醫學人文

【2015搞笑諾貝爾物理學獎】不同體型大小的動物,尿尿時間一樣

作者:胡立德 來源:果殼網 日期:2015-09-18
導讀

很多人覺得我的研究很搞笑。有時候我做學術報告,甚至有人笑到從椅子上掉下來。在我剛剛做教授的時候,我的博士導師警告我,不要玩過頭了,小心在評選上終身教授前拿搞笑諾貝爾獎。 六年後,五月的一天,我收到馬克亞伯拉罕斯(Marc Abrahams)先生的郵件,說要跟我嚴肅地談一談。我馬上興奮地打電話給我太太,我可能拿獎了!亞伯拉罕斯先生是搞笑諾貝爾獎委員會主席。他給我打了電話,自我介紹過後,他祝賀我拿了

2015搞笑諾貝爾獎 · 動物尿尿的視頻記錄

更多頒獎內容請瀏覽:2015搞笑諾貝獎專題

很多人覺得我的研究很搞笑。有時候我做學術報告,甚至有人笑到從椅子上掉下來。在我剛剛做教授的時候,我的博士導師警告我,“不要玩過頭了,小心在評選上終身教授前拿搞笑諾貝爾獎。”

六年後,五月的一天,我收到馬克•亞伯拉罕斯(Marc Abrahams)先生的郵件,說要跟我嚴肅地談一談。我馬上興奮地打電話給我太太,“我可能拿獎了!”亞伯拉罕斯先生是搞笑諾貝爾獎委員會主席。他給我打了電話,自我介紹過後,他祝賀我拿了今年的搞笑諾貝爾物理學獎。他告訴我,他在1991年創立了搞笑諾貝爾獎,很多人可能覺得這是個大笑話。但實際上,搞笑諾貝爾的秘密宗旨是在讓大家在大笑中愛上科學,愛上思考。作為搞笑諾貝爾的傳統,他很嚴肅地問我願不願意接受這個獎,我當然一萬個願意。然後他告訴我,要保守這個秘密一直到九月的頒獎典禮。

哈佛領獎現場,果殼網圖書編輯小莊和胡立德的合影。

獲得這個物理學獎的是我最喜歡的課題之一:排尿研究。這個研究的靈感來自於我給兒子做“馬桶訓練”。那個時候我兒子三歲,非常的倔強。幼兒園老師要求他可以自己上馬桶,但是他那時候還在用尿布。我們找了很多方法對他進行集訓。後來我太太沒有耐心了,把這個任務交給了我。接著我就需要大概每20-30分鍾帶他去坐一次馬桶。如果他尿了,我就要給他一個小熊糖作鼓勵。所以我很仔細地觀察了他尿尿的情況。因為我是研究流體力學的,所以對任何流體都比較敏感。我發現他排尿的時間真的很久,數了數,大概每次都是差不多20秒。那麼小的身體,為什麼需要那麼長時間排尿呢?然後我去數了下我自己排尿的時間,居然也是差不多20秒!當時就覺得,這個現象很神奇。我的重量比我的兒子重十倍,所以我們的尿液量,和我們的膀胱的容積應該也差別很大。試想,我們想要倒空一個小礦泉水瓶和一個大礦泉水瓶,小的瓶子應該比大的瓶子快。但是為什麼我們的排尿時間都一樣的?

不同生物排尿的慢動作視頻……(見最上麵)

我的直覺告訴我,這裏麵應該有一個有意思的故事。現在我們有兩個數據點:我和我的兒子。那麼其他動物呢?第二天一早,我就告訴我的學生帶上量杯和秒表去動物園測量其他動物排尿。他們最初以為我在惡作劇。他們回來的時候滿身髒兮兮的,一股尿的味道。他們用我們的高速攝像機拍到了很多動物排尿的視頻。我問他們發現了什麼,他們興奮地說“從大象到小狗,每一種動物排尿的時間都差不多,平均是21秒!大象的膀胱的容積是人類的膀胱的100倍,但是它們的排尿時間跟人類幾乎一樣。”

我建了一個數學模型來解釋這個神奇的現象。用這個模型我們發現,尿道實際上像一根虹吸管,尿道越長,排水越快。以前我們知道尿道用來排尿,但是不知道尿道的長度可以調節排尿速度。在動物的進化過程中,大型動物的尿道變長,幫助他們很快排尿,從而避免在排尿過程中被其他動物攻擊。這項研究發表在了《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。

通過這項研究我們知道,如果排尿時間過長,有可能是前列腺腫瘤的征兆。因為腫瘤壓迫尿道,減緩了尿的流速。這個研究對其他設計也有幫助,比如飲水背包和消防車的設計都以它作為參照。

搞笑諾貝爾獎是授予讓我們“先大笑,再思考”的研究。我覺得這個研究讓我“大笑,思考,再大笑”。當我開始發現動物排尿時間相似的這個現象的時候,我大笑因為這個現象很有趣。接著我開始思考為什麼有這個現象。當我在建立模型來解釋這個現象的時候,我大笑是因為我通過思考又了解到了大自然更多的秘密。

很多人甚至很多學者覺得科學應該是一件非常嚴肅的事情。這就是為什麼我博士導師警告我不要在拿到終身教授前拿搞笑諾貝爾獎。我覺得即使是用最嚴肅的科學態度來做研究,也可以保持輕鬆搞笑的心情。這樣才可以真正在科學探索中得到快樂。我想,如果我每天可以笑兩次,想一次,那是一件多麼幸福的事。

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