certo successo", ha spiegato nel suo discorso. "Mi ha fatto vincere il premio Ig Nobel per la fisica, che premia la ricerca che ti fa ridere e pensare".

C'è più di un modo di pensare agli stati della materia, come liquidi e solidi. Ad esempio, a scuola potresti aver imparato che le molecole all'interno di un solido sono strettamente impacchettate insieme in posizioni fisse, mentre quelle in un liquido si muovono più liberamente l'una intorno all'altra.
Ma la ricerca di Fardin si basa sulla scienza della dinamica dei fluidi, o reologia. In questo campo, gli oggetti che hanno un volume costante e una forma fissa sono solidi. Al contrario, il volume delle sostanze liquide rimane lo stesso, ma la loro forma può cambiare. Quest'ultimo criterio sembra applicarsi ai gatti: nonostante un volume costante, possono piegarsi a loro piacimento per riempire un contenitore come una scatola di cartone o un lavandino. Ciò significa che i gatti dovrebbero essere classificati come liquidi, giusto?

La domanda a cui rispondere non è così facile. "Se aspettiamo abbastanza a lungo, alla fine tutto scorre. Questo è il motto della reologia", ha detto Fardin durante il suo discorso TEDx. Ad esempio, l'asfalto solido di una strada in pendenza continua a scorrere molto lentamente, cosa che può essere osservata dopo diversi anni o decenni. Anche i solidi possono deformarsi se viene applicata loro una pressione sufficiente. D'altra parte, anche i liquidi possono avere proprietà solide. Il ketchup, ad esempio, scorre fuori da una bottiglia di vetro aperta solo dopo che è stata agitata più volte.

Cos'è un liquido?
La definizione di liquido data in precedenza non è quindi del tutto valida. Ciò che è liquido dipende chiaramente da quanto a lungo si osserva qualcosa. I reologi usano quindi un valore chiamato numero di Deborah (De), che dipende in parte dal tempo di osservazione (T), per indicare quanto è liquido un oggetto. In linea di principio, più piccolo è il numero di Deborah, più liquida è la sostanza.

Oltre al tempo di osservazione , il numero di Deborah dipende anche dal cosiddetto tempo di rilassamento (?), il tempo che impiega un fluido ad adattare la sua forma. Se versi dell'acqua in un bicchiere, lo riempie molto rapidamente, quindi il tempo di rilassamento è molto breve. Con un liquido viscoso come il miele, invece, devi aspettare di più. Impostando il tempo di rilassamento e il tempo di osservazione nel rapporto ? ? T , ottieni il numero di Deborah. Per valori inferiori a 1, i materiali sono considerati liquidi. Se il numero di Deborah è maggiore o uguale a 1 , invece, si dice che sono solidi.
Più a lungo osservi qualcosa, più piccolo diventa il numero di Deborah e più fluido appare. Le montagne sono indiscutibilmente solide per noi. Durante una vita umana, non è possibile rilevare alcun comportamento di flusso. Ma nel corso di milioni di anni, questo cambia. Infatti, il nome del numero di Deborah deriva da un verso in una sezione dell'Antico Testamento nota come "Canto di Deborah". (Sebbene le traduzioni varino, la versione di Re Giacomo è: "Le montagne si sciolsero davanti al Signore.").

Gatti e liquidi condividono molte caratteristiche
Tuttavia, si possono effettuare studi reologici, che rivelano le numerose caratteristiche liquide dei gatti. Per calcolare il numero di Deborah dei gatti, bisogna determinare il loro tempo di rilassamento. Questo varia da animale ad animale, a seconda della razza, dell'età e così via. I gattini giovani, ad esempio, possono avere un tempo di rilassamento più lungo perché si agitano molto. Possono volerci ore prima che si calmino e adattino la loro forma all'ambiente.
Questa variabilità difficilmente escludeva i gatti dallo stato liquido. Molti fluidi familiari presentano tempi di rilassamento che variano in base al loro ambiente. L'acqua forma goccioline su superfici repellenti come il Teflon, mentre si diffonde facilmente su altre superfici.

In un lavoro pubblicato sulla rivista Rheology Bulletin nel 2014, Fardin aveva proposto che il tempo di rilassamento dei gatti giovani adulti sia compreso tra un secondo e un minuto. Questa stima consente di calcolare il numero di Deborah: se, ad esempio, un gatto si infila in una piccola scatola di cartone entro cinque secondi e viene osservato per un minuto, allora De = 0,0833.... Questo è significativamente inferiore a 1: il gatto sta chiaramente esibendo un comportamento fluido.

Come ha sottolineato Fardin nel suo articolo, i gatti condividono altre proprietà con i liquidi. Ad esempio, hanno uno stress di snervamento, il che significa che deve essere applicata una quantità minima di forza prima che fuoriescano da un contenitore. Lo stesso vale per il ketchup in una bottiglia di plastica, che deve essere spremuto fuori. Inoltre, i gatti, come un fluido, adattano il loro corpo al contenitore in cui entrano in modo da riempirlo completamente. Un'altra caratteristica che i gatti condividono con alcuni liquidi è la loro elevata tensione superficiale, che entra in gioco quando premono dentro o fuori da un piccolo contenitore.
Fardin era anche interessato ad altre proprietà di flusso dei gatti, come ad esempio se potessero creare turbolenza. Ma i gatti, ha osservato nel suo articolo, rientrano in una classe di "materiali biologicamente attivi" insieme a batteri, stormi e banchi, che hanno "una loro forza motrice" e sono quindi difficili da valutare in questo modo.

"In conclusione, c'è ancora molto lavoro da fare, ma i gatti si stanno dimostrando un ricco sistema modello per la ricerca reologica", ha scritto Fardin.
La biologia offre una prospettiva diversa su questa questione. Dal punto di vista delle scienze della vita, questi animali assomigliano a un liquido, molto più di altre creature come gli esseri umani, a causa della loro clavicola mobile (e talvolta mancante). Una volta che la loro testa passa attraverso un'apertura, il resto del corpo può facilmente seguirla. Ecco come Tigrou è fluito nello stretto spazio sotto il nostro camino.

(Manon Bischoff su Scientific American del 23/01/2025)

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