Sie wagen es, sich in jede noch so enge Stelle zu zwängen. Sind Katzen eigentlich flüssig?

Leviathan Press:

Katzenbesitzer wissen um die Flexibilität der Katzen, die sich besonders anschaulich in den Werken des Malers Utagawa Kuniyoshi widerspiegelt:

Die Fähigkeit der Katzen, sich zu verwandeln und ihren Körper anzupassen, um in verschiedene Behälter zu passen, ist für uns Menschen wirklich beschämend. Ein Oktopus kann ganz einfach durch eine enge Lücke oder ein Loch schlüpfen, aber er ist schließlich ein wirbelloses Tier – wie schaffen Katzen, die Wirbeltiere sind, das?

Am Neujahrstag vor etwa 15 Jahren verbrachten wir Stunden damit, nach meiner Katze zu suchen. Das Feuerwerk erschreckte die armen kleinen Tiere so sehr, dass sie sich versteckten. Wir haben alle Orte abgesucht, an denen es sich gerne aufhielt, konnten es aber nicht finden. Es schien, als wäre die Katze einfach aus dem Nichts verschwunden. Doch an einem Punkt waren wir überrascht, eine dunkle, haarige Masse aus einem langen, schmalen Spalt unter dem Kamin hervorkriechen zu sehen.

Es stellte sich heraus, dass sich unsere Katze Tigrou an einem Ort versteckt hatte, der völlig unerreichbar schien. Viele Menschen haben ähnliche Erfahrungen gemacht. In den letzten Jahren hat sich das Meme „Katze ist flüssig“ im Internet verbreitet und viel Aufmerksamkeit erregt. Marc-Antoine Fardin, Physiker an der Universität Paris-Ville und am französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung in Frankreich, ist einer derjenigen, die sich von den Memes angezogen fühlen.

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„Ich würde einige Zeit online verbringen“, sagte er in einem TEDx-Vortrag im Jahr 2019, „natürlich zu Forschungszwecken.“ Im Frühjahr 2014 begann Fardan, das Flüssigkeitsverhalten von Katzen aus wissenschaftlicher Perspektive zu untersuchen – seine Art, seinem regulären Job zu entfliehen.[1] „Dieses Zögern hat tatsächlich zu einer Art Erfolg geführt“, erklärte er in seiner Rede. „Dafür habe ich den Ig-Nobelpreis für Physik erhalten, eine Auszeichnung für ‚Erst lachen, dann denken‘.“

Was ist Liquid?

Die Aggregatzustände von Materie, beispielsweise Feststoffe und Flüssigkeiten, können aus vielen Perspektiven verstanden werden. Beispielsweise haben Sie in der Schule vielleicht gelernt, dass die Moleküle von Feststoffen dicht gepackt und an ihrem Platz gehalten werden, während sich die Moleküle von Flüssigkeiten frei umeinander bewegen können.

Fardans Forschung basiert jedoch auf der Wissenschaft der Fluiddynamik oder Rheologie . In diesem Bereich werden Objekte mit festem Volumen und fester Form als Festkörper betrachtet. Im Gegensatz dazu behalten flüssige Substanzen ihr Volumen, ihre Form kann sich jedoch ändern. Auf Katzen trifft das letztere Kriterium zu: Trotz ihres konstanten Volumens können sie ihren Körper so verbiegen, dass er in Behälter wie Kartons oder Waschbecken passt. Bedeutet dies, dass Katzen als Flüssigkeiten eingestuft werden sollten?

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Diese Frage ist nicht leicht zu beantworten. „Wenn man lange genug wartet, fließt irgendwann alles. Das ist das Motto der Rheologie“, sagte Fardan in seinem TEDx-Vortrag. Beispielsweise fließt fester Asphalt auf einer geneigten Straßenoberfläche sehr langsam, was auch nach Jahrzehnten noch zu beobachten ist. Auch Feststoffe können sich verformen, wenn genügend Druck ausgeübt wird. Andererseits können Flüssigkeiten auch feste Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise fließt Ketchup erst heraus, wenn die Flasche mehrmalig geschüttelt wird.

Daher war die bisherige Definition von Flüssigkeit nicht ganz zutreffend. Was flüssig ist, hängt offensichtlich davon ab, wie lange man es betrachtet. Rheologen verwenden daher einen Wert namens Deborah-Zahl, um die Fließfähigkeit eines Objekts anzugeben. Grundsätzlich gilt: Je kleiner die Deborah-Zahl, desto flüssiger ist die Substanz.

Die Deborah-Zahl hängt neben der Beobachtungszeit (T) auch von der sogenannten Relaxationszeit (τ) ab, also der Zeit, die die Flüssigkeit benötigt, um ihre Form anzunehmen.

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Wenn Sie Wasser in eine Tasse gießen, füllt sich die Tasse sehr schnell mit Wasser, sodass die Entspannungszeit sehr kurz ist. Bei dickeren Flüssigkeiten wie Honig müssen Sie länger warten. Durch Kombinieren des Verhältnisses der Relaxationszeit zur Beobachtungszeit, τ/T, wird die Deborah-Zahl ermittelt. Wenn die Deborah-Zahl kleiner als 1 ist, wird die Substanz als Flüssigkeit betrachtet. Wenn die Deborah-Zahl größer oder gleich 1 ist, gilt sie als fest.[2] Je länger die Beobachtungszeit, desto kleiner wird die Deborah-Zahl und desto flüssiger erscheint das Material.

Für uns sind Berge zweifellos fest. Ihr Fließverhalten lässt sich im Zeitrahmen eines Menschenlebens nicht beobachten. Aber im Laufe von Millionen von Jahren ändert sich dies. Tatsächlich hat die Debora-Nummer ihren Namen von einer Zeile im Alten Testament, die als „Lied der Debora“ bekannt ist. „Die Berge schmolzen in der Gegenwart des Herrn“, heißt es im Text. Deborah erinnert uns daran, dass die Einstufung von Katzen als Flüssigkeiten – bzw. die Definition einer Flüssigkeit – davon abhängt, wie lange man sie beobachtet.

Was Katzen und Flüssigkeiten gemeinsam haben Dennoch können rheologische Studien durchgeführt werden, die viele der Flüssigkeitseigenschaften von Katzen aufdecken.

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Um die Deborah-Zahl einer Katze zu berechnen, müssen Sie zunächst ihre Entspannungszeit bestimmen. Dies variiert unter anderem je nach Rasse und Alter des Tieres. Beispielsweise können Kätzchen längere Entspannungsphasen haben, da sie häufig herumzappeln und mehrere Stunden brauchen, um sich zu beruhigen und ihren Körper an die Form ihrer Umgebung anzupassen.

In seinem Vortrag wies Fardan darauf hin, dass auch die Form des Behälters oder der Umgebung wichtig sei. Beispielsweise kann es sein, dass eine Katze auf dem Schoß ihres Besitzers schneller entspannt als in einem Transportkäfig auf dem Weg zum Tierarzt. Dieser Unterschied negiert nicht die Identität der Katze als Flüssigkeit. Die Relaxationszeiten vieler gängiger Flüssigkeiten variieren auch je nach Umgebung. Auf hydrophoben Oberflächen wie Teflon bildet Wasser Tropfen, auf anderen Oberflächen verteilt es sich jedoch leicht.

In einer 2014 im Rheology Bulletin veröffentlichten Studie schlug Fardan vor, dass die Entspannungszeit bei jungen erwachsenen Katzen zwischen etwa 1 Sekunde und 1 Minute liegt. Mit dieser Schätzung lässt sich die Deborah-Zahl berechnen: Angenommen, eine Katze quetscht sich in 5 Sekunden in einen kleinen Pappkarton und wird 1 Minute lang beobachtet, dann beträgt die Deborah-Zahl De=0,0833... Dieser Wert ist deutlich kleiner als 1: Dies deutet darauf hin, dass die Katzen eindeutig ein flüssiges Verhalten zeigen.

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Wie Fardan in seinem Artikel hervorhebt, haben Katzen noch weitere Eigenschaften mit Flüssigkeiten gemeinsam. Sie weisen beispielsweise eine Fließgrenze auf, was bedeutet, dass sie erst nach Einwirkung einer bestimmten Mindestkraft aus ihrem Behälter „fließen“. Dies ist vergleichbar mit Ketchup in einer Plastikflasche, bei der Sie die Flasche drücken müssen, damit der Ketchup herauskommt.

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Darüber hinaus passen Katzen, genau wie Flüssigkeiten, ihren Körper an die Form des Behälters an, in den sie eindringen, und füllen ihn so vollständig aus. Eine weitere Eigenschaft, die Katzen mit bestimmten Flüssigkeiten teilen, ist eine hohe Oberflächenspannung, die besonders deutlich wird, wenn sie sich in kleine Behälter hinein oder aus ihnen heraus zwängen. Fardan interessiert sich auch für andere Strömungseigenschaften von Katzen, etwa ob sie Turbulenzen erzeugen können. Er weist in seinem Artikel jedoch darauf hin, dass Katzen zu einer Kategorie „biologisch aktiver Substanzen“ gehören, die wie Bakterien, Vogelschwärme und Fischschwärme „ihre eigene Dynamik aufweisen“ und daher auf diese Weise schwer zu bewerten sind.

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„Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in Zukunft noch viel Forschungsarbeit zu leisten ist, aber Katzen haben sich als reichhaltiges Modellsystem für rheologische Studien erwiesen“, schrieb Fardan. Die Biologie bietet auch eine andere Perspektive. Aus der Sicht der Biowissenschaften ähneln Katzen eher Flüssigkeiten als andere Lebewesen, beispielsweise Menschen, da sie flexible (und manchmal fehlende) Schlüsselbeine haben. Sobald ihr Kopf durch eine Öffnung passt, kann der Rest des Körpers problemlos folgen. Genau so konnte Tigrou in den schmalen Spalt unter unserem Kamin „fließen“.

Quellen:

Von Manon Bischoff

Übersetzt von Tim

Korrekturlesen/tamiya2

Originalartikel/www.scientificamerican.com/article/are-cats-actually-liquid/

Dieser Artikel basiert auf der Creative Commons License (BY-NC) und wird von Tim auf Leviathan veröffentlicht

Der Artikel spiegelt nur die Ansichten des Autors wider und stellt nicht unbedingt die Position von Leviathan dar