为什么没有一只猫能活着走出实验室?

2019-08-05   超级数学建模


爱护喵喵

人人有责

今天,正准备给猫主子喂奶的时候,却看到这样的一幕。

为什么喵星人的身体可以如此的诡异呢?

为了揭开喵迷,超模君决定进行一次实验:在不灭绝喵性的情况下


量筒读数法

在小学里我们都见过量筒这玩意,用它来测算液体体积非常的简单粗暴:一倒一看即可,堪称测体积神器。


把猫倒进量筒里,眼睛平视凹页面最低处,得到的读数就是体积。

当然有朋友会来个素质三连

我重申一遍,我没有开玩笑!猫真的是液体。

2017年度“搞笑诺贝尔奖物理学奖”得主马克 • 安托万,就正儿八经地分析了猫咪的各种状态,计算了猫的流体力学参数。

图片来源:搞笑诺贝尔奖直播截图

关于猫是液体的材料

实验结果表明,猫是同时具有固体和液体特性的神秘生物!

(请物理老师看到后把学费退我)

而所谓液体,是一种可以改变自身形状适应容器的材质。这么一看,猫是真的符合这个情况。


那么问题就变得简单多了,我们用量筒读数的方法就可以了。

但是在实际操作中,会发现两个问题:

1、一般的量筒,猫钻不进去。

2、即使猫钻进去了,量筒的空间还是存在不饱满的地方,导致实验误差较大。

为了能更准确得出数值,我决定接下来要用测体积的祖传方法。


阿基米德排水法

正所谓古有阿基米德浴缸测皇冠,今有超模君水桶测喵喵。

如果你说我想的东西总比别人更骚一点,那是因为我躺在巨人的浴缸里。

阿基米德与他的浴缸

废话不多说,马上进入严谨的实验。

实验原理较大的物体可以放入盛满水的容器,量出溢出水的体积就是物体的体积。

实验道具:两个不同大小的桶、水、猫、一位视屎如归的实验员。

实验预想:实验员将装满水的小桶,置于空的大桶中,再把猫充分浸入水中,溢出的水就相当于猫的体积。

(爱猫人士建议可以拿个真空袋,把猫塞进去抽真空,再泡水里。)

然而,意外总是让人猝不及防

真实的实操过程是:猫在水里乱扑,打翻了水桶,实验员不慎滑倒,导致头部受到重创,正在ICU抢救 。


向伟大的实验员致敬

实验结果:未能测出猫的体积。

虽然本次实验被迫宣告失败,但为了那名躺在ICU的实验员,探求喵理的那一团火是不会熄灭的!

来自不同领域的臭皮匠

俗语说:三个臭皮匠赛过诸葛亮。为此,我找到了11个臭皮匠。

他们分别奋斗在医学、物理、化学、体育、数学、IT等领域。我相信通过汇集他们的智慧,能给测量猫体积的实验带来一些新的启发。

No.1:CT大法

喵体积与医学应用专业的医生

他提出用X线束进行喵体扫描,经过模数转换(ADC)转变为数字信息后,由计算机进行处理。

《猫与CT机》

果然是个狠人,一上来就CT。

No.2:夹逼测猫法

学高数学到走火入魔的大一学生

利用无限逼近的方法,把猫塞到一个盒子里,再往里面拼命塞小型正方块,塞到不能再塞为止,然后就用盒子的体积减去全部小型正方块的体积......

同学,你能考虑一下拉格朗日和猫的感受吗?

No.3:最小盒子法

一吃鸡就落地成盒的牛顿粉丝

准备大小不一的盒子,盒子的体积呈等差数列,看猫能最小钻进哪一个,以此得到近似解。

他表示,考虑到成本最优,可以采取牛顿二分法,同时可以以此调整所得到的体积的精度。

No.4:热力学活塞法

醉心于热力学的物理系学生

拥有丰富实验经验的他们,提出了非常喵性的想法:将喵星人放入密闭容器中,并迅速(同时又缓缓地)将活塞推动少许。

Ps:迅速是指在引起温度等变化之前,缓缓则是一直在平衡状态。

下面是他们花了三天三夜画出来的图纸

(图片来源:知乎用户组诗耶)

No.5:定义法

幻想推翻数学界的有志青年

和定义负数平方根一样,他希望可以直接定义这只猫的体积为1喵升......

No.6:一起喵喵喵法

50多年经验的资深猫奴

她表示能听得懂它们讲的喵话,觉得直接问它可行性更高。

No.7:费马大神法

深受费马毒害的数学系学生

他说他想到一个绝妙的办法,可惜这里太小写不下

No.8:偷狗换猫法

爱猫多于爱狗的单身大叔

他认为猫与狗的密度几乎是相等的,称出猫的质量,再偷偷地把狗泡在水里,测出密度,最后用猫的质量除以狗的密度

道理我都懂,但是狗它做错了什么?

No.9:暴力搓球法

练习时长两年半的篮球爱好者

热爱篮球的他想到了以其球之道还治其猫之身。对猫进行暴力调整,搓成球体,量出半径,最后再根据公式V=(4/3)πr³得出结果。

据知情人透露,该名爱好者在搓成球体前当场去世......

No.10:液体浸泡法

90%挂科率的化工系学生

专业成绩虽然没有鹤立鸡群,但想法天马行空的他,想到了将猫咪浸入不同密度的液体中,不沉不浮的时候,则可以看做该液体密度等于猫的密度。

最后,再用质量除以密度得出体积。

(他透露说这些液体都会试一下)

猫:喂,110吗?我要报警......

No.11:大数据法

被猫咪抓掉头发的程序猿

他说,收集所有已知的猫有效信息,将这些猫的特征作为输入参数(比如年龄、体重、大小、品种、每日食量或者还有图片等),采取有监督的deep learning 模型进行训练,训练完后输入自己的猫的相应参数,计算得到的结果应该是统计意义上误差较小的值......

Deep learning

了解他们的想法,顿时让我茅塞顿开,记起一位伟大的德国数学家,并因此有了一个新的方法。

No.12:克莱因猫法

德国数学家菲利克斯 · 克莱因说过:万物皆可克莱因。

所以,我利用克莱因瓶的原理,制作出克莱因猫。

通过把水灌进克莱因猫的嘴,当水充满整个猫的时候,就可以认为此时瓶内水的体积等于猫的体积。

想到这里,我发现薛定谔的猫并不是最惨的。

所以我现在已经不太想去测量猫的体积,反而它的心理阴影面积引起了我的兴趣......