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亚城人物 | 从麻省理工到佐治亚理工的“科学顽童”

他喜欢研究动物尿尿的时间、猫科动物舌头长度与身长的关系、动物甩毛和睫毛的作用。他是一位独立特行的思考者,花许多时间,用在看似毫无意义的事情上。

虽然是麻省理工大学的数学博士,但高中时成绩却经常保持3C,因为拿到过一次全国性大奖——关于材料科学方面的小实验项目,因此进入麻省理工学院机械工程系。

他就是佐治亚理工学院的教授,著名科学顽童,2015年搞笑诺贝尔物理奖得主,胡立德。

1979年生于芝加哥的胡立德,父母来自中国台湾,被老师和同学叫着David的他从小热爱运动,大学时是学校男子体操队成员,考取麻省理工学院数学博士后,26岁时两次登上《自然》杂志封面。

胡立德现在的身份是佐治亚理工学院机械工程与生物学系的教授。他从事流体力学研究——主要是从动物身上寻找有助于制造机器人的潜质。来自官网说明也许可以说明他的不同:人类对动物的飞行、游泳和奔跑方面的数据可以追溯到数百年前,要明白这些数据,需要结合机械工程、数学和神经科学。

胡立德曾经说,他最初的科学启蒙来自父母,出生在科学家的家庭,最大的优势就是上学时可以利用父亲在海军研究所的实验室做材料研究。

当科学遇到爱情

对于科学顽童胡立德来讲,人与人之间的“引力波”也许是他永远也无法搞懂的“课题”……

胡立德和太太的相识极具科学探索性的。作为绝对大龄青年的胡立德在助理教授第一年,太太Jia博士第三年,同时来到了亚城。为了解决单身狗的问题,被朋友鼓励上match.com。经过合理推演,在刚上match的第一个礼拜,胡立德就精准定位了家住附近的Jia,于是开始了科学而严谨的约会计划。于是,年轻的科学家发现能够穿越星际的,不止引力波,还有爱。

胡立德和太太有一双可爱的儿女,他们的育儿经是:多陪伴,孩子想学什么就学,不逼迫。

排尿的启示

曾经在美国公共广播电台介绍胡立德某项研究的节目开头,几滴液体在画面中闪过,闪着金黄色的诱人光泽。

那是一项关于哺乳动物小便的研究。下一个镜头是他的学生们撅着屁股拍摄大象小便的照片,那是“田野调查”。当然还要有“实验室研究”。之后还有数学建模,要有公式,还要计算。最终的结果,是一个全新的生物学定律——排尿定律,所有哺乳动物排空膀胱所用的时间是一致的,“包括狗、牛、人,从老鼠到大象,尿尿耗时都差不多,大约是21秒”,这结果在美国物理学会的流体力学分会上做了会议报告。

这项研究的起源是胡立德在儿子三岁时,进行入厕练习时,突然对排尿时间产生了好奇。于是他让学生带上量杯和秒表去动物园测量其他动物排尿。虽然每个人回来时都一身尿骚味,但用高速摄像机拍到了很多动物排尿的视频,让大家发现“从大象到小狗,每一种动物排尿的时间都差不多,平均是21秒!大象的膀胱的容积是人类的膀胱的100倍,但是它们的排尿时间跟人类几乎一样。”

他甚至建了一个数学模型来解释这个神奇的现象。尿道实际上像一根虹吸管,尿道越长,排水越快。虽然大家都知道尿道用来排尿,但是不知道尿道的长度可以调节排尿速度。在动物的进化过程中,大型动物的尿道变长,帮助他们很快排尿,从而避免在排尿过程中被其他动物攻击。

这项研究发表在了《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

因而获得了2015年搞笑诺贝尔物理奖。搞笑诺贝尔奖(IgNobel Prizes)是对诺贝尔奖的有趣模仿。其名称来自Ignoble(不名誉的)和Nobel Prize(诺贝尔奖)的结合。你可别小看这个不正经的诺贝尔,它由科学幽默杂志社(Annals of Improbable Research)主办,每年9月份在哈佛大学进行颁奖典礼,来自世界各地的上万个选题参与竞争,最终评选出的10个奖项,却是由真正的诺贝尔获奖者来颁发的。

雨天的蚊子

像这样的研究,在胡立德的实验室可谓司空见惯,但却绝不是信手拈来。胡立德在麻省理工学院获得了数学博士学位,他的研究既有突破天际的脑洞,又有严密的动物实验和数学模型来支撑。

在照顾刚出生不久的儿子时,胡立德发现,即使是雨天,蚊子也能轻松穿过由比它们重50倍的雨滴组成的“枪林弹雨”,成功钻入室内叮咬小朋友。

为了寻找蚊子的秘密,胡立德的实验室将一群蚊子赶到一个透明容器中,用水枪模拟雨滴,由旁边的高速摄像机记录蚊子的动作,观察显示,当一只蚊子遇见一颗庞大而笨重的雨滴,它会施展出自己的一身极好的太极功夫,让雨滴从身边滑过。

胡立德的很多研究数据都来自动物园。和其他生物力学的论文不一样,10页里的内容大多数是数学模型。而胡立德的论文更多的是图片和来自动物园的数据。他任何实验里都会有动物,他坚持生物科学必须从动物出发,永远都是从动物出发,这才是真正的科学。

胡立德和他的实验室到现在发了30多篇论文,这只算是平常数量,但有7篇上了《自然》(Nature)、《科学》(Science)、PNAS这三个顶级期刊,事实上他的每个研究生都在这些期刊发表过论文。胡立德的研究室还参与很多纪录片的拍摄,探索频道几乎每年都会来实验室取景,名为《火蚁:无敌军队》imax3D电影就来自胡立德实验室。

从物理学到生物学,他对世上的一切都很着迷。哪怕一朵花,他也比其它人,看到的更多;不仅看到美,看到复杂的运动机制;也看到科学赋予的各种激动人心、有趣的问题。

“那很有趣,但有什么意义?你为什么要研究它?” 胡立德只能老实回答:“不为什么,我只是觉得好玩而已。”

他最大的特点就是对大自然和生物学现象充满了持久的好奇心,有非常独到的发现,并乐于将自己的研究成果及时向公众科普。科学性极强的报告却经常被面向小朋友的美国科普杂志报道。

很多人甚至很多学者觉得科学应该是一件非常严肃的事情。胡立德觉得即使是用最严肃的科学态度来做研究,也可以保持轻松搞笑的心情。这样才可以真正在科学探索中得到快乐。

在这里小娅给大家安利一下胡立德的新书;

[ How to walk on Water and Climb up Walls ]

亚马逊有售,中文版将明年发行。

胡立德的研究告诉我们,好奇心是一个良好的开端,然后用足够的基础知识和技能来提出自己独特的方案,科学地剖析自己提出的问题,并给出一个普遍存在问题的答案,好奇心和“钻研精神”会使得我们发现有助于人们更好地认识世界与了解人类自己。

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