出品：科普中国
制作：苏澄宇
监制：中国科学院计算机网络信息中心
一眼看过去，你会觉得猫和狗喝水没什么区别，都是用舌头舔。
△图源：Antranik.org、Dogster
狗和猫之所以选择舔水，而不是吸水，是因为猫狗等食肉动物的面部肌肉和人类比，少了太多，在断奶之后不能密封口腔来产生吸力，所以必须依靠舌头将水送入口中。
△狗的面部肌肉群图源：Worldbuilding Stack Exchange
△人类的面部肌肉群 图源：Pinterest
如果光是简单观察猫和狗喝水，并没什么太大的差别，都是把舌头伸出来，然后做出舔舐的动作。
但如果引入了流体力学的研究方式，你就会发现，猫和狗喝水的方式并不一样。
1940年，美国洛杉矶的大使酒店举办了第12届奥斯卡金像奖颁奖典礼，那年，大卫·O·塞尔兹尼克制作的《乱世佳人》获得了包括最佳影片的13个奖项，无疑是当年的最大赢家。这和猫舔水有什么关系？我想说的并不是《乱世佳人》，而是那年的奥斯卡的最佳短片《眨眼之间（ Quicker 'n a Wink ）》。
△Quick’n a wink 拍摄剧照 图源：the guardian
这个短片介绍了一种摄影技术——频闪摄影，这是一种借助电子闪光灯的连续闪光，在画面上记录物体的连续运动过程。因为一瞬间的动作，在频闪的作用下，几十个影像会同时出现在画面上，所以可以展示出人肉眼无法看到运动过程。
在短片里面，展示了不同物体的慢动作，比如鸡蛋落在桨叶上被打碎的一瞬间，细针戳破气泡的刹那等等。其中，在4分30秒的时候，展示了一只黑白小猫的舔奶过程。通过频闪摄影，猫的高速舔奶瞬间以慢动作的方式展现了出来。
△视频来源：quick’n a wink
不过这个视频离解答猫是如何舔水的问题，还差得远呢！这毕竟只是一个短片，展示的只是一个抽象的过程，并没有数据化的表述过程，算不上科学，要知道这可是科普文章。
Pedro M. Reis是一位物理学教授，他对猫如何舔水这个问题很感兴趣，在看了上面介绍的频闪摄影短片后，2010年，他做了一个猫舔水的流体力学研究。他先找来了10只猫，并用高速摄影机捕捉它们舔水的每一个细节，进而转化为数据来分析。
下面几张图展示的是高速摄影机拍下的猫舔水过程：
△图源：文献1
你会发现，在单次舔水的过程中，猫的舌尖并不是伸进液体里把奶舀进嘴里。而是将舌尖卷曲类似于一个平面，然后靠短暂地接触液面，把水稳定“带”到3cm的高度，在水因为重力作用下坠之前，把嘴合上，把滞空的水柱含住。这么反反复复舔11次，便完成了喝水的过程。
下图是猫舔水的频率（舔的动作是从舌头的伸出开始，到关上嘴巴），你可以看到舔的频率是相当稳定的，大概是每隔0.25s舔一下。
△图源：文献1
舔水的最大速度约是78cm/s（下图）。
△图源：文献1
水是如何被舌头带上来的呢？科学家认为，当舌头以一定的速度接触液体并离开的时候，水具有一定的粘性，动量的传递会让一部分水因惯性带离水面，就像汽车刹车的时候会把人甩出去一样。上升过程中因为有重力，水的上升速度不断减慢，只能到达一定高度。在整个作用力分析中，粘滞力和毛细管力可以忽略不计。
所以说猫在舔水的时候，不是用舌头把水舀进嘴里，而是通过惯性，把水带上来，再含住。而猫舔水的频率刚刚好在惯性和重力之间进行了完美的平衡，如果再快一点或者再慢一点都不能喝到最多的水。
△猫舔水慢动作 图源：KQEDdeeplook
为了验证自己的想法是对的，即猫舔水的频率是由重力和惯性决定的，科学家做了一个模型来复刻舔水瞬间，模型上圆盘的大小和猫舌头接触液面的面积大小一样。这个模型会垂直接触水的表面，通过改变接触面的大小和速度，来观察这两个因素对被带上来的水的体积的影响。
△图源：文献1
然后科学家发现，只有以猫舔水的速度和频率接触并离开水面的时候，上升的水柱体积才是最大的。所以说，猫舔水的方式是最科学的，虽然猫并不知道什么是科学。
然后科学家通过Youtube观察了其他猫科动物，比如老虎、狮子、美洲狮等，结果发现猫科动物的舔水都是有规律的，并且符合一个公式：
f=4.5M^−0.14，f是频率，M是动物的质量，单位是千克。公式可以简单理解为，越重的猫咪，舔水的频率越低。
狗舔水可没有猫咪那么优雅了。同样地，科学家也是通过高速摄影机对狗狗舔水进行观察。在高速摄影下，可以观察到狗舔水的基本机制和猫差不多，都是舌尖向后弯曲，然后快速地接触水面，把水给带上来。
△狗舔水慢动作 图源：Reddit
△图源：文献2
为了更清晰地看到水是如何进入狗口中的，科学家甚至动用了X光机进行拍摄。既然用了X光机，狗喝的水肯定也不是普通的水了，而是混合了钡和奶的混合物。这下可以清晰地看到，狗也是利用惯性，用舌头把水给“引”上来的。
△图源：文献2
但狗舔水不同的地方是，狗舔水会把舌头更深地伸入到水里面，再把舌头缩回来的时候，这时就会溅出很多的水花。也因为狗舔水舌头进入水更深，因此给人一种狗是用舌头把水舀起来的错觉。
△图源：VOAnews
总结一下，虽然猫和狗的舔水机制一样，但狗舔水的时候，控制不好舌头进水的深度，会打出一个水花，这时候就有可能搞得自己和地板都湿漉漉的；而猫舔水的时候，则会是相对稳定的水柱，动作显得很干净。打个比方，如果说猫咪是跳水运动员，压得住水花，那么狗子就是一个普通人跳水。
看来，猫比狗优雅是真的科学，喝水压水花就可以看得出来。
参考文献：
1、Reis P M, Jung S, Aristoff J M, et al. How cats lap: water uptake by Felis catus[J]. Science, 2010, 330(6008): 1231-1234.
2、Crompton A W, Musinsky C. How dogs lap: ingestion and intraoral transport in Canis familiaris[J]. Biology letters, 2011, 7(6): 882-884.
狗的听力较好，是人听力的4倍，可捕捉到7万赫兹以上的频率。而猫的听力比柯还要好，耳朵能像雷达那样转动。
猫的嗅觉比柯差，但其灵敏度却是人的2倍。人的嗅觉细胞大约为500万个，而猫则有2亿个以上。
猫的舌头粗糙，能舔下附在骨头上的肉。猫伸舌头瑞息，是极度兴奋或疲劳的表现。猫中毒时也会伸舌头瑞息。狗吃东西几乎不咀嚼就直接吞咽下去，即所谓的狼吞虎咽般地吃东西。狗伸出舌头是为了调节体温。
猫关芍灵活，肌肉强韧，跳跃能力强。狗关节较硬，跳跃能力差。
猫瞬间爆发力强，但耐力差。狗则耐力好，能较长时间地奔跑。
猫的爪子是进攻、摄食、自卫的武器、十分锋利，平时收藏在趾垫内。狗的爪子只是作为脚趾尖的保护用，不作攻击用。
猫见到亲近的人并不一定摇尾巴。而狗见到主人、亲近的人则不停地摇尾巴。
家猫平均寿命为12-14年，狗的平均寿命为12-15年。
家猫平均体重为3 000-7 000克，狗的平均体重则从1400-9000克不等，个体差异很大。
成年猫的牙齿有30颗，成年柯牙齿有42颗。
猩一年发情1-2次，狗一年发情2次。
猫妊娠期约为82天，狗妊娠期约为63天。
猫一胎生患3-5只，柯一胎可生患3-8只。
猫吃的食物不像狗那样杂，喜欢吃鱼、肉。
猫饮水的方法是用舌尖向前卷舔水，而祠饮水同翻相反，是用舌尖后卷舔水。
猫喜欢上树、爬高。狗喜欢在平地上来回地跑。
猫自己散跑活动半径为300～500米，祠跟着主人活动，半径为1 000米。
猫的性格内向，独立性强。柯的性格外向，对主人有忠诚之心。
猫对主人的爱表现得较隐蔽。狗对主人的爱表现得比较明显，而且表现为崇拜，常不停地摇头、跳跃、摇尾，眼睛不停地看着主人，不断地献殷勤、渴望主人对它的指挥、爱抚。
猫俱怕恶劣环境，风雪环境中便逃之天天。柯在恶劣的环境和风雪中仍能默默地忍受着。
猫喜欢睡觉，大多时间都是在睡觉。猫喜欢吃乐西，透耍，磨爪，捕捉小动物、昆虫等。遇危险时猫能敏捷地逃窜，必要时也会成为凶猛的勇士，但胜利归来后，又开始睡大觉戴吃东西。
狗时时坚守岗位，能看家、捕猎、追捕坏人、引导盲人、拉雪橇、缉毒等。
猫对主人发出的信号，即使弄明白了，对不合心愿的事也懒得去做。狗对主人的信号，能迅速作出反应，即使情况危险，也毫不犹豫。
