위키독:고양이 액체설

고양이 액체설

Cats are liquids

개요

고양이 액체설에 대한 연구를 한 논문에 따르면 해당 사진의 고양이는 기체(...)이다.

 고양이 액체설은 고양이가 어떤 그릇(?)에 들어가던지 액체처럼 그릇에 맞는 형태를 취한다고 하여 불거진 일종의 인터넷 밈이라고 할 수 있다. 그런데 프랑스의 마크 앙투안 파딘(Marc-Antoine Fardin)은 이 고양이 액체설로 논문을 써서 2017년 이그노벨상 물리학 부문을 수상했다. 이 논문에 따르면 고양이는 상황에 따라 고체/액체의 상태를 모두 가질 수 있다고 한다. 고양이 대신 액체에 초점을 맞춘, 발상의 전환이 이끌어낸 쾌거였다.

2017년 이그 노벨상을 수상한 Marc-Antoine Fardin.

 논문의 제목은 고양이의 유변학(On the rheology of cats)이며 논문 전문은이곳에서 볼 수 있다. 2014년 유변학 관련 저널이며 해당 논문은 16,17페이지와 30페이지에 있다. 모바일일 경우 링크를 클릭하는 순간 다운로드(5.92MB)가 시작되니 주의하자.

이그노벨상

이그 노벨상의 모토. 먼저 사람들을 웃게 만들고 다음에는 생각하게 만드는 연구를 한 사람에게 주어지는 상이다.

 이그노벨상이란 노벨상의 패러디로  '다시 할 수도 없고, 해서도 안 되는' 연구를 한 과학자에게 수상한다. 대체적으로 누구도 궁금해하지 않거나 궁금하더라도 각종 핑계로 감히 할 수 없었던 실험을 한 사람들이 대부분이며 한국에서도 2018년 현재까지 4명의 수상자가 나왔다.

• 1999년 '향기 나는 양복'을 개발한 FnC 코오롱의 권혁호가 환경보호상을 받았다.
• 2000년 1960년 36쌍을 시작으로 1997년 3만 6천 쌍까지 결혼을 성사시킨 공로로 문선명 교주가 경제학상을 수상했다.
• 2011년 이장림 목사가 세계 종말을 예측해 수학상을 받았다.
• 2017년 커피잔을 들고 다닐 때 커피를 쏟는 현상에 대해 연구한 한지원이 유체역학상을 수상했다.

 이그 노벨상은 재미를 목적으로 만든 상이기 때문에 수상분야도 일단 수상자부터 선정한 뒤 그 연구에 따라 수상분야를 만드는 방식을 취하고 있으며 수상자 추천도 '아무나'이다. 재미있고 기발하며 다시는 해서는 안 될 연구를 한 사람이면 자신이라도 추천이 가능하다.

고양이 액체설

 그동안 고양이 액체설을 언급할 때는 고양이의 유연성에 초점이 맞춰졌으나 이 연구는 고양이 대신 액체에 관심을 두어 역발상을 해냈다.

 이 논문에서 사용한 액체의 정의는 '비압축성 유체로 용기의 형상에 따라 모양을 바꿀 수 있는 것'이다. 이 정의에 따라 어떤 용기에 들어가든 그곳에 맞는 형태를 취하는 고양이는 액체로 봐도 무방하다는 것이다.

 해당 논문에서 많이 보이는 De는 데버러수(Deborah number)로 '대상 물질의 변형을 일으키는 외부변화의 진행 속도를 규정하는 특성 시간({\displaystyle t_{p}})에 대한 물질이 갖는 고유 특성 시간({\displaystyle t_{c}})의 비'로 정의된다. 쉽게 말해 고양이의 데버러수가 1보다 크면 고체와 같은 성질(탄성)을 가지고 1보다 작다면 액체(점성)와 같은 성질을 가지게 된다.

{\displaystyle De={\frac {t_{c}}{t_{p}}}}

이 De에 따라 고양이는 여러 형태로 분류되는데 아래 사진과 같다.

실제 논문에 들어가 있는 사진이다.

 (a) 는 고양이가 고체의 형태(?)를 취하고 있을 때를 나타낸다. 이때에는 De가 1보다 크다. 고양이는 확실히 고체의 성질을 띠고 있다.

 (b) 의 경우에는 De가 1보다 작으며 좀 더 긴 시간동안 고양이를 관찰해 보면 고양이가 흘러나와서 빈 와인잔을 가득 채우게 된다. 즉 이때는 액체에 가까운 상태라고 할 수 있다. 이때 고양이가 고체에서 액체로 변환되는 이완시간 τ(타우)를 1초에서 1분 사이의 시간으로 추정할 수 있으며 이는 샘플(고양이)에 따라 다를 수 있다.

 (c-d) 의 경우는 (b)의 샘플보다 좀 더 오래된 것들이며 이들에게서는 액체상태(c)와 기체상태(d)를 구분할 수 있다고 한다. (이는 '액체의 정의'에서 했던 짓과 비슷하다. 그릇에 담겨 있지 않고 빠져나와 있는 것이 곧 기체이다!)

다음 그림 세트에서도 비단 De가 아닌 액체의 특성을 가져서 그야말로 '액체화'되어 있는 다양한 고양이들을 볼 수 있다.

 (a) 모세관 파괴 현상 직전의 고양이.

 (b) 높은 접촉각을 나타내는 고양이.

 (c) 새끼 고양이의 항복 응력을 보여주는 항아리. 이때 고양이는 케첩과도 같은 상태가 되어 잘 흐르지 않는 성질을 갖게 된다.

 (d) 매우 거친 곳 위에 퍼져있는 고양이.

 (e) 고양이와 수면 사이의 낮은 친화도. 고양이가 고체라면 다른 액체에 아무 문제 없이 붙을 수 있지만 고양이가 액체일때는 물과 기름처럼 섞이지 않는 성질을 보인다.

 (f) 부드러운 바닥에 미끄러지는 고양이.

 (g) 수직 벽에 붙은 고양이의 접착.

 파일:/api/File/Real/5a8a763451334d0a0260e79d

 (a) 고양이는 원통형 병에서 자발적으로 회전하는 성질을 갖는다.

 (b) 어린 샘플에 작용하는 힘과 그에 따른 와이젠베르그 효과를 나타낸다.

와이젠베르그 효과란 아래 그림과 같이 액체에 회전하는 로터 등을 넣을 경우 액체가 로터의 면을 따라 회전하면서 딸려 올라가는 효과를 말한다.

해당 gif영상에서 보는 액체는 물이 아니다.

고분자의 폴리스티렌 중합체가 희석된것으로 저 실험을 해보겠다고 물을 떠다놓고 드릴이나 반죽기 등을 이용하면 등짝스매싱도 등짝스매싱이지만 위험할 수 있다.

 어쨌든 이상의 여러가지 이유로 인해 고양이는 고체와 액체의 상태를 왔다갔다 할 수 있는 성질을 가진 물체로 판명이 난 것이다.

 개드립도 이정도 되면 상을 받을 수 있다.