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靠搞笑登上《nature》封面,他戴着马桶圈领“诺奖” 精选

已有 6429 次阅读 2019-1-12 00:54 |系统分类:科普集锦

  

  你见过有人脖子上顶着马桶盖上台领奖的吗?

  有一位当下的科学家、高校的教授就这么干过。

  理由只是因为他的获奖研究跟动物的排尿时间有关。

  

  他就是被看作科学怪咖、科学顽童的华裔科学家胡立德。

  究竟有多会玩?教生物、搞生物研究的他竟然从没正经学过生物。

  喜欢在散步或跑步途中带回某种动物的尸体放进冰箱。

  在实验室养过蚊子、蛇、蜘蛛等各种小动物等,做各种无厘头的搞笑研究。

  此外,他还喜欢光着脚丫、连续翻着多个跟头上台讲演。

  

  可就凭着玩闹的心,他26岁时就两度登上了《自然》杂志的封面。

  他不仅获得了搞笑诺奖,也给了未来的科技发展提供更多新的方向和灵感。

  他颠覆着普通人对科学家的刻板印象,告诉我们科学原来也能如此好玩。

  那些从生活中细微处找到的“不正经”的研究,也正以新奇方式诠释着科学的真谛......

  

  胡立德,一个从小就爱提各种奇怪问题的“问题制造机”。

  长大后,他考进了麻省理工学院的数学系,师从数学家马哈德万。

  这位真·马哈老师,曾因研究弄皱床单之类的问题,获得了搞笑诺贝尔奖。

  也正是他彻底点燃了胡立德的好奇心,让他无畏地走上了玩乐谋科学的“歧途”。

  

  马哈老师

  求学期间,他认真学习数学、物理、流体力学等高深严谨的理论。

  但这样做的目的是为了掌握工具,以便回答他平日里发现的好玩的“问题”。

  比如说昆虫究竟是如何在水面行走的、小型水生昆虫又是如何爬上岸之类的。

  虽说看起来微不足道,但它们的背后可是隐藏着复杂的力学机制。

  因为这两项研究,他先后登上了《自然》杂志的封面。

  如今,他是乔治亚理工学院机械工程与生物学系的副教授,尽管从未上过正统的生物课。

  

  不过,他第一次被大众熟知还是因为他揭开了蚊子在雨中不死之谜。

  实验的灵感来自我们生活中再普通不过的经历了。

  一个暴雨的日子,他抱着3个月大的儿子坐在屋门口发呆。

  突然儿子呱的哭了起来,原来有只蚊子飞过来咬了他的耳朵。

  他一边心疼儿子,一边开始思考蚊子怎么没被雨滴砸死?

  

  这样的现象可能也有人注意到过,但很少人像胡立德那样认真地去思考。

  按理来说,一滴雨滴的重量能达到蚊子体重的50倍之多。

  蚊子在密集的雨滴中就好比与人在高速的车流中穿梭,随时被撞个头破血流才对。

  那么,它是如何在雨中生存下来的呢?

  他百思不得其解,便决定将这个有趣的问题当做一项科学研究。

  

  一开始,胡立德专挑下雨的时候,带着学生野外研究蚊子。

  结果他们不光计划泡汤,还统统被雨淋成了落汤鸡。

  而且他们每个人还被蚊子叮得浑身是包,搞得落魄不堪。

  但这也更加坚定了他们研究的决心,转而在实验室养起了蚊子。

  说是养蚊子,其实就是将手伸进装满蚊子的实验盒里,任其吸血。

  等蚊子吸够了血后,他们才将手从里面拿出来。

  

  只是这些蚊子还总是从实验室偷跑出来,害得整栋楼的人叫苦连天。

  由于胡立德的实验室是全系里唯一研究活的动物。

  所以大家都知道是从他们这里跑出动物来的。

  之前研究蛇爬行机制的时候就有些蛇偷跑出来,搞得人心惶惶。

  他们也抱怨过胡立德真是贪玩过头了,却也很是无奈。

  

  图片版权:Melissa Golden for The New York Times

  胡立德也只好一面带着歉意,一面继续想方设法解决实验中遇到的难题。

  让数米外的雨滴击中蚊子并不难。只需一个透明容器中,用水枪模拟雨滴就行。

  难的是如何才能最精准地捕捉到蚊子对抗雨滴的瞬间。

  为此,他在蚊子飞行高度的上方设置了一道“激光封锁线”。

  当雨滴穿过激光线时,便触发高速相机开始以每秒4000帧的速度拍摄。

  

  秉承着严谨的科学精神,他们还得精准地拍摄1000次,并从中挑选出最精准的一张。

  听起来好像很简单,但捕捉和分析这样的照片需要极大的耐心。

  足足一个月后,他们才终于揭开了蚊子的不死之谜。

  原来当蚊子在被水滴砸中时,会迅速变换高难度的动作来缓和冲击力。

  比如砸中翅膀时,蚊子会微微地向水滴一侧倾斜50度,让水滴顺着翅膀滑走。

  

  但如果正中身体的话,蚊子则选择不“抵抗”策略,并快速随着水滴一同下落。

  此时蚊子,就像我们坐过山车时一样,内心是崩溃的。

  尽管没被撞死,但如果跟着雨滴落到地面上,重力也足以将它摔死。

  巧妙之处就在于蚊子体表有大量的疏水细毛,并不会真的和水滴融为一体。

  

  下落时,它还能自由地调整姿势,很快就能和雨滴侧向分离,恢复正常飞行。

  当一只蚊子遇见一颗庞大的雨滴,它会施展出自己以柔克刚的太极功夫。

  能有这样的好身手,也是因为蚊子的体重太轻导致的。

  这也是为什么我们不能让雨滴砸死蚊子来泄愤。

  他们将这一发现撰写成了论文《蚊子因体重较轻而在雨滴的碰撞中得以生存》,并发表在《美国科学院院刊》。

  

  类似这样充满创意的研究,在胡立德的实验室可谓是司空见惯。

  但这也绝不是信手拈来,往往有着严密的动物实验和数学模型来支撑。

  这些趣味十足却不乏真理的研究,大多来自于他生活中细微的发现。

  

  比如女儿一出生,他就发现女儿的眼睫毛长长的。

  迷人的同时,也给了他一个研究灵感,动物的睫毛到底有什么奥秘呢?

  他便带领学生们奔向博物馆,测量各种动物标本的眼睛和睫毛,以此来模拟研究。

  研究发现,无论是哪种哺乳动物,平均的睫毛长度都约是眼睛长度的1/3。

  

  又比如他在帮妻子遛狗时,突然对狗如何轻松地将自己抖干感到好奇。

  所以,他开始研究这个过程,并得出了体型越小的动物、甩水的能力越快的结论。

  此外,哺乳动物甩水时能给身上的水施加10-70倍重力加速度。

  

  还有一次,胡立德在教儿子学会如何自己尿尿时,诧异地发现儿子排尿的时间竟和自己如此接近。

  可明明自己的体型是儿子近10倍,怎么尿尿的时间是一样呢?其他哺乳动物又是怎样的呢?

  抛开所有的尴尬,他带着学生去动物园拍摄老鼠、蝙蝠、山羊、大象等16种哺乳动物的排尿过程。

  

  此外,他们还从网络上搜刮了有关美洲豹、熊猫、大猩猩、犀牛、斑马、麋鹿等动物排尿视频,用于研究。

  通过流体动力学建模分析,他发现动物的尿道其实像一根虹吸管,尿道越长,排水越快。

  大型动物的尿道变长,帮助它们很快排尿,以此避免在排尿过程中被其他动物攻击。

  对于体重超过3公斤的哺乳动物来说,不管其体型大小,其尿道的比例、长度和直径都大致相同。

  而且它们尿尿的时间大约保持在21秒左右,最多误差不超过13秒,几乎视为是恒定时间。

  

  尽管有点搞笑,但也算是是生物界中前所未有的奇特发现。

  谁能想象数吨重的大象居然跟不到10斤的小猫,是拥有一样的尿尿时间。

  他将这样好玩的研究写成论文,并于2014年发表在《美国国家科学院院刊》。

  他也因此获得了2015年搞笑诺贝尔奖,也就有了他戴着马桶套上台的一幕。

  在好奇心的驱使下,他还做了关于水蜘蛛、马尾、青蛙舌头和蛇等动物运动的研究。

  

  每当有人问他最近在研究什么的时候,他总是能蹦出一个出乎意料的答案。

  据他回忆道,每当他在会上谈论自己研究时,台下总会有人一直捧腹大笑。

  似乎从他脑袋里想出来的问题没有最好玩的,只会更好玩。

  当然,他也从不会为了追求所谓的好玩而去刻意去找荒诞的问题来研究。

  而是生活激发了他的好奇心,让他发自内心地想要去找寻这个答案。

  

  当有人问他这些古怪搞笑的研究有什么用时,他也只能霸气地回答:“只要够酷,总会有用的”。

  毕竟要是一个科学家抱着很强的功利心去研究的话,也背离了科学的初心,很难出好的成果。

  话虽如此,但很多人还是质疑这些搞笑的研究有人愿意支持吗?

  当然有,而且相信世界各地都有像胡立德一样,做着有趣研究的科学家。

  

  不过,他无拘无束的研究也引发了许多人的抨击。

  就有某些美国媒体将他评为“最浪费资源的科学家”。

  对此,胡立德不但没有恼羞成怒,还常借此幽默地指责功利主义者对科学本质的误解和扭曲。

  因为这些看似无意义的基础科学研究,正推动着人类的进步,有着无穷的价值。

  

  别的不说,单是胡立德这些好玩的成果就给工程师设计出人造物体或系统提供了方向。

  比如蚊子雨中不死的原理正运用在新型的无人机,以此让机器作业时能躲避障碍物。

  而根据睫毛与眼睛的比例,帮人类制作出一定长度的人工睫毛。

  动物的21秒排尿定律则可用于医学、兽医学等领域。

  要说更“有用”的话,就不得不提胡立德关于巴西潘塔纳尔湿地火蚁的研究。

  

  他发现当火蚁遭受洪水侵袭时,就会紧密地交织成一团。

  这就好似形成了一块木筏,洪水无法破坏它们。

  如果将它们往水里压一点,它们还会恢复到原来分散的形状。

  根据施加的不同外力,这群火蚁军团会不停地打破和形成连接。

  从某种程度来说,它们就像是一种“可自行修复”的物质。

  

  如果研究透彻其原理的话,就能用在可自行修复的混凝土,以及能自行组装成大型复杂结构的机器人等。

  想象一下,如果成功的话,那该有多酷炫。

  但胡立德开始做火蚁研究时从未想过这一点。

  尽管科学研究始终是件严肃的事情,但能往其中增添些轻松搞笑的气氛,何乐而不为呢?

  相信好奇的目光能看到的,会比他所期望看到的东西更多。

  *参考资料

  Mosquitoes don't let the rain get them downHigh-speed video reveals how flying pests remain airborne when raindrops strike.Helen Thompson05 June 2012

  Yang, Patricia J.; Pham, Jonathan; Choo, Jerome; Hu, David L. Duration of urination does not change with body size. PNAS. 2014, 111 (33). doi:10.1073/pnas.1402289111 (英语).

  果壳专访:胡立德“只要足够酷,总会有用的”。

  科学顽童胡立德. — (南方人物周刊). 2015-06-05 [2015-12-09].




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