胡立德|为什么哺乳动物排尿时间都是21秒？他靠这个发现获搞笑诺贝尔奖
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胡立德 ， 科学家 ， 华裔 。
他的研究非常“另类”：
人和动物的尿、袋熊的屎、猫舌头、狗甩水……
2016年 ， 他的3项研究 ，
被列入“美国最浪费的20个科学项目”名单中 。
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上：胡立德在办公室（图片来自 New York Times， 摄影：Melissa Golden）下：在2015年搞笑诺贝尔奖颁奖典礼上
然而他先后两次获得了在哈佛大学颁发的
“搞笑诺贝尔奖” ，
颁奖者都是货真价实的诺贝尔奖得主 。
此外 ， 他还获得了“中国版搞笑诺贝尔奖” ——
菠萝科学奖3次 。
胡立德的父母是第一代移民 ，
对他说的最多的话是要对万物保持好奇心 。
中国文化的底蕴、父母的引导、对自然的热爱 ，
都给他带来不同的思路 ，
做跟别人不一样的研究 ， 走别人没走过的路 。
9月中旬 ， 一条与胡立德视频连线 ，
聊了聊他看似搞笑、实则深刻的研究 ，
以及好奇心教育对一个人的长远影响 。
自述胡立德编辑余璇
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（图片来自 New York Times， 摄影：Melissa Golden）
佐治亚理工大学是美国三大理工院校之一 ， 胡立德是学校里唯一的一位跨机械工程系和生物系的教授 。
不过他看起来既不威严也不冷酷 ， 踩着拖鞋上课 ， 和学生叠罗汉拍照 ， 甚至翻着空翻上台领奖 ， 最爱的游戏是超级玛丽 。
【胡立德|为什么哺乳动物排尿时间都是21秒？他靠这个发现获搞笑诺贝尔奖】
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因为要做仿生学的研究 ， 实验室里养了不少动物：火蚁、蛇、蚊子、袋熊……有时候好几天不去实验室 ， 蛇就会打破玻璃柜 ， 从门缝底下游出去 。 “有一些同事他们怕死了 ， 走在外面看到蛇 ， 就会喊：哇！这是胡立德的研究 。 然后我会去把它们抓回来 。 ”
说起蛇 ， 胡立德的妻子范佳还记得当年两人去参加朋友聚会 ， 他带着一条2米多的蛇 ， 挂在脖子上 ， 大摇大摆地走进来：“这和带着一条狗没有两样 。 ”
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胡立德在2015年搞笑诺贝尔奖颁奖典礼上 。 搞笑诺贝尔奖有近三十年的历史 ， 每年评选一次 ， 在哈佛大学颁发 。 口号是：“研究先让你笑 ， 然后思考 。 ”（图片来自网络）
胡立德也留过长发 ， 会梳着和女儿一样的羊角辫出门 ， “科学家应该在所有地方做实验 ， 甚至发型” 。 如今刚过不惑之年的他 ， 虽然发际线在后退 ， 心里却仍保持着少年时旺盛的好奇心 。
他最近的两篇学术论文是关于袋熊……的粪便：“为什么袋熊的大便是方形的？”这一发现让他再次获得了2019年的搞笑诺贝尔奖 。 在颁奖大会上 ， 胡教授和队友们一脸认真地宣布：“现在终于证明 ， 圆形的通道也能生产出方形的物品！”众人哄笑 。
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袋熊和它的方形粪便 。 研究发现 ， 袋熊大肠的肠壁厚度不均 ， 其中有两个地方比较硬 ， 粪便经过时就会被挤压出棱角 。
现在 ， 胡立德与范佳、一儿一女生活在美国南部 。 一条近日与他们进行了一次视频连线 。
采访时 ， 一家四口都在 ， 哥哥还把在家门口捡到的一只蝉壳拿来“秀”了一番 ， 以及胡立德从番茄树上抓下来存在泡菜罐子里的虫 。 范佳说 ， 孩子们从小看着爸爸匪夷所思的行为长大 ， 对一切也充满了好奇 。
以下是胡立德的自述 。
换尿布提供的灵感
我是胡立德 ， 平时教书 ， 做研究 ， 写科普书 ， 周末和我的两个小孩一起下棋、击剑 。
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模仿狗、人类和犀牛排尿的实验
9年前有一天 ， 我在给儿子换尿布 ， 他突然就开始尿了 ， 于是我量了量他尿的时间和我自己尿的时间 ， 竟然差不多 。 我继续去到动物园去看 ， 结果发现从小狗到大象 ， 哺乳动物排尿的平均时长都是21秒 ， 哪怕膀胱的大小差了100倍！
“为什么哺乳动物的排尿时间是21秒”——这个发现让我第一次获得搞笑诺贝尔奖 。
有一个日本的泌尿医生看到后说 ， 哦这个很厉害 。 平时他们会用一个很贵的机器来测量人尿的速度 ， 但现在他们可以从排尿时间来判断一个人的膀胱是否健康 。
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我第一次见到我太太的时候 ， 她带着前男友送的情人节礼物——一只咖啡色的贵宾犬 。
我跟它虽然互不喜欢 ， 但它的甩水能力让我惊讶 。 我就开始利用高速摄像机研究狗甩水的速度 ， 以及其他不同体积的动物的甩水能力 ， 再延伸到对生活中洗衣机甩干衣服的思考 。
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被雨滴击中的蚊子 。 因为蚊子会随着雨滴倾斜身体或随雨滴一同下落 ， 故而不会被雨滴砸死 。
有时候我会和儿子一起在外面看下雨 ， 他会被蚊子叮 。 在我看来 ， 蚊子在下雨天飞是很奇怪的事情 。 因为一只蚊子和一滴雨滴差不多大 ， 但雨滴比蚊子重50倍 ， 而且它们的速度很快 。 蚊子被雨滴撞到 ， 就像人被车子撞到 ， 但它们绝大多数情况下都毫发无伤 。 所以我就开始研究蚊子为什么不会被雨滴砸死 。
我的很多研究是从生活中获得的启发 。 这些发现 ， 可以影响不同的领域 。
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蚊子的研究有助于微型飞行器的开发（图片来自 Harvard University）
本科时我曾幼稚地以为 ， 几乎所有的科学问题都已经有了答案 。 后来读到博士才发现 ， 人类只是解答了很小一部分自然的奥秘 ， 许多看似简单的问题 ， 往往最难解答 。 动物自然而然的行为和身体形状背后 ， 往往有着很深的科学道理 。
你研究动物要想 ， 做这个事最厉害的是谁？在清洁上 ， 猫就是最厉害的 。 猫一天睡16个钟头 ， 但它们会花3个小时清洁身体 。 因此我们开始研究猫的舌头 。
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从左到右 ， 这些舌头属于：猫、北美野猫、美洲狮、雪豹、老虎和狮子
世界上有30多种猫科动物 ， 狮子的舌头跟人头一样大 ， 家猫的舌头跟人的小拇指一样大 。 它们的舌头上都有290多个舌突起 ， 每个舌突起上有一个小吸管 ， 可以自然地吸收唾液 ， 猫咪们每次舔自己 ， 就会有一些唾液作用在毛发上 ， 水不会被浪费 。 因此 ， 猫只需要3勺唾液 ， 就能把自己弄得很干净 。 相比之下 ， 人洗一次澡需要10升水 。
我们还从猫舌头获得的灵感 ， 设计了一把仿生的梳子——用3D打印机打印了40根类似于猫舌突起一样的齿 ， 放在柔软的硅胶上 。 这把梳子不会缠住头发 ， 并且非常好清洁 。
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在菠萝科学奖颁奖典礼上 ， 胡立德扮演成猫咪上台领奖
中国人很看重吃饭 ， 像我父母会自己做豆浆、包子、饺子 。 我最近的研究 ， 就是炒饭的方法 。 我们去炒饭店 ， 用高速摄像机拍大厨炒饭的技术 ， 用那个温度炒饭 ， 你真的不能停下来 ， 要极速把这个饭一直在空中“飞” ， 不然就会烧焦 。
其实很多公司想要让机器人来做厨房的工作 ， 如果开发做炒饭的机器 ， 温度一定要高 ， 而且饭锅需要上下左右地摇 ， 而不是像洗衣机那样滚 。
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正在动物园测量排尿的学生们
这些实验听起来搞笑 ， 实际挺难的 。 比如要量一个动物排尿的容积 ， 你可能会想把杯子放在它底下 ， 它肯定认为你很奇怪 ， 不会尿 ， 或者逃跑 。 而研究蚊子的时候 ， 为了让它们活着 ， 我们只能每天把胳膊伸进玻璃柜里让它们饱餐一顿 。
2016年5月 ， 我意外发现自己上了电视 。 有个美国参议员列了一个名单 ， 把我的3项研究都归到当年“最浪费的20个科研项目”中 ， 我突然成了“最浪费科学家” 。
其实我的大部分实验都很便宜 。 再说 ， 当你还不知道结果时 ， 怎么能说研究的过程是浪费呢？
从此 ， 我决定把科普作为自己的第二职业 ， 到处做演讲 ， 还写书 ， 向大众介绍我们的科学研究 。
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在我的新书《如何水上漂和飞檐走壁？》（How to Walk on Water and Climb up Walls：Animal Movement and the Robots of the Future）里 ， 读者可以读到这20年来最有趣的仿生科学研究 ， 以及科学家是如何提问 ， 如何做实验 ， 寻找答案和解决问题的 。
有些东西是钱不能比的
当科学家是一条很长的路 。
本科、研究生、博士后、副教授 ， 差不多15年 ， 没有太稳定 ， 明年不知道在哪 。 其他的朋友都已经开始赚钱了 ， 我还在上学 。 但我的父母对我说 ， 如果你可以做一个科学的贡献 ， 那真的是钱不能比的 。 我觉得赚的钱够自己生活 ， 就够了 。
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幼年胡立德与父母合影
我父母都是移民 ， 他们读研究生的时候从台湾来到美国 ， 压力都很大 ， 我妈妈说她是“背水一战” 。 他们是搞化学研究的 。
我出生的时候 ， 他们每天还在读书 ， 每天去实验室 ， 所以我一出生进入的就是科学的世界 。
5、6岁的时候 ， 妈妈周末会带我去实验室 。 我还记得她教我做细菌培育实验 ， 把唾沫吐在一个瓶子里 ， 细菌会越长越多 。
后来我考进了马里兰州的“天才班” 。 那是从小学四年级开始 ， 在每个学校招成绩最好的人 ， 一个班招20个 。
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天才班时的胡立德（第二排左一）
当时在天才班 ， 我们有一个比较大的项目 ， 就是写自己的书 。 我都无法想象一个10岁的小孩 ， 真的可以写出200页的书 。 我记得那是我第一次熬夜 ， 自己定题目 ， 自己做研究 ， 自己打字、画图 。 我妈妈看我那么用功 ， 她也没有睡觉 ， 起来帮我把照片贴起来 ， 第二天她还要上班 。 但她从来不抱怨 。
我的父母把我养得很自由 ， 大部分时间让我自己玩 ， 自己学 。 我最深刻的记忆就是小时候我妈妈在读书 ， 我看她读那么多书 ， 我也读 。 她不会和我说这个东西太难了不要做 ， 如果要做 ， 就自己做 。
考大学的时候 ， 我拿了两份offer ， 其中有一份来自卓克索大学医学院 。 在美国 ， 大部分的学生都希望能考进医学院 ， 未来当医生 ， 但我最后还是选择了麻省理工 ， 想做基础的科学研究 。 其实我爸爸是一个很传统的人 ， 我很怕他会说我 ， 但他没有 。
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正在体操表演的胡立德
进入麻省以后 ， 本科阶段我试了5个不同的专业 ， 哲学系、生物系、数学系……真的考虑很多 ， 在想什么专业是最好的 ， 后来我决定走自己的路 。
我当时有参加体操队 。 体操队的朋友们很有意思 ， 有一些人毕业后直接去太阳马戏团工作 。 我看着他们 ， 就明白其实选择什么样的工作都可以 。 做体操跟做科学 ， 同样需要创造力 。
我本科的导师、导师的导师 ， 也都获过搞笑诺贝尔奖 。 用应用数学来分析“怎么拉床单是不会有皱纹” ， “扎马尾辫的人跑步时头发是怎么甩动的”……他们都认为 ， 所有的生活都可以当作科学来研究 。
我想这样的主意如果你学了 ， 一辈子都不会觉得无聊 。
好奇心和独立
我做的都是仿生的研究 ， 因为从小受爸爸妈妈影响 ， 觉得大自然有很多秘密可以教我们 。 虫子为什么可以在水上行走 ， 蛇怎么“飞” ， 鱼死掉了为什么还可以游泳……
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少年时和家人一起露营
小时候 ， 我们一家人经常去露营 ， 去钓鱼 。 有一次在高速公路上 ， 我爸爸看到边上躺着一只鹿 ， 这只鹿身体还有点温暖 ， 可能晚上被撞了 。 他就想把这个鹿带回家解剖一下 ， 全家可以吃鹿 。 后来我们费了好大力气 ， 终于把这头鹿装进车子里面 ， 让它“坐”在我妹妹的旁边 ， 一连坐了3个小时 。 那是我第一次解剖那么大的动物 。
我爸爸花了20年 ， 在院子里种了二十三四棵水果树 。 他用各种奇怪的方法来养树 ， 比如在树上贴一点肥皂 ， 防止鹿来啃树 ， 也会“喂” 厨余垃圾给他的树吃 。
我特别感谢我的父母给我保有了我的好奇心 ， 没有让我觉得好奇心是不赚钱的 。
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胡立德与妻子范佳
我的太太范佳 ， 她是成都人 ， 研究生时来的美国 ， 现在是一名数据科学家 。
有一些社会行为规范 ， 我太太觉得我没有 ， “让人匪夷所思” 。 不过我们会比较理性、科学地对待一些问题 ， 这样生活没有那么心累 。
我们俩结婚之前 ， 都是那种特别以自我为中心的人 。 结婚时我们差不多三十岁 ， 但自我感觉和行为习惯差不多只有23、24岁 。 用我太太的话说 ， “养小孩10年 ， 就突然老化15岁” 。 养小孩成为我们自己成长的一部分 。
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疫情期间 ， 和孩子们在家里运动
养小孩是两个人的合作 。 我太太在厨房是老大 ， 每天做晚餐 ， 一顿三四个菜 ， 都是川菜 ， 她通常会等孩子睡了后 ， 再工作2～3个小时 。 我会接小孩、洗衣服、给院子割草、洗碗、倒垃圾 。
在周末空余时间 ， 我会跟小孩一起下棋、击剑 。 总的来说 ， 华裔非常重视教育 ， 对孩子的要求也比较严格 ， 但我们肯定没有北京、上海的一些家长那么夸张 。
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太太跟我说：“为什么小孩问你那么多问题 ， 而不是问我？”因为我真的会给他们一个真的答案 。
我儿子最近问的是 ， 男生为什么要跟女生喜欢亲 ， 我问他：“你要跟女生亲了吗？”他说不要不要 。 我说等以后你的身体会变化 ， 你就会觉得这个事情很美丽 。
有时候小孩子问的问题真的很深 ， 我也不知道答案 ， 但是可以给他们一个角度讨论 。 如果可以保持他们的好奇心 ， 我觉得那我已经成功了 。
我觉得所有的小孩创造力都很大 ， 如果我小孩未来选了科学 ， 那也是很好的路 。
好奇心和独立 ， 如果你有了这两个东西 ， 什么问题都可以面对 。
最后来做个有趣的小测试吧！
1.狗、大象、人类 ， 谁的排尿时间最长？
A 狗
B 大象
C 人类
D 都一样
2.淋湿的狗摇摆几次可以甩干身上的水分？
A 1次
B 4次
C 6次
D 摇到头晕都干不了
3.蚊子会被雨滴砸死吗？
A 会
B 不会
4.蜜蜂如何清理自己满是花粉的身体？
A 到水里洗一洗
B 相互舔干净
C 用腿刷毛
D 被风吹掉
E 不清理
5.下雨时 ， 走路和跑步哪个能让你的头少淋点儿雨？
A 走路
B 跑步
C 都差不多
答案
上下滑动下方空白处获得答案
D、B、B、C、B
1.为什么哺乳动物平均排尿时长是21秒？
答：泌尿系统是一个很简单的系统 ， 由膀胱和尿道组成 ， 尿道长度和膀胱直径的比例约为18：1 。 假设一条尿道是一条高速公路 ， 尿液分子就是汽车 ， 路越宽 ， 通过的车越多 。 以大象为例：大象的尿道直径为3厘米 ， 跟人的手腕一样粗 ， 流量自然更大 。 另外 ， 更长的尿道受到地球引力作用也更大 。 大象的尿道有1米长 ， 尿液分子下落的速度也更快 。
2.淋湿的狗摇摆几次可以甩干身上的水分？
答：4次 。 一只30公斤的狗 ， 它的毛发里可以藏半公斤水 。 这些水分会吸收它身体的热量 ， 消耗掉它一天进食量中1/5的能量 。 所以让身体保持干燥 ， 对哺乳动物来说非常关键 。 1秒钟 ， 狗可以甩水4次 ， 去掉身体70%的水分 ， 其加速度几乎是地球重力加速度的20倍 ， 比赛车转弯的加速度还要大 。 此外 ， 他们的毛发也很容易干 。
3.蚊子为什么不会被雨滴砸死？
答：蚊子在被雨滴砸中时 ， 会做一套高难动作缓和冲击力 。 如果砸中的是翅膀 ， 蚊子就会向那一侧倾斜50度 ， 让水滴顺翅膀滑走 。 而如果正中身体 ， 蚊子则迅速随着水滴一起下落 。 由于蚊子体表有大量的疏水细毛 ， 它并不会和水滴融为一体 ， 在下落过程中也能自由调整姿态 ， 很快就能和雨滴侧向分离 ， 恢复正常飞行 。 根据计算 ， 假如落在地面的蚊子被雨滴砸中 ， 力道相当于蚊子自身体重的10000倍 ， 足以致命；但在空中被砸到的蚊子 ， 力道就只有体重的50～300倍 ， 很容易恢复过来 。
4. 蜜蜂是如何清理自己满是花粉的身体？
答：一只蜜蜂每天要采的花粉是它自己重量的1/3 。 在这个过程中 ， 它整个身体都可以被花粉覆盖 。 但它两分钟内就可以把自己完全清洁干净 。 首先 ， 蜜蜂的毛之间的距离 ， 跟一颗花粉的直径一样 ， 这样花粉会被卡在毛发的表层 ， 比较容易清洁 。 其次 ， 因为蜜蜂身体的毛很硬 ， 这些毛就像弹簧一样 。 每次它用腿刷毛 ， 毛会把灰尘弹开 。
5.下雨时 ， 走路和跑步哪个能少淋点儿雨？
答：如果你跑得快 ， 淋在头上的雨会少一点 ， 因为你在雨中停留的时间会比较短 ， 但是砸脸上的雨就会更多 。
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