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

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。

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

（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。

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。”

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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……

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。

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。

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。

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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