老鼠尸体放冰箱?这位"搞笑诺贝尔奖"得主"真会玩"

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图示:美国佐治亚州佐治亚理工学院机械工程和生物学副教授胡立德研究动物运动相关的生物力学,比如蛇的爬行或青蛙舌头的伸缩

数学家胡立德曾因为研究动物排尿时间而获得了“搞笑诺贝尔奖”物理学奖。这位科学家独辟蹊径,研究的是睫毛、火蚁、水蜘蛛、马尾、青蛙舌头和蛇,这位科学家无拘无束的好奇心到了众人的抨击,也得到了很多人的支持。

胡立德在给他年幼儿子换尿布的时候,萌生了一个想法,并因此而赢得了“搞笑诺贝尔奖”(Ig Nobel prize),这个奖项主要针对那些“乍看令人发笑,之后发人深省”的研究。

胡博士的儿子在胡博士的衬衫上整整尿了21秒钟,对于成年人来说,这个时间很正常。但对于一个小婴儿来说,似乎是很长的一段时间。

图示:胡博士曾获得2015年度“搞笑诺贝尔奖”,证明几乎所有哺乳动物会在21秒内排空小便

他的妻子范佳(音译)是U.P.S的一名营销研究员和高级数据科学家,她养了一只狗。在他们刚认识时,胡博士对范佳的狗如何把自己抖干感到好奇,所以他开始研究这个过程。

现在,他和儿子、女儿有时会在散步或跑步途中带回某种动物的尸体。胡博士还在冰箱里为养的几条蛇保存冷冻的老鼠。“我已经习以为常了。我的第一反应不是恶心,而是关心我们的冰箱里还有空间吗?”他的妻子范博士说。

他还保存孩子的耳垢和牙齿,以及毛发中的虱子和虱子卵。“我们有单独的小瓶虱子和虱子卵,”范博士表示。

图示:胡博士表示,像这只绵羊一样,哺乳动物睫毛的理想长度是眼球宽度的三分之一。

他的好奇心驱使他研究睫毛、火蚁、水蜘蛛、马尾、青蛙舌头和蛇。

胡博士是乔治亚理工学院研究动物的数学家。他看似古怪的工作虽招致了参议员的愤怒,但也得到了不少人的全力支持。

北卡罗来纳州达勒姆陆军研究办公室项目经理塞缪尔·斯坦顿(Samuel C. Stanton)就是胡立德的持者之一,他资助了胡博士关于火蚁是液体还是固体的研究。

图示:另一项研究表明,火蚁会不断建立和断开彼此的连接,这使得它们所组成的蚁团成了一种可以“自我修复”的材料。

斯坦顿并不认同胡立德的言论是轻率无礼。他认真地谈到了投入军队资金的相关科学领域,包括非平衡信息物理、象征性学习和控制、非线性波和框架。

斯坦顿说,“胡立德博士有一种不可思议的能力,能够识别并追踪那些隐藏在显而易见事物中的科学问题”。

一位另辟蹊径的博士

“应用数学家一直都很有趣,”胡博士最近在谈到他的学术背景时说,尽管他们可能没有他那么有趣。但几年前,他还曾在一场游戏展上做过体操表演。

胡立德在马里兰州贝塞斯达(Bethesda)长大,当他还在读高中的时候就发表了第一篇关于多孔金属材料强度的论文,此外他还是西屋电气科学奖(英特尔科学奖的前身)的半决赛选手,并赢得了奖项。

图示:在胡博士的实验室中,成群火蚁甚至可以像液体一样流动。

这些成绩帮助他以双博士预科生的身份进入麻省理工学院学习。

胡立德在麻省理工学院的本科导师是数学家拉克斯铭亚南·马哈德温(Lakshminarayanan Mahadevan),致力于用严谨的数学语言描述现实生活问题。

例如,马哈德文曾研究过皱纹。当然他也因此获得了“搞笑诺贝尔奖”。

随后他留在麻省理工学院攻读研究生学位,导师是地球物理学家约翰·布什(John Bush)。

当被问及胡立德在日常生活物理学的一些大胆尝试时,布什说,“在科学领域,有一种玩闹的感觉肯定是一件好事,尤其是对于更广泛的受众来说。”但是,他说,“瞄准愚蠢的问题并不是一个好策略,我知道他为此受到了很多批评。”

麻省理工学院学业结束之后,胡立德在纽约大学(New York University)的考兰特学院(Courant Institute)进行研究工作。过了一段时间又搬到了佐治亚理工学院。

从蚂蚁到自动装配机器人

胡立德博士的研究看起来很有趣,但其中很大一部分是建立在动物如何运动的基础上,从而为设计产品或系统的工程师提供更多灵感。

胡立德在《未来机器人》一书中强调动物运动提供的洞察力可以应用到工程,这是一种仿生设计。

图示:“应用数学家一直都很有趣”

例如当巴西潘塔纳尔(Pantanal)湿地泛滥时,火蚁会形成紧密交织的筏子,以至于水根本无法渗进蚁团。胡博士写道,当他在实验室里拿起这么一堆东西时,感觉就像一堆沙拉蔬菜。

“火蚁筏子很有弹性,如果我把它压缩,它就会回到原来的形状。如果我把它拉开,它就会像披萨上的奶酪一样伸展开来。”

他发现尽管蚁团的形状大致保持不变,但蚂蚁也在不停地移动。它们一直在断开和建立联系,从本质上说,它们变成了一种“自我修复”的材料。

这个想法对许多工程应用很有吸引力,包括自我修复的混凝土和自动组装成大型复杂结构的机器人。研究表明,大约10万只蚂蚁可以形成一个球或一个塔,或者像液体一样流动,这取决于施加在蚂蚁身上的力。

胡立德和实验室的学生还证明了蚊子在暴风雨中之所以不会被水滴砸中是因为它们太轻了,以至于被水滴搅动的空气会把蚊子吹到一边。这一发现可能适用于小型无人机。

他们还发现,哺乳动物睫毛的理想长度是眼球宽度的三分之一。这样眼睛就有了合适的防风林,可以防止空气吹干眼球表面。根据这项研究,人造粘膜可以使用确定长度的人工睫毛。

那么排尿时间呢?对于胡博士来说,一个成年人和一个婴儿的排尿时间大致相同是没有意义的。

在研究生帕特丽夏·杨(Patricia Yang)的帮助下,胡立德让大学生们去亚特兰大动物园统计所有动物的排尿时间。大多数哺乳动物的小便时长在10到30秒之间,平均为21秒。

关键在于尿道,这个从膀胱引出来的管道增强了重力的作用效果。即使狭窄的管道里的少量液体也会产生高压,从而具有惊人的效果。

水从细管中倒入一个大木桶,其冲击力甚至可以让木桶裂开。胡博士说,这个被称为“帕斯卡桶”的实验如今可以用特百惠塑料容器来复制。

从生物学角度来看,尿道最有趣的地方在于,无论动物的大小(只要它的重量超过6磅半),它的长度与直径的比例基本保持不变。

原标题:The Mysteries of Animal Movement A scientist’s unfettered curiosity leads him to investigate the physics at work in some very odd corners of the natural world.

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