“屎尿屁”与科学家
遇见WeMeet
沈是
公共事务部
2023年06月30日
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“如果不想浪费水，还有另外的方法。我在台湾的时候，我的阿嫲（祖母）早上会喝自己的尿，她说会帮助消化。”胡立德说。 6月13日晚，第41期“WeMeet遇见”上，佐治亚理工学院教授胡立德，科普作家、物理学博士李剑龙两位作为演讲嘉宾，西湖大学材料科学讲席教授黄嘉兴主持，三个人一起聊科学和科普。 “浙江东阳有一种茶叶蛋，用童子尿煮的，很有名。”李剑龙很快把话接过。大家笑了，松了一口气。 也许是拿了两次“搞笑诺贝尔奖”，很多人以为胡立德只是一个“搞笑”的科学家，但不知道他是生物力学领域的领军学者之一，所在的佐治亚理工学院（GT）与麻省理工学院（MIT）、加州理工学院（Caltech），并称为美国三大理工学院。 我们总把科学比喻成殿堂，比喻成山峰，高高在上，甚至高不可攀。但听了这一期WeMeet遇见，大笑之后，你会发现，科学没有那么难懂，科学就在身边。 而为什么科学家要研究屎尿屁？甚至连文学家也有这嗜好，从《西游记》到《红楼梦》，为什么也要在屎尿屁上大做文章？且听本回分解。
西湖大学第41期WeMeet遇见
左起：黄嘉兴、胡立德、李剑龙
“在美国福克斯电台会有一个电视节目，每一年会选20个科学家，认为他们的研究最浪费美国的钱，而我占了3个。今天我想告诉大家我怎么浪费美国的钱。”胡立德的开场就引来一阵笑声。
他后来还专门写了一本书 How to Walk on Water and Climb up Walls 《如何在水上漂、在壁上爬：动物运动和未来机器人》来回应，向公众普及仿生学的魅力和价值。 这是一坨澳洲袋熊的屎，被透明的材料封装好，宛若一个水晶盒子里的艺术品。这坨屎极具个性，长得方方正正。
胡教授和他的屎，不，他研究的屎
一只成年袋熊一天可以大概拉出100颗方形粑粑，他们习惯于把屎堆积到高处，方形有利于堆积，不太会滚落，袋熊们就这样每天快乐地玩着“俄罗斯方块”。 澳洲本地人误传它们有方形的肛门，直到胡立德团队解剖了两只因车祸丧生的袋熊，发现它们的肠道呈四棱状，四个角和中间部分的弹性有差别。 “很多人认为这个肠子每个地方是一样的弹性，但是这个肠子有一根线，这个厚一点的东西会帮助这个肠子形成方形的形状。”胡立德展示着袋熊的解剖图片。 胡立德让大家拿着袋熊便便一个个传看观察。黄嘉兴作为主持人问他，你怎么能够带着这些便便，穿梭于世界各地的海关。 “海关喜欢听科学家讲故事，因为他们的工作太无聊了。”胡立德说。
传递中的袋熊便便
为了研究便便，团队弄来了一个大冰箱来装他们的“研究材料”。胡力德研究的这门学科，叫生物力学，看似这些研究荒诞不经，但其实背后有非常严谨的过程，常常一个数学模型就要写上十几页。 两年后，在袋熊解剖研究的基础上，他们又给出了一个更深层次的研究，通过肌肉和组织层的厚度对比，他们建立了一个二维数学模型来模拟消化过程。结果发现袋熊有独特的肠胃蠕动方式，相比其他哺乳动物肠道同一方向上的波浪式蠕动，袋熊的肠道还会不规则收缩。 所以，“屎学家”的研究可以帮助人们更好理解消化和环境的关系，包括粪便和肠道健康的关系。 “我们身边有很多司空见惯的东西，但不等于我们懂它们的机制。”胡立德说。他的研究灵感，大部分来自于自己的生活。 胡立德第一次见到太太的时候，她正带着前男友送的情人节礼物——一只咖啡色的贵宾犬。他和它，虽相互看不上，但它的甩水能力已经让胡立德陷入沉思。胡立德后来研究了动物甩水的效率，再延伸到洗衣机如何更高效甩干衣服。 后来儿子出生了，换尿布时一个措手不及，儿子就开始尿了，绝望中胡立德开始数数，差不多尿了21秒。胡立德就好奇，儿子尿尿的时间，和自己差不多嘛，但老子和儿子的体型差别那么大。第二天，研究团队就去动物园观察动物们尿尿了。他们发现了膀胱、尿道、和排尿速率的关系，为泌尿诊断提供了参考。 胡立德调侃自己，这项研究“没有竞争”，因为没有人会愿意去拍大象尿尿。 还有一天，胡立德抱着娃坐在家门口安静地看雨，儿子的哭声打破了这份美好，原来是被蚊子咬了。蚊子为什么可以穿越密集雨滴而不被砸死呢？一滴雨水砸到蚊子，相当于一辆甲壳虫汽车砸到人类。结果发现了蚊子像太极禅师一样躲雨，蚊子会顺着高速的雨滴而运动。这项研究，帮助改进了微型飞行器。
李剑龙
现场另一位嘉宾，科普作家李剑龙，他的工作，和胡立德有很大相似，都是“先发笑，再思考”。随便看看李剑龙的两本书名，就有点喷饭的意思——《动物大爆炸》、《这屁股我不要了》。 但李剑龙提到一个让他非常吃惊的事情，一所名牌高校的老师，有一天对他说，现在学生的厌学情绪很严重。李剑龙说，你们都是这么好的大学了，怎么会这样。 李剑龙分析说，也许是因为，在过往的学习中，学生并没有体会到探索和学习的乐趣。胡立德也深有体会，“我看到很多学生，有人接受了最好的科学教育，而且很聪明，但很可惜他们并没有爱上科学，后来也都不再追求科学了。”胡立德说。 “孩子4岁，英语词汇量只有1500左右，是不是不太够？有人回答说，在美国肯定够了，海淀肯定是不够。很多偏远山区的小学，没有条件让小朋友见超导材料，和院士、奥运冠军近距离接触，大家学的东西都是教科书的那点东西。仅仅靠国家提供的公共服务，想让小孩子长到20年以后干出比现在还要多的GDP，目前来讲我认为这件事情是值得探讨的。”李剑龙说。 李剑龙给出的方法，是让孩子们能从日常和身边的角度来理解科学。比如浮力公式，你把它背下来其实很容易，但你这样你就失去理解这个公式的可能。李剑龙会把浮力公式的影响因素拆分成各种好玩的场景： “一只牛去潜水，突然肚子胀气，鼓了起来，也更容易浮起来。体积增大后，他的浮力也会增加。” “一个骗子收钱教游泳，教了一天没有学会，最后说换一个地方，最后大家都会游泳了，因为换的这个地方叫做死海。液体密度变大了，浮力也会变大。” “有一个电影，一个人在飞船里游泳，突然飞船重力装置坏掉了，那个人困在水里差点把自己淹死，直到装置突然又好了，才自己从水里浮上来。失重状态下不会产生浮力，浮力和重力加速度有关。” 在现场，两位工科教授，一位科普博士，三个人在一起聊天，你会感受到科学家们的“思路清奇”，不给观众留尿点。 李剑龙：我问过我爸爸，他认为剑和龙是很好的寓意，但是后来才发现这是一种食草恐龙，他一开始是不知道的。 李剑龙：对，剑龙的臀部还有一个巨大的神经节，有人怀疑那个地方也能够变成大脑的作用，屁股上还有一个脑袋。
胡立德随手撕开一张纸，演示流体力学
李剑龙的科普工作，也绕不开“屎尿屁”。在他工作室出版的《有本事来吃我啊》里，介绍了一种叫耶屁布甲的昆虫，它的绝活是可以放出96度高温的屁，有实验证实过，即便被蟾蜍吞食1小时40分，耶屁布甲还能在里边放屁逃生。李剑龙总结说： 在聊到胡立德关于猫舔毛为什么那么省水的研究时，黄嘉兴说人类洗澡的时候，大部分水是从体表流走浪费掉的，就好像农药喷洒也是如此，如果我们能提高农药在作物表面的停留，就可以减少大量的农药使用，从而保护环境。“真希望有一天，人类洗澡的时候，也可以像猫一样节水。”黄嘉兴说。胡立德一脸认真地补充： 现场有一个观众提问：为什么窗外打雷下雨我能睡着，但一只蚊子的细微的嗡嗡声就可以让我失眠？胡立德回答说，你知道你被蚊子咬很痒，你很在意这个事情，打雷你不是很在意。然后，他给出了一个十分具体的建议： 聊到尿尿，胡立德说，其实也有例外，比如说狗狗就喜欢到处尿一点，时间就会变短。其实尿液中有比血液更多的小分子，承载着动物诸如性别、年龄、食物等等信息。李剑龙说，他们家是母狗，不喜欢用尿标记领地，但总是闻别的狗标记过的地方。家人就让他赶紧把狗拉开，李剑龙说： 胡立德四年级时考入马里兰州的“天才班”，20多岁拿到博士学位时已经发过两篇Nature封面。读本科时，胡立德以为“几乎所有科学问题都有了答案”，到了博士，他才知道，大部分科学问题，还没有答案。李剑龙小时候在浙江的小县城长大，他很有好奇心，但想了解一个什么东西，总是很难找到资料。从浙江大学博士毕业后，他就开了科普工作室，他希望让知识的传递，变得更好玩，也更容易。 胡立德读研究生的时候，一位密友因为科研压力而自杀，胡立德经历了一段灰暗的时间。走出来后，他看得更开了： 而“屎尿屁”正是对所谓“意义”的消解。文学家们深谙此道，同样引导人们大笑后重新思考。《西游记》里，孙悟空在佛祖手上的那一泡尿，《红楼梦》里，老奴焦大年轻时靠喝马尿，把主子从战场死人堆里背出来，老了破口大骂那些不肖子孙，被绑起来塞了一嘴马粪。焦大行伍出身，功劳赫赫，爱恨分明，他的一生，却是屎尿屁的一生。 老辣的曹雪芹，还调皮地和《西游记》梦幻联动，让贵族老祖母贾母讲了一个屎尿屁笑话，喝了孙悟空猴尿的媳妇可以口齿伶俐，调侃了一把世俗能力超强的王熙凤。 当你真正热爱的时候，你也许会放下一些包袱，放下一些束缚。“屎尿屁”只是占据了胡立德研究、李剑龙科普很小的一部分。只是面对自然现象的时候，“屎尿屁”不会成为他们好奇心的阻碍。就像黄嘉兴在主持时说：
“科学有时候需要一点疯狂。”
不管多搞笑，看起来多不正统，只要能够让人深思，能得到启发，就是好的研究。科学如此，文学如此。
胡立德（ David L . Hu )，佐治亚理工学院机械工程和生物学教授、物理学兼职教授,生物力学领域的领军学者。胡立德教授致力于向公众普及科学研究的乐趣与意义，先后两次获得"搞笑诺贝尔奖"、三次获得"菠萝科学奖"。2016年，他发现自己的3项研究被一位参议员列入了"最浪费政府资金的20项科学研究"，写了How to Walk on Water and Climb up Walls 这本书作为回应，向公众普及仿生学的魅力和价值。
李剑龙，浙江大学理论物理学博士，中国科普作家协会会员，菠萝科学奖策划人，谢耳朵漫画创始人。谢耳朵漫画以绘本、漫画和动画短片为载体，将前沿的科学知识融于有趣的小故事中；通过个性鲜明的人物的说与做，用浅显幽默的方式，将这些知识表现出来。代表作：《有本事来吃我呀》,《这屁股我不要了》,《新科技驾到》,《物理大爆炸》,《动物大爆炸》。
