Травмы позвоночника

Повреждения спинного мозга возникают не только при падении из окна. Позвоночник животного может пострадать из-за неудачного прыжка на мебель или другую поверхность. Падая, питомец рискует повредить поясничный отдел позвоночника, особенно если на пути находятся углы и выступы предметов обстановки.
После инцидента животное, сохранившее способность передвигаться, может спрятаться. Так что хозяин не сразу заметит проблему. Но увидев, что кот при ходьбе приседает на задние лапы. Дополнительными симптомами являются:

• недержание;
• паралич передних конечностей;
• неуверенные движения;
• слабость;
• постоянно опущенный, вялый хвост.

Проблемы со спинным мозгом также провоцируют врожденные аномалии. Так, у мэнских бесхвостых кошек есть риск развития у плода незаращения дужек позвонков. Не знать о причине проблемы в этом случае человек может только, если подобрал животное на улице.

Заметив изменения в походке питомца, хозяин должен обеспечить ему покой. Если визит к ветеринару откладывается, кота отделяют от других животных в доме, размещая рядом с ним лоток, миски с едой и водой. Но лучше, чтобы отсрочка не длилась больше 1-2 суток.

Ветеринар определяет причину проблемы по результатам осмотра, рентгена и миелограммы. Он может назначить операцию для устранения давления на костный мозг или восстановления структуры позвоночника. В зависимости от тяжести травмы, вмешательство полностью или частично восстанавливает функции конечностей.

Дополнительно для этих целей может использоваться физиотерапия. Котам также назначают противовоспалительные препараты, снимающие опухоль в месте травмы и окружающих тканях, обезболивающие и антибиотики.

Если кот заваливается на бок при ходьбе, к его конечностям (передним или задним), может не поступать достаточно крови. Причинами становится ослабленное сердце или тромб. Последний ведет к внезапному параличу и ухудшению функций лап, болям и снижению температуры конечностей. Дополнительными симптомами сердечной недостаточности являются:

• кашель;
• затрудненное дыхание;
• потеря аппетита и веса;
• уменьшение активности.

В случае тромба, проблемы с конечностями могут проявиться до этих признаков. Ветеринар назначает препараты, разжижающие кровь и укрепляющие сердце. Для удаления тромба врач может прибегнуть к хирургическому вмешательству.

Чтобы избежать сгущения крови, хозяин должен следить за долей воды в рационе животного. В среднем, взрослой особи нужно 100-120 мл жидкости в сутки, включая поступление с консервами и другими продуктами.

Когда кошка заваливается на бок при ходьбе, причиной может оказаться внутренний отит. Чаще всего его вызывают бактерии. Менее характерными причинами становятся дрожжевые и другие грибки. Проблемы с внутренним ухом провоцируют инфекции и травмы внешних структур органа. Это могут быть:

• микроскопические клещи;
• посторонние объекты;
• раны;
• доброкачественные полипы, растущие в среднем ухе.

Нарушение равновесия – не единственный признак проблем с внутренним ухом. Симптомами, предшествующими или сопровождающими его, являются:

• обильное слюноотделение;
• неспособность моргать;
• сложности при приеме пищи;
• отличия в размере зрачков;
• выделения из глаз и ушей.

Ветеринар определяет причину расстройства, взяв образцы для посевов из уха. Возможно, для этого придется дать коту успокоительное. По результатам анализа назначаются антибиотики или противогрибковые средства. При проблемах с равновесием подвижность питомца ограничивают на период лечения.

Если реакция на лечение отсутствует, в среднем ухе скапливается жидкость или наблюдается инфекция костей, назначается операция. В процессе вмешательства может быть полностью удален наружный слуховой проход.

Нарушение походки провоцирует защемление или воспаление седалищного нерва. Ишиас у котов возникает из-за:

• травмы или последующего заживления костей;
• хирургического вмешательства;
• новообразований;
• медицинских процедур, вроде инъекций вблизи нерва.

Незначительные поражения могут пройти сами, животному только нужно обеспечить отдых. Сильные травмы способны привести к разрыву или вытягиванию седалищного нерва из спинного мозга. Проблема решается хирургическим удалением рубцовой ткани.

Для сохранения работоспособности мышц назначают физиотерапию. В период лечения нужно следить, чтобы питомец не повредил пострадавшие конечности, волоча или кусая их.

Проблемы с равновесием возникают при поражениях мозга. Он страдает от инфекций, травм, новообразований и других болезней, вроде эпилепсии. Лечение включает антибиотики, операции и, в тяжелых случаях, внутривенные препараты для облегчения страданий кота.

Новообразования в головном и спинном мозгу – одна из распространенных причин проблем с конечностями. Они могут давить на позвоночник, лишая лапы подвижности, или влиять на работу нервов.

Проблемы с задними конечностями также возникают из-за болезней почек, половых органов (в частности, эндометрит у самок), и желудочно-кишечного тракта. Питомец тянет их из-за боли и неприятных ощущений.

Лечение, в зависимости от расстройства, может включать химиотерапию, антибактериальные, противовоспалительные и другие препараты.

Кошка тянет задние лапы по разным причинам. Простейшее объяснение – питомцу их прищемили или отдавили. Но обычно проблема кроется в организме. На подвижность лап влияет состояние позвоночника, мозга и других органов.

Заметив изменения в активности кота, владельцу лучше сразу проконсультироваться с ветеринаром. Некоторые состояния (рак, тяжелые воспалительные процессы), при отсутствии своевременного лечения, ведут к необратимым последствиям, вплоть до смерти.

https://youtube.com/watch?v=lB3-d4E-Zfo

Основные причины странного поведения кошки

Если кошка падает на бок при ходьбе, причин произошедшего может быть немало. Очень часто подобное происходит с животным, если на его организм воздействуют разнообразные яды. Вещества, попавшие в организм с кровью или слюной, влияют на работу нервной системы, мешая питомцу нормально координировать собственные движения.

READ Температура тела у коровы (КРС): какая в норме, как измерить и сбить

Еще одна распространенная проблема – это полученные котом травмы. Если животное упало с большой высоты или участвовало в драке, у него могут быть повреждены внутренние органы. Неправильная работа всего организма сказывается на функциональных возможностях кошки.

Атаксия может наблюдаться при черепно-мозговых травмах. В таком случае, животное старается двигаться мало, но при любых перемещениях либо заваливается на бок, либо просто ложится без явной на то причины. Опухоль головного мозга является частой причиной внезапного заваливания питомца на бок. Иногда из-за стремительно развивающегося рака, кот полностью отказывается от еды, не двигается и не пьет.

Зачастую проблемы с координацией движений возникают из-за наследственных заболеваний и проявляются с раннего возраста. У таких котят могут быть серьезные проблемы с передвижением и приемом пищи, а с возрастом некоторые мышцы и нервные окончания и вовсе могут атрофироваться.

Как бы там ни было, лечение атаксии у кошек зависит сугубо от причин, которые вызвали патологические изменения в поведении животного. При отравлении важно определить, чем именно отравилось животное. Во всех случаях назначается активированный уголь, который частично абсорбирует токсин, практикуются внутривенные введения поддерживающих составов.

Если причины несколько неадекватного поведения кошки кроются в «дозе» кошачьей мяты или валерианы, переживать не стоит: уже через несколько минут действие веществ закончится, животное снова станет нормальным.

При черепно-мозговых травмах или даже подозрениях на них, нужно срочно везти кота к ветеринару. Он оценит состояние животного. Если был поврежден мозг, есть высокая вероятность летального исхода, или же превращения животного в «овощ». При этом рекомендуется эвтаназия. В остальных случаях спасти кота может срочная операция. Аналогично – в случаях травм спины, которые могут так или иначе угрожать целостности спинного мозга.

Недостаток тиамина, который выявляется при помощи биохимического анализа крови, устраняется сбалансированным питанием и исключением из рациона продуктов, содержащих тиаминазу. В тяжелых случаях могут быть необходимы инъекции витамина В1 и назначение поливитаминных препаратов внутрь.

Мозговая гипоплазия. Лечения этой патологии не существует, но в некоторых случаях болезнь не прогрессирует, и кот может с ней жить. Качество жизни, правда, при этом «шаткое» во всех отношениях, но все оно вполне приемлемое. Кстати говоря, такая кошка с атаксией может иметь потомство, причем здоровье котят будет нормальным (но только если патология не наследственная).

Лизосомальная болезнь… Как мы уже говорили, лечение отсутствует, прогноз неблагоприятный. В некоторых случаях состояние животного на протяжении сравнительно длительного времени можно поддерживать диетой, но в конечном счете все заканчивается гибелью кота.

Гидроцефалия. Назначаются мочегонные препараты, кортикостероиды для ослабления воспаления, но все эти меры лишь немного отдаляют неизбежное. Прогноз, как и в предыдущем случае, неблагоприятный.

У кота перса-экстремал, 3 года нарушена координация движений. Во время ходьбы кота заносит, иногда падает или заваливается на бок. Периодически у него начинают подергиваться верхние губы, складывается впечатление, что дергаются усы, также в этот момент (но не всегда) у него происходит расслабление шеи и голова заваливается набок, либо он сам прижимает её к поверхности, на которой сидит.

Также как я заметил, ему затруднительно поглощать пищу (кормлю с рук), такое впечатление, будто он не может сориентироваться, как прожевать и проглотить пищу, часто еда вываливается пережёванная назад (аппетит в целом плохой). Но узнавание хозяев происходит нормально, во время ласки начинает мурчать.

Однако если начинаются подёргивания усов, начинает жалобно протяжно мяукать, из чего могу сделать вывод, что ему данный момент (подёргивания) неприятен.Во время обращения к ветеринару выдвинули несколько версий: панлейкопения, травма головы, опухоль мозга, хим. отравление (хотя последние я исключаю, кот квартирный).

Температура у кота, все дни посещения клиники была в норме, анализ крови на зоонозные инфекции отрицательный. На протяжение двух недель делали уколы (гастроцепин, актовигин, других лекарств не запомнил, но при надобности могу уточнить).На данный момент через 2 недели после обращения к ветеринару видимых изменений в лучшую сторону нет.

Добрый день!!! Обращаюсь за помощью.1. Сибирская кошка полных 16 лет (через 1,5 мес будет 17). Живая кошечка, никаких признаков старости, кроме как требование большего внимания. Зубы целы, бегает, кусается, дерется. Шерсть в нормальном состоянии, пушистая. Вес — два с половиной кг. Рожала 2 раза за всю жизнь.

Последний раз лет 10 назад. В 2013 году перенесла операцию по удалению опухоли с грецкий орех под кожей — начала подкравливать, под местной анастезией . Сейчас также есть шишки с горошину на ребрах, двойные.2. Питалась вискасом и китекэтом раньше — сухим и мягким. Молочными продуктами, супами, колбаса вареная немного.

Давала витамины.3. Вакцинация — не было, дегельминтизация — не было, обработка от блох — не было. На улицу не ходит4. Заболело в субботу 21 июня после обеда. Утром еще нормально ходила, муркала, мочилась, кишечник опорожнило, кушало. 5. Кошка просто как легло рядом, так больше и не смогло встать. Не плакала.

READ Кенгуру животное. Образ жизни и среда обитания кенгуру

Взяла на руки — не держит голову. На лапах не держится. Но лапы чувствительность не потеряли. Рвоты, поноса не было. Первую ночь мявкала. Давали только воду.В воскресение отвезли в клинику. Назначили гамавит колоть 2 раза в день по 1 кубику. Кошка начала ползать, поворачиваться, присаживаться, лакает сама молочко и суп.

Мочится под себя, но терпит до последнего, хочет все встать и не может — с бока на бок переворачивается. Кишечник так больше и не опорожняла. Нечем? Она в основном только жидкое ела.Стала проявлять эмоции — страх, злость. Если тормошить. Огрызаться. Немного ожила. 23 июня сдали анализ на биохимию. Вот результаты:1.

Общий белок г/л 69 (норма 54-77)2. Глюкоза ммоль/л 7,2 (норма 3,3-6,3)3. Щелочная фосфотаза 110 (норма 39-55)4. Креатинин, мкмоль/л 51(норма 70-165)5. Билирубин 7,1(норма 3-12)6. Фосфор, ммоль/л 0,5(норма 1,1-2,3)7. Кальций, ммоль/л 5,6(норма 2-2,7)8. Кетоновые тела отриц(норма отриц)Сегодня 26 июня приехали повторно на прием.

Так как динамика есть в сторону улучшения, назначили еще колоть гамавит и витамины Фитоэлита Здоровое сердце для кошек 50 таб. Слабительное закончилось при аптеке, рекомендовал сок свеклы 2 мл 2 раза в день.Доктор сказал, что может это и инсульт. Мне показалось, что третье веко западает. Я могу ошибаться, накрутить от всего прочитанного.И вот. Итог.1.

Обморок у кошек

То, что мы называем обмороком состоит из кратковременной потери сознания, при этом человек, в данном случае кошка, падает на землю, не имея возможности избежать этого и не осознавая этого.

Но как происходит обморок у кошек? Это происходит главным образом из-за недостатка кислорода в мозге, что может быть вызвано снижением кровотока, снижением артериального давления, парциальным давлением артериального кислорода или снижением концентрации гемоглобина. Это может сопровождаться слюнотечением и мочеиспусканием в некоторых случаях, хотя следует отметить, что это редко.

В общем, кошка восстанавливается через несколько секунд, потому что эпизоды короткие и внезапные. Вполне вероятно, что после пробуждения она будет казаться сбитой с толку и нервной, а также дрожать. Эта дезориентация должна исчезнуть в скором времени.

Еще несколько причин атаксии и алгоритм действия хозяев

Если не вдаваться в подробности, то так называют комплекс симптомов, подразумевающих проблемы с координацией движений и положением тела в пространстве. Существует три типа этой патологии:

• Мозжечковая атаксия у кошек обусловлена поражением мозжечка.

• Соответственно, вестибулярная возникает в тех случаях, когда что-то сильно не в порядке с вестибулярным аппаратом, находящимся во внутреннем ухе.

• Сенситивная. В чем-то схожа с мозжечковой, только в этом случае повреждаются важные нервные тяжи.

Существуют разные причины атаксии у кошек. Чаще всего развитие заболевания обусловлено:

• Отравления различными ядами.

• Наследственные заболевания, сопровождаемые дегенеративными явлениями в нервной ткани.

• Травмы, случающиеся особенно часто в марте, когда любвеобильные коты падают с балконов.

• Недостаток витамина В1. Для кошек это вообще характерно: многие хозяева «балуют» их свежей речной рыбой, в которой содержится фермент тиаминаза. Она разрушает тиамин, то есть В1, в результате чего развивается атаксия. Особенно это заметно у котят.

• Если кот «подсел» на какие-то растения. Например, большая доза кошачьей мяты способна на несколько минут отправить кошку в «нирвану». В это время питомец похож на завзятого пьяницу.

К сожалению, это еще не все причины. Мозговая гипоплазия – довольно распространенное наследственное поражение мозжечка. Это явление почти в 70% случаев развивается у котят, мать которых болела панлейкопенией во время беременности. Кроме того, не исключено развитие этой патологии и при других инфекционных болезнях, которые кошка подхватила, будучи в «интересном положении». «Подсобить» могут и гельминты.

В очень редких случаях атаксия развивается при лизосомальной недостаточности. Есть такой внутриклеточный органоид, называется лизосома. Она нужна, чтобы утилизировать перекисные соединения и прочую гадость. Если с лизосомами что-то не в порядке, все эти вещества начинают накапливаться в организме. Патология эта крайне редкая, неизлечимая, прогноз при ней плохой.

Иногда в странном поведении кота виноват сам хозяин. Так, например, питомец может заваливаться на бок при недостатке витамина В1. Подобный дефицит может возникнуть из-за активного внедрения в рацион животного речной рыбы, содержащей фермент тиаминаза. Этот фермент разрушает витамин В1, из-за чего и возникают странные новшества в поведении кота. В данном случае, необходимо исключить из рациона животного речную рыбу, включив в него специальные витаминные комплексы.

Такое серьезное заболевание, как кошачья панлейкопения, часто вызывает нарушения в координации движений питомца. Сопровождается такая инфекционная болезнь резким повышением температуры, отсутствием у животного аппетита, и часто панлейкопения оборачивается летальным исходом.

Отек головного мозга, полученный в результате серьезной травмы, также может стать причиной нарушения координации движений. Лечить любые заболевания, касающиеся работы головного мозга непросто, поэтому, чем раньше заводчик обратиться к специалисту, тем будет лучше. Поставить в домашних условиях правильный диагноз, не имея полноценной симптоматической картины, практически невозможно.

Так называемая “передозировка” кошачьей мятой или валерианой может стать причиной того, что кот заваливается на бок. Данные растения сильно воздействуют на нервную систему животного, поэтому после их приема кот похож на настоящего пьяницу.

Если кот не может нормально передвигаться, все время заваливается на бок и не контролирует свои движения, хозяину не стоит игнорировать симптом. Вполне вероятно, что питомцу требуется срочная медицинская помощь или даже серьезная операция.

Видео про кота с атаксией

Марк Аврелий. Кот с атаксией

Хозяева кошки должны внимательно следить за ней, как за детьми. Тогда любые изменения в их поведении сразу заметите. И нести в ветеринарную клинику. Животные любят нас и очень рассчитывают на помощь!

Слишком часто приходилось сталкиваться с некомпетентностью ветеринаров , увы ! Удивляться нечему , если даже люлей не могут или не хотят лечить в поликлиниках. Не доверяю ветеринарам , которые дерут большие деньги за прием , а помочь в большинстве случаев ничем не могут.

Причины того, что кот падает

Параличи и парезы конечностей могут быть связаны с инфекционно-воспалительным поражением, нарушением кровоснабжения, травмой спинного или головного мозга. При этом у животного будут наблюдаться и другие неврологические симптомы (нистагм, обмороки, поведенческие нарушения, разный размер зрачков). Если поражен спинной мозг в области таза, кота может беспокоить нарушение мочеиспускания и дефекации.

У кота могут начать разъезжаться лапы, затем кот заваливается набок при опухолях спинного мозга. Такая же симптоматика может быть при алиментарном гиперпаратериозе.

Мышечная слабость может быть вызвана разными миопатиями (например, вызванными недостатком калия), инфекционными болезнями (вирусной инфекцией, поражением протозоа). Например, мышечная слабость один из самых ранних симптомов ботулизма у кота.

READ Клещи у кошек ушные иксодовые подкожные

Падать животное может от истощения или в результате большой кровопотери. Кровотечение может быть внутренним, поэтому не сразу диагностируется. При этом кошка вялая, отказывается от пищи, засыпает, ее конечности холодные, слизистые синюшные.

Атаксия (координаторные нарушения) может быть врожденной и приобретенной. Различаются несколько видов этого недуга у котов.

К основным относят:

• вестибулярную;
• корковую;
• мозжечковую;
• сенситивную.

При атаксии у животного шатающаяся походка, оно ставит лапы неуверенно, словно не знает, куда или как опустить конечность. Часто голова животного наклонена вниз либо набок. При некоторых видах атаксии у животного наблюдается тремор (мелкое дрожание тела в движении). К атаксии приводят различные нарушения (например, панлейкопения), отравления (ядами и растительными компонентами), ЧМТ и отек мозга, авитаминоз по группе В (в частности, нехватка витамина В1), опухоли головного мозга. Не редкость для котов мозжечковая атаксия, вызванная гипоплазией структур мозжечка.

Падать и биться в судорогах кошка может по причине эпилепсии. В процессе припадка животное резко дергает конечностями, клацает челюстью, может наблюдаться непроизвольное мочеиспускания.

В результате инсульта животное может двигаться по кругу, громко мяукать от боли, падать на бок. Нарушается поведение кошки. Может открыться рвота. Кот может потерять сознание.

Падать на бок кошка может в результате отита. Воспалительное заболевание уха приводит к нарушению работы вестибулярного аппарата. При этом дополнительно может наблюдаться отказ от еды, чувствоваться неприятный запах из ушной раковины. Появляется гнойное отделяемое. При попытке осмотреть или почистить ухо кошка мяукает, нервничает, может укусить.

Чаще всего животное заваливается набок. При поражении задних конечностей любого происхождения, инсульте, отите задние ноги животного как будто подворачиваются, и кошка заваливается набок. При параличе конечности могут лежать прямо и животное пытается двигаться, перебирая передними лапками. Когда устает — ложится на бок, круп отстает в положении прямо. При миопатиях и миозите передних конечностей кот может заваливаться на передние лапы.

Симптоматика и диагностика

В общем и целом, симптомы атаксии у кошек просты. Питомец похож на пьяницу, его мотает, кот не может нормально ходить, в тяжелых случаях он с грохотом падает на бок, просто попытавшись сесть. Очень типичен постоянный наклон головы в одну сторону, а также беспорядочные круговые движения глаз. Другие симптомы могут измениться в зависимости от первопричины атаксии.

Ваш ветеринар выполнит полный медицинский осмотр кошки. Важное значение имеет та информация, которую ему предоставит хозяин кота. Желательно вспомнить следующее:

• Не было ли у животного доступа к бытовой химии, ядам, не проводилось ли в вашем доме или районе дератизации (уничтожения грызунов).

• Нет ли в родословной вашего любимца сведений о каких-то патологиях, которыми страдали родители кота?

• Не падала ли кошка с балкона, не попадала ли она под велосипед и т.д.

Очень важно вспомнить о всех случаях болезней, которые перенес ваш любимец. Желательно при этом рассказать, не пытались ли вы его самостоятельно лечить, «назначая» какие-то медицинские препараты.

Очень важен анализ крови, который позволит установить, нет ли недостатка каких-то важных микро- и макроэлементов, витаминов. Применяется также рентгенография и УЗИ, при помощи которых выявляют опухоли, наличие паразитов, прочие серьезные проблемы.

Кошка хочет кота 2

«Загадка падающей кошки и фундаментальная физика»

Врожденная способность падающих кошек приземляться на лапы занимает ученых уже очень долгое время. Первая исследовательская работа на эту тему была опубликована в 1700 году. В книге «Загадка падающей кошки и фундаментальная физика» (издательство «Альпина нон-фикшн»), переведенной на русский язык Натальей Лисовой, физик Грегори Гбур показывает, как попытки понять механику падения кошек помогли научным изысканиям в математике, физике, физиологии, неврологии, космической биологии и даже оказали влияние на робототехнику. N + 1

предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается, какую роль открытия Альберта Эйнштейна сыграли в поиске ответа на вопрос о падающих кошках.

Кошачий рефлекс переворачивания

Сделанные Мареем фотографии падающей кошки потрясли физиков и вынудили их заново осмыслить давние предубеждения о том, как объекты движутся и поворачиваются в пространстве. Но это было пустяком в сравнении с тем поистине сейсмическим шоком, который потряс все ученое сообщество в 1905 г. и навсегда изменил наши представления о физике. В этом году никому не известный служащий патентного ведомства по имени Альберт Эйнштейн опубликовал в немецком журнале «Анналы физики» (Annalen der Physik

) три статьи, каждой из которых суждено было заложить фундамент для новой отрасли физики. Это трио статей сегодня часто называют статьями
annus mirabilis
(чудесного года).

Первая из этих статей — «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света» — вышла 9 июня. В ней Эйнштейн попытался объяснить так называемый фотоэлектрический эффект

: почему под действием света, падающего на металлическую пластинку, может возникать испускание этой пластинкой электронов. Эйнштейн утверждал, что данный эффект возможно объяснить только при условии, что свет будет рассматриваться как поток частиц, несмотря на то что к тому времени уже было продемонстрировано, что свет ведет себя как волна. Сегодня корпускулярно-волновой дуализм — один из фундаментальных аспектов квантовой физики. В 1921 г. за работу над этой проблемой Эйнштейну предстояло получить Нобелевскую премию по физике.

Вторая из статей 1905 г. — «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярнокинетической теорией теплоты» — появилась 18 июля и объяснила феномен броуновского движения

— случайного, на первый взгляд, метания мелких частиц в горячей воде. Эйнштейн показал, что это забавное движение можно объяснить как результат столкновений между частицами и окружающими их неразличимыми глазом молекулами воды. Такое объяснение привело к окончательному подтверждению того факта, что вещество состоит из отдельных атомов и молекул; как ни удивительно, сомнения в этом были еще живы даже в начале XX в.

Третья из Эйнштейновых статей 1905 г. — «К электродинамике движущихся тел» — вышла 26 сентября. Это самая знаменитая из трех статей, поскольку именно она стала первым заявлением специальной теории относительности

Эйнштейна, которой суждено было кардинально изменить наши представления о пространстве и времени. Чтобы получить представление о значимости этой работы, нам потребуется небольшое введение.

Одним из главных принципов физики, восходящим еще к Галилео Галилею, является принцип относительности

, который можно сформулировать очень просто: «Законы физики одинаковы для любого наблюдателя, независимо от движения этого наблюдателя». В работе 1632 г. «Диалог о двух главнейших системах мира» Галилей объясняет его таким образом:

Уединитесь с кем-либо из друзей в просторное помещение под палубой какого-нибудь корабля и запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; пусть будет у вас там также большой сосуд с водой и плавающими в нем маленькими рыбками; подвесьте, далее, наверху ведерко, из которого вода будет падать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте прилежно, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; рыбы, как вы увидите, будут плавать безразлично во всех направлениях; все падающие капли попадут в подставленный сосуд, и вам, бросая какойнибудь предмет, не придется бросать его с большей силой в одну сторону, чем в другую, если расстояния будут одни и те же; и если вы будете прыгать сразу двумя ногами, то сделаете прыжок на одинаковое расстояние в любом направлении. Прилежно наблюдайте все это, хотя у нас не возникает никакого сомнения в том, что, пока корабль стоит неподвижно, все должно происходить именно так. Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью, и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно. Прыгая, вы переместитесь по полу на то же расстояние, что и раньше, и не будете делать бóльших прыжков в сторону кормы, чем в сторону носа на том основании, что корабль быстро движется, хотя за то время, как вы будете в воздухе, пол под вами будет двигаться в сторону, противоположную вашему прыжку, и, бросая какую-нибудь вещь товарищу, вы не должны будете бросать ее с большей силой, когда он будет находиться на носу, а вы на корме, чем когда ваше взаимное положение будет обратным; капли, как и ранее, будут падать в нижний сосуд, и ни одна не упадет ближе к корме, хотя, пока капля находится в воздухе, корабль пройдет много пядей».

Галилей понимал, что, сидя в глубинах корабля, невозможно определить никаким экспериментом, находится ли корабль в покое или движется с постоянной скоростью; живые существа — ходящие, плавающие или летающие — будут не в состоянии почувствовать какое-либо движение. Рассмотрим, к примеру, игру в теннис внутри движущегося корабля. Можно было бы подумать, что при движении корабля вперед теннисный мячик должен стремиться лететь назад, в корму корабля, давая носовому игроку преимущество, но такое интуитивное представление неверно. Мячик будет вести себя во всех отношениях так, как если бы корабль неподвижно стоял в гавани. Если никакой физический эксперимент не может обнаружить движение корабля, то, значит, законы физики должны быть одинаковы для любого наблюдателя, движущегося с постоянной скоростью.

Вслед за Галилеем Исаак Ньютон успешно применил этот принцип к своим знаменитым законам движения и ввел относительность в систему движения любых материальных тел. К примеру, и наблюдатель, стоящий рядом с бильярдным столом, и наблюдатель, проходящий мимо него, смогут точно описать все, что происходит в игре, при помощи законов Ньютона, хотя и разойдутся во мнениях о том, с какой скоростью шары двигались по отношению к ним самим.

Игра в «Галилеев теннис». Даже если корабль движется вправо, ни один из игроков не получит преимущества вопреки распространенному и ошибочному интуитивному представлению о том, что мячик будет быстрее лететь к корме корабля.

Рисунок Сары Альберт

Поделиться

Однако, когда Джеймс Клерк Максвелл в 1860-е гг. объявил, что свет — это электромагнитная волна, быстро выяснилось, что Ньютонов тип относительности к волнам не применим. В частности, согласно Ньютоновым формулам, наблюдатели, движущиеся с разными скоростями, в общем случае намеряли бы разные значения для скорости света. Человек, движущийся параллельно с фотоном, к примеру, увидел бы его летящим медленнее, чем человек, движущийся с этим же фотоном встречным курсом. Поскольку скорость света встроена в уравнения Максвелла, то и уравнения для каждого из этих наблюдателей были бы чуть иными. Ученые решили, что физика световых волн, должно быть, по-разному работает для каждого наблюдателя. От Максвелла до Эйнштейна было предпринято множество попыток экспериментально измерить предполагаемые колебания скорости света, но все они оказались безуспешными. Самая известная из этих попыток — эксперимент 1887 г., проведенный Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли, которые использовали для измерения разницы в скорости света интерференцию световых волн; они не смогли обнаружить никаких изменений, хотя движение Земли вокруг Солнца должно было по идее дать вполне измеримый эффект.

Альберт Эйнштейн подошел к этой проблеме с другого направления. Он задался вопросом: если законы электричества и магнетизма одинаковы для любого движущегося наблюдателя, то как должен тогда выглядеть принцип относительности? В своих расчетах он опирался на два предположения: (1) все

законы физики одинаковы для всех наблюдателей, движущихся с постоянными скоростями, и (2) скорость света одинакова для всех наблюдателей. Из этих двух предположений следовал целый ряд ошеломляющих и даже пугающих следствий. Среди них:

• ничто (известное нам) не может двигаться быстрее скорости света;
• масса и энергия эквивалентны, и одно может превращаться в другое (вспомним знаменитое уравнение E = mc2
  );
• время для движущегося объекта идет медленнее;
• размер движущихся объектов вдоль направления движения сжимается;
• время и пространство в каком-то смысле неразделимы и образуют четырехмерное единство, известное как пространство-время
  .

За столетие, прошедшее после Эйнштейновых публикаций, все странные предсказания специальной теории относительности были подтверждены в ходе множества самых разных экспериментов.

Теория относительности, возможно, кажется вам очень далекой от нашего разговора о падающей кошке. Но следующий проект Эйнштейна окажется прочно связанным с нашей задачей. Почти сразу же после успеха специальной теории относительности Эйнштейн начал размышлять над самым большим ее ограничением — условием, согласно которому законы физики должны быть одинаковыми только для наблюдателей, движущихся с постоянными скоростями. Формально движение с постоянной скоростью, то есть движение, соответствующее закону инерции Ньютона, называется инерциальным движением

. У этого ограничения есть один удручающий фактор — почти невозможно найти в окружающей нас действительности образец по-настоящему инерциального движения. Все на Земле, к примеру, постоянно испытывает некоторое ускорение: Земля вращается вокруг своей оси, вовлекая в это вращение все, что находится на ее поверхности, а еще Земля движется по почти круговой орбите вокруг Солнца. Эйнштейну не нравилось, что принцип относительности строго выполняется только для объектов в состоянии равномерного движения, которого на самом деле в природе практически не существует.

В 1907 г. Эйнштейнвсе еще работал в патентном бюро; его слава пока не способствовала научной карьере. Однажды, когда он, по обыкновению, размышлял над проблемой неинерциального движения, ему в голову пришла, как он считал, «счастливейшая в жизни мысль».

Так же, как в случае, когда электрическое поле порождается электромагнитной индукцией, гравитационное поле сходным образом имеет лишь относительное существование. Так, для наблюдателя в свободном падении с крыши дома не существует, во время его падения, никакого гравитационного поля — по крайней мере в непосредственной близости от него. Если этот наблюдатель отпускает какие-то объекты, они остаются, относительно него, в состоянии покоя или в состоянии равномерного движения, независимо от их конкретной химической или физической природы. Наблюдатель, таким образом, может оправданно считать свое состояние состоянием «покоя».

Представляя себе объект, падающий под действием силы тяжести, мы, как правило, думаем о тяготении как о силе, которая тянет это тело. Эйнштейн, однако, понял, что такая картина неверна: человек или объект — или кошка — в свободном падении под действием силы тяжести невесом

; он совершенно не ощущает на себе действие силы тяжести. Астронавты на орбите вокруг Земли невесомы, потому что непрерывно падают по направлению к Земле: просто получается так, что они при этом двигаются параллельно поверхности Земли, так что фактически находятся в состоянии непрерывного падения и при этом все время промахиваются мимо Земли.

Эйнштейн почти сразу же после того, как в его голову пришла счастливейшая в жизни мысль, заложил фундамент для новой релятивистской теории, которая включает в себя и гравитацию тоже: он ввел принцип эквивалентности

. Для наших целей принцип эквивалентности можно сформулировать примерно так:

Ускоренное движение физически неотличимо от нахождения в равномерном гравитационном поле.

Чтобы понять стоящую за этим принципом идею, представим себе человека в замкнутом космическом корабле без иллюминаторов. Подобно людям в Галилеевом корабле, этот человек никак не может видеть движение. Если корабль стоит на поверхности земли, его пассажир будет ощущать, как его тянет вниз гравитационное поле. Если тот же корабль находится в пространстве, вдали от любых гравитационных тел, и ускоряется, этот человек также будет ощущать некую силу, которая тянет его вниз. Эта направленная вниз сила — инерциальное сопротивление тела ускорению. Эйнштейн утверждал, что не существует таких экспериментов, при помощи которых человек в корабле мог бы определить, в какой ситуации он находится, — они физически эквивалентны. Этот эффект испытывал на себе всякий, кому случалось ездить в лифте: когда лифт движется вверх с ускорением, человек в нем чувствует себя тяжелее. Когда же лифт замедляется вблизи верхней точки, этот же человек чувствует себя легче.

Принцип эквивалентности. Сила, которую ощутит некто в ракете, движущейся вверх с ускорением, физически неотличима от силы, которую ощутит этот же некто, если ракета неподвижно стоит в гравитационном поле, тянущем вниз.

Рисунок Сары Эдди

Поделиться

Это было глубокое прозрение, проникновение в природу ускорения и гравитации, но превращение его в строгую математическую и физическую теорию потребовало от Эйнштейна почти десятилетия кропотливой работы наряду со значительной помощью со стороны математиков. Наконец в ноябре 1915 г. он представил математическую основу того, что позже получило название общей теории относительности

, на заседании Прусской академии наук. Среди совершенно новых, даже умопомрачительных, следствий новой теории была идея о том, что масса искривляет как пространство, так и время. Массивное тело, такое как Земля или черная дыра, лежит на дне «ямы» в пространстве-времени. Вблизи к гравитационному телу время течет медленнее, и часы рядом с поверхностью земли будут идти чуть медленнее, чем часы в самолете.

В контексте этой новой теории любой объект, движущийся по кратчайшему пути сквозь пространство-время (не важно, является ли этот путь прямо- или криволинейным), не испытывает на себе действия каких-либо сил, он невесом, а его движение может рассматриваться как инерциальное . Вес, который мы испытываем на поверхности земли, можно интерпретировать как следствие того факта, что нам не дают двигаться по этому кратчайшему пути, которым было бы свободное падение по направлению к центру Земли. Поэтому счастливейшая мысль Эйнштейна легко интерпретируется в контексте Вселенной искривленного пространства и времени.

Это опять приводит нас в конечном итоге к вопросу о падающих кошках. Когда кошку роняют, она находится в состоянии свободного падения и рефлексивно переворачивается в правильное положение. Однако, согласно рассуждениям Эйнштейна, кошка в свободном падении будет совершенно невесома и не будет испытывать на себе действие какой-либо силы ни в одном из направлений — так откуда же она знает, в какую сторону и на сколько переворачиваться, чтобы приземлиться в правильном положении? Этот вопрос приобрел для физиологов важное значение в начале XX в., и именно он со временем заставил их обратиться к глубокой теории Эйнштейна.

Подробнее читайте:
Гбур Г
. Загадка падающей кошки и фундаментальная физика / Грегори Гбур ; Пер. с англ. [Натальи Лисовой] — М.: Альпина нон-фикшн, 2021. — 386 с.