為什麼沒有一隻貓能活著走出實驗室?

2019-08-05     超級數學建模


愛護喵喵

人人有責

今天,正準備給貓主子喂奶的時候,卻看到這樣的一幕。

為什麼喵星人的身體可以如此的詭異呢?

為了揭開喵迷,超模君決定進行一次實驗:在不滅絕喵性的情況下


量筒讀數法

在小學裡我們都見過量筒這玩意,用它來測算液體體積非常的簡單粗暴:一倒一看即可,堪稱測體積神器。


把貓倒進量筒里,眼睛平視凹頁面最低處,得到的讀數就是體積。

當然有朋友會來個素質三連

我重申一遍,我沒有開玩笑!貓真的是液體。

2017年度「搞笑諾貝爾獎物理學獎」得主馬克 • 安托萬,就正兒八經地分析了貓咪的各種狀態,計算了貓的流體力學參數。

圖片來源:搞笑諾貝爾獎直播截圖

關於貓是液體的材料

實驗結果表明,貓是同時具有固體和液體特性的神秘生物!

(請物理老師看到後把學費退我)

而所謂液體,是一種可以改變自身形狀適應容器的材質。這麼一看,貓是真的符合這個情況。


那麼問題就變得簡單多了,我們用量筒讀數的方法就可以了。

但是在實際操作中,會發現兩個問題:

1、一般的量筒,貓鑽不進去。

2、即使貓鑽進去了,量筒的空間還是存在不飽滿的地方,導致實驗誤差較大。

為了能更準確得出數值,我決定接下來要用測體積的祖傳方法。


阿基米德排水法

正所謂古有阿基米德浴缸測皇冠,今有超模君水桶測喵喵。

如果你說我想的東西總比別人更騷一點,那是因為我躺在巨人的浴缸里。

阿基米德與他的浴缸

廢話不多說,馬上進入嚴謹的實驗。

實驗原理較大的物體可以放入盛滿水的容器,量出溢出水的體積就是物體的體積。

實驗道具:兩個不同大小的桶、水、貓、一位視屎如歸的實驗員。

實驗預想:實驗員將裝滿水的小桶,置於空的大桶中,再把貓充分浸入水中,溢出的水就相當於貓的體積。

(愛貓人士建議可以拿個真空袋,把貓塞進去抽真空,再泡水裡。)

然而,意外總是讓人猝不及防

真實的實操過程是:貓在水裡亂撲,打翻了水桶,實驗員不慎滑倒,導致頭部受到重創,正在ICU搶救 。


向偉大的實驗員致敬

實驗結果:未能測出貓的體積。

雖然本次實驗被迫宣告失敗,但為了那名躺在ICU的實驗員,探求喵理的那一團火是不會熄滅的!

來自不同領域的臭皮匠

俗語說:三個臭皮匠賽過諸葛亮。為此,我找到了11個臭皮匠。

他們分別奮鬥在醫學、物理、化學、體育、數學、IT等領域。我相信通過彙集他們的智慧,能給測量貓體積的實驗帶來一些新的啟發。

No.1:CT大法

喵體積與醫學應用專業的醫生

他提出用X線束進行喵體掃描,經過模數轉換(ADC)轉變為數字信息後,由計算機進行處理。

《貓與CT機》

果然是個狠人,一上來就CT。

No.2:夾逼測貓法

學高數學到走火入魔的大一學生

利用無限逼近的方法,把貓塞到一個盒子裡,再往裡面拚命塞小型正方塊,塞到不能再塞為止,然後就用盒子的體積減去全部小型正方塊的體積......

同學,你能考慮一下拉格朗日和貓的感受嗎?

No.3:最小盒子法

一吃雞就落地成盒的牛頓粉絲

準備大小不一的盒子,盒子的體積呈等差數列,看貓能最小鑽進哪一個,以此得到近似解。

他表示,考慮到成本最優,可以採取牛頓二分法,同時可以以此調整所得到的體積的精度。

No.4:熱力學活塞法

醉心於熱力學的物理系學生

擁有豐富實驗經驗的他們,提出了非常喵性的想法:將喵星人放入密閉容器中,並迅速(同時又緩緩地)將活塞推動少許。

Ps:迅速是指在引起溫度等變化之前,緩緩則是一直在平衡狀態。

下面是他們花了三天三夜畫出來的圖紙

(圖片來源:知乎用戶組詩耶)

No.5:定義法

幻想推翻數學界的有志青年

和定義負數平方根一樣,他希望可以直接定義這隻貓的體積為1喵升......

No.6:一起喵喵喵法

50多年經驗的資深貓奴

她表示能聽得懂它們講的喵話,覺得直接問它可行性更高。

No.7:費馬大神法

深受費馬毒害的數學系學生

他說他想到一個絕妙的辦法,可惜這裡太小寫不下

No.8:偷狗換貓法

愛貓多於愛狗的單身大叔

他認為貓與狗的密度幾乎是相等的,稱出貓的質量,再偷偷地把狗泡在水裡,測出密度,最後用貓的質量除以狗的密度

道理我都懂,但是狗它做錯了什麼?

No.9:暴力搓球法

練習時長兩年半的籃球愛好者

熱愛籃球的他想到了以其球之道還治其貓之身。對貓進行暴力調整,搓成球體,量出半徑,最後再根據公式V=(4/3)πr³得出結果。

據知情人透露,該名愛好者在搓成球體前當場去世......

No.10:液體浸泡法

90%掛科率的化工系學生

專業成績雖然沒有鶴立雞群,但想法天馬行空的他,想到了將貓咪浸入不同密度的液體中,不沉不浮的時候,則可以看做該液體密度等於貓的密度。

最後,再用質量除以密度得出體積。

(他透露說這些液體都會試一下)

貓:喂,110嗎?我要報警......

No.11:大數據法

被貓咪抓掉頭髮的程序猿

他說,收集所有已知的貓有效信息,將這些貓的特徵作為輸入參數(比如年齡、體重、大小、品種、每日食量或者還有圖片等),採取有監督的deep learning 模型進行訓練,訓練完後輸入自己的貓的相應參數,計算得到的結果應該是統計意義上誤差較小的值......

Deep learning

了解他們的想法,頓時讓我茅塞頓開,記起一位偉大的德國數學家,並因此有了一個新的方法。

No.12:克萊因貓法

德國數學家菲利克斯 · 克萊因說過:萬物皆可克萊因。

所以,我利用克萊因瓶的原理,製作出克萊因貓。

通過把水灌進克萊因貓的嘴,當水充滿整個貓的時候,就可以認為此時瓶內水的體積等於貓的體積。

想到這裡,我發現薛丁格的貓並不是最慘的。

所以我現在已經不太想去測量貓的體積,反而它的心理陰影面積引起了我的興趣......

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-cn/VFUQg2wBvvf6VcSZ0JST.html