为什么男孩子尿尿只要21秒，40岁以上的叔叔却要花更长时间？
转载自公众号“把科学带回家”
（ID：steamforkids）
有这样一个离经叛道的科学家，他的名字叫胡立德（David Hu）。胡立德毕业于麻省理工学院，目前是佐治亚理工学院工程学系的数学家，但是他非常喜欢研究动物。
胡立德
因为爸爸喜欢研究动物，他的儿子和女儿经常会捡死掉的动物回家。
胡立德说，他看到孩子带回来死掉的动物的第一反应不是“好恶心”，而是“冰箱里还有没有空位了？”
他的经典研究包括：
为什么洗澡水砸不死蚊子，是因为它们的身体太轻了（点我查看）。苍蝇这样的大个子就容易被砸。
哺乳动物睫毛的完美长度为眼球大小的三分之一。
火蚁在水中会形成筏子，相当于是一种能自修复材料的材料。
火蚁可以像液体一样流动。
另外，就是我们马上要介绍的尿尿时间定律。胡立德的这项研究发表在2014年的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，并且获得了2015年的搞笑诺贝尔奖（Ig Nobel prize）。
研究这些问题是浪费纳税人的钱吗？
不少人可能会想，是啊，这是浪费钱啊，这又有什么用呢？
一起来看看胡立德是怎么说的吧！
在我参加一次科学会议的时候，我收到了来自我的大学的媒体关系办公室打来的电话。
他们让我立刻放下手中的事情，打开电视，看一个叫做“福克斯和朋友们”（Fox and Friends）的节目。
这期节目讲的主题是，科学应该研究什么，不应该研究什么。
他们说，科学应该研究艾滋病、癌症、寨卡病毒。
他们还说，如果这些科研领域能够拿到更多的经费，那么我们说不定就已经找到这些疾病的治疗方法了。
然后主持人拿出了一个大转盘，转盘上均匀分布着20个研究。这时候一个美国国会议员 Jeff Flake 加入了节目，俩人开始旋转转盘，转到哪里就开始抨击上面的研究，说这种研究就是浪费纳税人的钱。
在这个议员搞的2016年最浪费钱的排行榜里，有这些研究：
（研究名称 资助金额）
1 被蜜蜂叮了以后，哪儿最疼？（1百万）
2 为什么端着咖啡走路会让咖啡洒出来？（17.2万）
3 民主党人和共和党人相貌是否不同？（5万）
4 喝醉的鸟唱歌的时候是不是也会大舌头？（5百万）
5 为什么耶稣的脸会出现在烤面包上？（350万）
6 吃虫子的时候，民主党人会感到更恶心，还是共和党人？（85.5万）
7 湿漉漉的狗要甩多少次才能把自己甩干？（39万）
8 拉拉队员组成拉拉队之后，会不会比她们一个人时看起来更漂亮？（110万）
9 猴子和黑猩猩喜欢什么类型的音乐？（1300万）
10 你能跑得过恐龙吗？（190万）
11 谁会是美国下一任超模？（290万）
12 黑猩猩游戏是不是打得比人好？（34万）
13 为什么打哈欠会传染？（1百万）
14 脸书是不是令人成瘾？（51.1万）
15 政治上的自由主义是后天选择还是基因决定的？（260万）
16 大学生最喜欢在短信里用什么表情？（56万）
17 松鼠的毛比较多，还是雄蜂的毛比较多？（75.3万）
18 像赛马那样尿尿，需要多长时间？（33.1万）
19 什么会让金鱼觉得很有X吸引力？（390万）
20 可卡因是否能让蜜蜂跳舞？（24.3万）
虽然这个列表上许多科学家中招，但是在这20个“最浪费纳税人钱的研究”中，有3个研究都是同一个人做的。
这个人，包揽了全美最浪费钱的研究中的15%。
那个人，就是我，7，17和18都是我做的研究。
我叫胡立德，我是这个国家“最会浪费纳税人钱”的科学家。我来告诉你们，我的这些研究，究竟有没有用，有什么用。
我是怎么开始研究哺乳动物尿尿这个问题的呢？
是这样的，几年前，我很抑郁，这是因为我家有2个小孩，每隔2小时我就要给他俩换尿布，每天要换12次。
我很累，但是小孩子很喜欢你给他们换尿布，他们很享受和你的互动过程，还会跟你玩。
他们最喜欢玩的游戏，就是“我们等换尿布的时候尿尿吧”！我记得有一天下午，我累得要命，我把儿子放在换尿布的桌子上，把他的尿布打开，突然我感到他对我发动了攻击。
我的胸口正中他的尿尿打击。我感到很震惊，我以为作为父亲会得到儿女的感恩。我老婆告诉我，生气的时候就要数数。于是我开始数数。
1，2，3，…21秒。
然后我就陷入了思考，这娃尿尿的时间可够长的哈。好像有点太久了吧，是不是他的健康有问题啊？
湿透的我开始有点担心，但我又不想去儿科医生那里排长队。可是万一儿子身体里什么地方堵住了那可怎么好？
于是我自己去了趟厕所，脱了裤子，开始研究我自己的尿尿时间。
我...居...然...也...尿...了...21...秒。
我好激动哦，我的仔就像男子汉一样尿尿！
但是这不对啊，尿液量和人的血液量有关，我的血量是我仔的10倍，所以我的尿量应该也是他的10倍。怎么我们放空自己的时间是一样的呢？
我的博士学位是关于流体力学的，但是我并不能回答这个问题。
于是第二天，在我的流体力学本科课上，我告诉大家这件事，大家都惊呆了，无语了。我问学生有人想做一个关于尿尿的科研项目吗？没人举手。
好吧，只能用杀手锏了，给学分嘛。
然后我让2个医学预科生到我的办公室里来，给他们一个秒表、一个桶，我告诉他们，去亚特兰大动物园，不把每个动物的尿尿时间和尿量都测量出来，就别回来。
这俩学生在2周后回来了，看起来也很抑郁，而且还散发着臭味。
我问他们，大象尿得怎样啊？
他们说，大象很难搞，很不配合，我们只能在早上5点钟跟着大象起床，然后拿一个20升的桶去接它们的尿。
不过，它们尿尿的时间是22秒。
分析了剩下的数据以后，我发现哺乳动物按照尿尿时间可以分成2类：
体重为3千克以下的哺乳动物的尿尿时间很快，1秒不到。
体重为3千克以上的哺乳动物，比如体重为8吨、膀胱容积为狗的100倍的大象的尿尿时间范围都是21加减13秒以内。
从数吨重的大象到体重只有3千克的动物，13秒的浮动范围可以说是非常小了。
我本来想拿着桶跟着狗测量它的尿量。结果狗就一脸“拜托给我点隐私好吗”的表情看着我。最后我们只能用一种吸水垫子来测量它们的尿量。
奶牛就很配合了，你只要摸摸它们，它们就会尿给你看。
再给你们看看为什么刚才说体重为3千克以下的哺乳动物尿尿很快。
大鼠的尿
大鼠的膀胱太小了，它产生的力和尿的表面张力相比不值一提，因此它们尿出的都是小水珠。
山羊的尿
这是山羊的尿尿。这个和你今天早上在马桶里看到的情景比较相似。在流体力学里，这叫做瑞利-泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor instability），意思就是液珠在下落的时候汇聚成流。
所以，为什么动物尿尿的时间都是21秒呢？
过往的文献没有提供解答，大家都想找到一个动物尿尿的模型。
实际上，经过我的研究，我发现所有符合21秒规律的动物都有一个共同特征，这就是——它们都有一条管子，也就是尿道。
我告诉我的孩子，这条管子叫做尿尿管。我儿子总对我女儿说，我有尿尿管，你没有。我女儿就很不服气，就会喊爸爸。我说，别吵了，你们俩都有尿尿管，看这张图啊。
女性（左）和男性（右）的泌尿系统从上到下：肾脏、输尿管、膀胱、尿道。
从小鼠到大象的尿尿管都符合一个规律，那就是它们的长宽比（长度和直径的比值）为18比1。
所以这个尿尿管有什么用呢？
尿尿管的作用就是让尿尿产生巨大的速度。
我的尿尿管，我刚刚量过了，大概和我的手掌差不多长。我的尿尿管的直径差不多和塑料咖啡搅拌棒一样。
大象的尿尿管有1米长，直径和我的手腕一样粗。这很好理解嘛，你把水分子想像成高速公路上的小车车，显然高速公路的道越多，车流量就越大，越不容易拥堵。
这就是尿尿的定律。
根据尿尿定律，动物的尿尿时间是21秒。
你不相信我是吧。来看看这个实验吧。
@David Hu
这些瓶子里装的是黄色的水，别怕。
从左到右，它们分别对应的是狗的、人的，还有犀牛的膀胱大小。然后我们用对应长度和直径的尿尿管连在它们下面。
你可以看到，它们是同时排空的。这就是尿尿管的神奇能力！
好吧，你可能觉得，那就21秒好了，又怎样呢？
来看下，我的研究被媒体宣传后，一位网友的反应。
这位大叔留言说：
“看到了这项研究我震惊了，因为我的平均尿尿时间是60秒，最长记录是150秒。在看到这个科普之前，我以为只要你喝很多的水就会这样。有人能告诉我，只有我这样，还是别人也有这种情况呢？”
实际上，这个网友反映的情况太正常了，因为随着年龄的增长，男性的前列腺会扩大，肥大的前列腺会把他们的尿尿管压缩成小鼠的直径。
前列腺（红色）的位置
换句话说，通过尿尿的时间，可以推算一个人的年龄。
在日本，有几个医生认为这是测试膀胱和尿尿管健康程度的一个简易的指标。他们研究了数千个日本人的尿尿时间和他们的年龄之间的关系。
泌尿时间和年龄的关系。红色为女性，蓝色为男性，横坐标为年龄，纵坐标为时间（秒）。
你可以看到，人在40岁左右时的尿尿时间是21秒，到了80岁则需要31秒。
有一天，你的医生或许会问你尿尿要多少秒，借此来判断你的泌尿系统的健康程度。
再看另一个应用。
下面这种设备是用来治疗尿失禁的，它可以对膀胱施加电刺激，告诉膀胱什么时候不应该尿尿。
工程师们需要知道，在什么情况下这种植入设备在正常工作。他们选择的指标，就是我们的21秒定律。
还有下面这种人造尿尿管。研发者们需要测试这种人造尿尿管是否耐用。他们选择的指标，也是我们的21秒定律。
这些研究说明，21秒定律对于研发植入设备以及健康检测来说很有用，21秒定律可以服务于人类。
说科学没用的人，他们把科学看作是一辆油箱又小，目的地又确定的车，他们总希望这辆车能直接从A开到B。
但是科学的意义就在于在这个过程中绕个远路，探索那些从来没有人去过的地方。
当你80岁了，不清楚自己膀胱是否健康的时候，你或许就会用上这项研究促成的疗法。
“把科学带回家”由世界科普圣经《科学美国人》中文版《环球科学》主办，致力于为孩子带来最好的科学教育。
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