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【2015搞笑诺贝尔物理学奖】不同体型大小的动物,尿尿时间一样

作者:胡立德 来源:果壳网 日期:2015-09-18
导读

         很多人觉得我的研究很搞笑。有时候我做学术报告,甚至有人笑到从椅子上掉下来。在我刚刚做教授的时候,我的博士导师警告我,不要玩过头了,小心在评选上终身教授前拿搞笑诺贝尔奖。 六年后,五月的一天,我收到马克亚伯拉罕斯(Marc Abrahams)先生的邮件,说要跟我严肃地谈一谈。我马上兴奋地打电话给我太太,我可能拿奖了!亚伯拉罕斯先生是搞笑诺贝尔奖委员会主席。他给我打了电话,自我介绍过后,他祝贺我拿了

2015搞笑诺贝尔奖 · 动物尿尿的视频记录

        更多颁奖内容请浏览:2015搞笑诺贝奖专题        

        很多人觉得我的研究很搞笑。有时候我做学术报告,甚至有人笑到从椅子上掉下来。在我刚刚做教授的时候,我的博士导师警告我,“不要玩过头了,小心在评选上终身教授前拿搞笑诺贝尔奖。”

        六年后,五月的一天,我收到马克•亚伯拉罕斯(Marc Abrahams)先生的邮件,说要跟我严肃地谈一谈。我马上兴奋地打电话给我太太,“我可能拿奖了!”亚伯拉罕斯先生是搞笑诺贝尔奖委员会主席。他给我打了电话,自我介绍过后,他祝贺我拿了今年的搞笑诺贝尔物理学奖。他告诉我,他在1991年创立了搞笑诺贝尔奖,很多人可能觉得这是个大笑话。但实际上,搞笑诺贝尔的秘密宗旨是在让大家在大笑中爱上科学,爱上思考。作为搞笑诺贝尔的传统,他很严肃地问我愿不愿意接受这个奖,我当然一万个愿意。然后他告诉我,要保守这个秘密一直到九月的颁奖典礼。

哈佛领奖现场,果壳网图书编辑小庄和胡立德的合影。

        获得这个物理学奖的是我最喜欢的课题之一:排尿研究。这个研究的灵感来自于我给儿子做“马桶训练”。那个时候我儿子三岁,非常的倔强。幼儿园老师要求他可以自己上马桶,但是他那时候还在用尿布。我们找了很多方法对他进行集训。后来我太太没有耐心了,把这个任务交给了我。接着我就需要大概每20-30分钟带他去坐一次马桶。如果他尿了,我就要给他一个小熊糖作鼓励。所以我很仔细地观察了他尿尿的情况。因为我是研究流体力学的,所以对任何流体都比较敏感。我发现他排尿的时间真的很久,数了数,大概每次都是差不多20秒。那么小的身体,为什么需要那么长时间排尿呢?然后我去数了下我自己排尿的时间,居然也是差不多20秒!当时就觉得,这个现象很神奇。我的重量比我的儿子重十倍,所以我们的尿液量,和我们的膀胱的容积应该也差别很大。试想,我们想要倒空一个小矿泉水瓶和一个大矿泉水瓶,小的瓶子应该比大的瓶子快。但是为什么我们的排尿时间都一样的?

        不同生物排尿的慢动作视频……(见最上面)

        我的直觉告诉我,这里面应该有一个有意思的故事。现在我们有两个数据点:我和我的儿子。那么其他动物呢?第二天一早,我就告诉我的学生带上量杯和秒表去动物园测量其他动物排尿。他们最初以为我在恶作剧。他们回来的时候满身脏兮兮的,一股尿的味道。他们用我们的高速摄像机拍到了很多动物排尿的视频。我问他们发现了什么,他们兴奋地说“从大象到小狗,每一种动物排尿的时间都差不多,平均是21秒!大象的膀胱的容积是人类的膀胱的100倍,但是它们的排尿时间跟人类几乎一样。”

        我建了一个数学模型来解释这个神奇的现象。用这个模型我们发现,尿道实际上像一根虹吸管,尿道越长,排水越快。以前我们知道尿道用来排尿,但是不知道尿道的长度可以调节排尿速度。在动物的进化过程中,大型动物的尿道变长,帮助他们很快排尿,从而避免在排尿过程中被其他动物攻击。这项研究发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

        通过这项研究我们知道,如果排尿时间过长,有可能是前列腺肿瘤的征兆。因为肿瘤压迫尿道,减缓了尿的流速。这个研究对其他设计也有帮助,比如饮水背包和消防车的设计都以它作为参照。

        搞笑诺贝尔奖是授予让我们“先大笑,再思考”的研究。我觉得这个研究让我“大笑,思考,再大笑”。当我开始发现动物排尿时间相似的这个现象的时候,我大笑因为这个现象很有趣。接着我开始思考为什么有这个现象。当我在建立模型来解释这个现象的时候,我大笑是因为我通过思考又了解到了大自然更多的秘密。

        很多人甚至很多学者觉得科学应该是一件非常严肃的事情。这就是为什么我博士导师警告我不要在拿到终身教授前拿搞笑诺贝尔奖。我觉得即使是用最严肃的科学态度来做研究,也可以保持轻松搞笑的心情。这样才可以真正在科学探索中得到快乐。我想,如果我每天可以笑两次,想一次,那是一件多么幸福的事。

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