【明報專訊】愛貓的人或會留意到，貓經常做出各種難以想像、甚至違反「貓體工學」的高難度動作，例如鑽進一個比身軀還要窄的門縫、塞進鞋盒裏。有網民笑言貓可能是液體做的，所以才能不可思議地扭曲身體、改變形狀，把自己擠進各式各樣的容器。或許這不是天方夜譚，有研究流變學的科學家特地撰寫論文，以科學理論證實，貓的確是「液體」，或者應該說，貓是「流體」。這篇論文奪得2017年搞笑諾貝爾獎（Ig Nobel Prize）的物理學獎，這次我們就找來貓奴兼香港大學理學院助理講師余海峯來導讀一下論文。
簡介：為什麼小鴨游泳要排成一排？空虛、寂寞時一定會覺得凍？世界千奇百趣的問題十萬個，科普從來不嫌多。新欄目我們請來港台科普節目「真係好科學」主持繼續一起探索科學的舊聞新知，每期解答一條問題，介紹一位科學家。希望讀者即使聽不出什麼大道理，至少感覺非常親切，在日常生活中發現科學的趣味。
貓是……
可流動，容納於各式容器？
有外國網民提出15項證據，以圖片論證貓是液體，包括塞滿酒杯的貓、塞滿玻璃瓶子的貓、塞滿洗手盆的貓、塞滿紙箱的貓……網民說，根據維基百科對液體的定義：「液體可以流動，可以容納於各種形狀的容器，有相對固定的密度。」他們認為貓符合這些描述，所以貓是液體。流變學家Marc-Antoine Fardin就嘗試用更嚴謹的流變學理論，論證這個說法。
Marc-Antoine Fardin運用了一個流變學概念「底波拉數」（Deborah number）：
De＝ t／T
分子的t是變化時間（relaxation time），分母的T是實驗或觀察時間。當De數值大於1，物質就比較像固體，不會流動；當De小於1，物質就比較像流體，能夠流動。
余海峯舉例解釋：「例如有一樽水，你搖它，它就會改變形狀，它改變的時間遠遠短過你觀察的時間。」假設你觀察了1秒，水改變形狀的時間少於1秒，De就會小於1，所以水是流體。相反，如果在實驗觀察時間內，物質沒有變化，或變化時間比觀察時間長，De大於1，這個物質就不是流體。例如如果你花一小時觀察桌子，桌子也不會變形，所以桌子不是流體。
Fardin嘗試計算貓不同動作的底波拉數，當你觀察一隻跳起的貓（圖a），在半空跳躍和旋轉時，貓仍然維持一致的形狀，你還能看到一隻完整的貓，能夠分辨頭、四肢、身軀和尾巴，貓沒有改變形狀，觀察時間少於1秒，De大於1，所以這時的貓不符合流體定義。
但如果你用更長時間觀察一隻把自己塞進酒杯的貓（圖b），假設你用5分鐘觀察這隻貓，牠用30秒把自己嵌入容器、填滿罅隙，你就能計算出De小於1，所以這時的貓符合流體定義。於是Fardin得到一個結論，貓可以像液體，也可以像固體。
掩眼法的背後
看到這裏，你可能滿腦子疑問，覺得Fardin的實驗充滿破綻。如果我用更短的時間觀察這隻鑽進酒杯的貓，De不就會大於1，貓就不符合流體定義 了？或者如果我花了10分鐘觀察貓，但貓硬是不肯變形，那De也一樣會大於1，所以貓就不符合流體定義。「沒有錯」，余海峯說Fardin是故意把實驗時間拉長，令De小於1，把貓說成是流體，「他搞笑的原因就是，人人都知道貓不是流體，但你偏偏做好多東西去證明這件事」。這篇論文只是用掩眼法「證明」貓是流體，不需要太較真當中的邏輯，論文背後意義是介紹底波拉數這個概念，讓大眾對流體有更多認識。
山也是流體？
如果以底波拉數分辨物質是否流體、能否流動，重點在於時間。Fardin在另一篇文章再舉例解釋底波拉數，假設你將一個氣球裝滿水，你定格在刺穿水球的一刻，這刻的水仍然保留氣球的形狀，水的變化時間比觀察時間長，所以De數大於1，水看似不會流動。常理我們認為只有氣體和液體是流體、能夠流動，固體反之。但底波拉數偏偏說的是，流動特性不是一種固有屬性，而是相對屬性。
底波拉數由以色列科學家Markus Reiner提出，「底波拉數」的命名，其實也透露了Reiner如何看流體。「底波拉」這個名字出自《聖經》，是古代希伯來人的士師。在〈士師記〉第5章第5節，底波拉曾說：「山見耶和華的面就震動。」有英文譯本翻譯成「The mountains flowed before the Lord」。Reiner認為，山會流動，世上萬物都會流動，只是人類的生命太短，看不到山如何流動，但在擁有無限時間的上帝看來，山也會流動。Reiner以此命名底波拉數，他相信在時間充足下，即使堅硬如山也會流動。你可能會問，山怎麼可能流動？其實山脈本來就是因地殼變動而形成，試想像，今天堅如磐石的山峰，億萬年前或許是平原，獅子山的花崗岩本也是火山噴發的岩漿。
牛頓流體vs.非牛頓流體
思考山是不是流體似乎扯得太遠、太哲學，我們重回科學領域，來看看底波拉數以外，與流體相關的其他科學概念。「你或會聽過，有兩種流體，一種叫牛頓流體，一種叫非牛頓流體。」符合牛頓黏性定律的就是牛頓流體，牛頓流體的黏度不會隨壓力或速度而變，例如水就是牛頓流體；相反，非牛頓流體不符合牛頓黏性定律，黏度會因為受到的壓力或速度而改變，壓力愈大，黏度會增加，甚至有點像固體，例如油漆、血液、牙膏。
「其實我們身邊有好多非牛頓流體」，余海峯舉茄汁為例，「你有沒有發現倒茄汁的時候，不可以好大力搖它，你好大力搖茄汁也不會倒出來，因為好大力搖，它會變成有如固體」。茄汁倒不出時，如果你倒轉瓶子，大力拍打瓶子底部，茄汁的黏度會增加，變得堅固，不管你怎樣拍，茄汁就是倒不出來。但當你更大力，超過了臨界點，茄汁的黏度會突然減少，一次過全倒出來。「小時候有人教過我倒茄汁，要好慢好慢地倒，它就會慢慢流出來。」
非牛頓流體小實驗
想親身體驗非牛頓流體其他有趣的現象，可以試試做以下小實驗。
香口膠刺穿水果實驗
【材料】
•香口膠
•水果（如蘋果、西瓜、哈密瓜等，建議挑選不同硬度的水果）
【做法】
1. 咀嚼香口膠，之後將香口膠揑成尖尖的圓錐形
2. 快速和用力地將水果向下砸向香口膠的尖端
3. 你會發現水果被香口膠刺穿，或出現一個凹洞
*除了水果，還可以試試刺穿其他東西，例如可樂汽水罐。
鷹粟粉溶液實驗
【材料】
•鷹粟粉……1000克
•水……500毫升
【做法】
將兩者均勻混合成鷹粟粉溶液
實驗1：
將手慢慢插入溶液再拿起來，你的手應該不會感到阻力，能夠順利插入溶液並拿起
實驗2：
握拳，快速地一拳大力打向溶液表面（可以用錘子、湯匙代替）。不要擔心溶液會弄到四處都是，因為溶液表面會變硬，你會覺得自己的手像撞上堅硬的平面
實驗3：
將乒乓球彈向溶液表面，乒乓球會反彈向上
如果你有一個大充氣池，不妨倒滿鷹粟粉溶液，試試快速在液體表面跑過，曾有人做過類似實驗，真的可以「輕功水上飄」！
搞笑諾貝爾
無聊事認真做 啟發思考
搞笑諾貝爾獎於1991年創立，原名是Ig Nobel Prize，取自諧音「ignoble」，ignoble意思是不光榮、不高貴。搞笑諾貝爾獎希望表揚那些幽默、不平常、想像力豐富的研究，藉嘲諷、詼諧的科學研究，啟發人們思考，引起人對科學、醫學與科技的興趣。認真做無聊事，是搞笑諾貝爾獎的精髓。余海峯說：「其實搞笑諾貝爾獎不是取笑這些研究者，它的意義是告訴大家，有些事你不研究，你永遠不知道它有多有趣，而且這個世界還有很多事情是我們不知道的。」
搞笑諾貝爾獎每年會頒10項獎，包括真正諾貝爾獎的5個領域：物理、化學、生理學或醫學、文學與和平，另外還有公共衛生、生物、心理學等領域。搞笑諾貝爾獎會請來真正的諾貝爾獎得主頒獎，搞笑諾貝爾得主還能獲得10萬億獎金，不過是津巴布韋元（津巴布韋元已不流通，現時一張10萬億津巴布韋元，在eBay拍賣網站索價14美元，即約100港元）。過去的搞笑諾貝爾獎得主包括上期我們提過的、使青蛙懸浮的Andre Geim；研究「5秒法則」（食物掉到地下5秒內拾起可以安全食用）是否正確的Jillian Clarke；研究「香蕉皮有多滑」的日本北里大學團隊。
Markus Reiner（1886-1976）
Reiner是流變學領域中的重要人物。他與Eugene C. Bingham（尤金．賓漢）一起開創了流變學這門學科，並於1929年創造了「Rheology」這個名詞。他發表的研究包括底波拉數、Buckingham-Reiner公式和Teapot effect（茶壺效應）等，Reiner發現倒茶的時候，茶會沿着茶嘴流下來，但並非拋物線地流出，令他開始研究茶壺內的液體如何流動。
