“水黾为什么能在水上行走？”
“蚊子为什么能在雨中飞翔，不会被雨滴砸死？”
“浣熊的便便为何是正方形的？”
“我和我襁褓中儿子的排尿时间为什么差不多？”
你相信吗，这些看似无聊、发到网上都可能会被网友们集体嘲笑的问题，却让一位名叫胡立德（David L. Hu）年轻的华裔科学家两次登上Nature封面，并五次获得“诺贝尔奖”（包括两次搞笑诺贝尔奖，和3次被誉为“中国搞笑诺贝尔奖”的菠萝科学奖）。
胡立德教授
可千万别小瞧“搞笑诺贝尔奖”，这个奖项其实很“正经”，很多颁奖者都是真正的“诺贝尔大佬”，它旨在引导人们更多地发现科学的乐趣，鼓励研究者通过幽默的方式展示科学，提升公众对科学的关注和理解。获奖研究往往看似荒诞，却在深入探讨中揭示了生活中的科学原理，让我们在欢笑中领悟更深层次的知识[5]。
同样，我国的菠萝科学奖也是通过奖励那些既有学术研究的严谨性，又不乏趣味性的科学研究成果，来激发公众对科学的好奇心和热情。它以“向好奇心致敬”为口号，旨在打破公众对科研刻板的印象，让科学以一种更有趣、更易于接受的方式走入公众视野。
那么，胡立德又是何许人也，他到底是“天才”还是“鬼才”？这些看似荒诞的研究课题，又有哪些实际意义和价值呢？
01
▼
“21秒定律”的发现
胡立德是美国佐治亚理工学院的机械工程和生物学教授，并兼职物理学教授，研究领域为流体动力学、固体力学、生物力学、运动和物理应用数学[1]。在这所名校中，胡立德是唯一一位机械工程徐和生物系的“跨界教授”。
初次接触生物力学，缘于他的导师交给他的一项课题——“水黾能够在水面行走的机制”。年轻的他认为，这简直都不算一项研究。但经过认真的观察和分析后，他发现：以人类的视角来看，这简直太有趣了！
他和团队用高速摄像机捕捉了水黾在水面上行走的神奇瞬间，破解了这一科学谜题。这项研究成果不仅让他在26岁之前两次荣登《自然》杂志的封面，还激发了创造灵感，成功地利用这些发现制造出了一台仿生“机器水黾”。
图源：Bioinspir Biomim. 2015, 10(4): 046016.
这次成功激起了他对生物力学的热爱，从那以后，他无时无刻不从生活中寻找科研的灵感。
2011年的某一天，刚荣升奶爸不久的胡立德给小儿子换尿布，未曾想婴儿突然尿在他的前襟上。换做别人，或许就赶紧给孩子换上干净尿布，然后去卫生间把自己弄干净了事，但胡立德却开始数秒，发现这小婴儿足足尿了21秒。这立即引发了他的思考：
儿子还不到10斤重，我的体重是他的十多倍，为何我们的排尿时间几乎一样？
带着这个疑问，他派出几名学生带着秒表和水桶到亚特兰大动物园，计算不同动物的排尿时间，结果令他们大跌眼镜：从大象到松鼠，尽管排尿方式各异，他们测量到的大多哺乳动物排尿时间在10至30秒，平均时间为21秒！[2]
图片来源：Zoo Atlanta网站
这又是为什么？胡立德带着自己的团队立即投入研究，他们发现：哺乳动物的尿道长度和重力的共同作用，使得排尿时间在不同体型的动物中保持相对一致。就像大自然给每个动物都安装了一个神奇的“计时器”，无论是庞然大物的大象，还是灵活的小松鼠，大家都在这场排尿时间竞赛中达到了惊人的一致性[3]。
其中有一个关键的物理原理：所有哺乳动物尿道长度与直径都有着相似的比例，约为18:1[3]。这就像是一条高速公路，尿液分子就像汽车，路越宽，通过的车越多。对于大象这样的大型哺乳动物，它们的尿道直径较大，流量自然更大，而且更长的尿道受到的地球引力作用也更大，这使得尿液分子下落的速度更快。此外，大型动物的尿道变长，帮助它们快速排尿，从而避免在排尿过程中被其他动物攻击[4]。
图源：Youtube
胡立德的团队甚至打趣道，这可能是自然界最公平的比赛，所有选手都在同一个时间段内完成任务，真是个奇迹！他们的研究不仅揭示了动物生理学中的奇妙之处，还为工程学提供了灵感，比如如何设计高效的流体系统[3]。
因为这项发现，胡立德在2015年获得了人生中首个“诺贝尔奖”——搞笑诺贝尔奖。胡立德接受澎湃新闻专访时表示：尽管他的研究听起来可能有些幽默，但背后都是严肃的科学探究。这些研究可能让人以为他是个喜剧演员甚至小丑，但他真的想了解背后的原理和逻辑，需要做严肃的科学研究，而且通常一项研究需要三四年时间才能完成。
02
▼
小研究，大意义
很多人曾表示质疑：知道了哺乳动物排尿的“21秒法则”又怎样，有何实际意义呢？一位名叫松本诚司（Seiji Matsumoto）的日本医生表示：这可有大意义！事实上，松本医生看到胡立德的研究后就直呼“厉害”，他表示临床既往都是用仪器来测量患者排尿的速度，以判断膀胱和前列腺的健康程度。而胡立德这种“读秒”的方式，无疑可以作为诊断泌尿疾病的更简便且实用的方法。
松本诚司在调查了2 493位健康受试者后发现，男性的自测排尿时间显著长于女性，并且随着年龄增长而延长。此外，在患有某些疾病的参与者中，排尿时间也显著延长。研究表明，自测排尿时间可以作为评估泌尿功能和健康状态的有效筛查工具。显然，这项研究同时也验证了胡立德教授的研究成果[6]。
然而，并不是所有人都能欣赏这些有趣的研究。2016年，一位叫杰夫·弗雷克（Jeff Flake）的美国参议员曾发布一张名单，关于当年他所认为的 “美国最浪费钱的20个科学课题”。其中，胡立德的研究占了三项，分别是“松鼠的毛多，还是熊蜂的毛多？（耗资75.3万美元）”、“赛马撒尿需要多长时间？（耗资33.1万美元）”和“一条湿漉漉的狗要甩多少次才能把自己甩干？（耗资39万美元）” [7]。
这三个问题的答案分别是：“4次”、“一样多，都是300万根”和“约21秒”。或许和Flake议员一样，很多人都会认为这些“无聊的研究”确实是浪费了科研资金，但是胡立德不这么想。他很快发表了一篇文章，反驳那些质疑。
他指出：狗在一秒内通过快速甩动可以甩掉90%的水分，这表明松弛的皮肤在进化中非常重要。这项研究引起了洗衣机公司的兴趣，因为它揭示了如何快速去除水分的机制。此外，该研究为帕金森病的研究提供了重要参考，帮助校准药物的有效性[8]。
而关于熊蜂的研究则展示了其如何通过其毛发移动花粉。毛发的设计使得花粉悬浮，并通过类似弹射的方式分散。这一原理被用于开发一种新型医疗贴片，通过模仿熊蜂的毛发结构，显著增加了药物接触面积，提升了药物传递效率[8]。
而关于赛马排尿时间的研究则量化了动物排尿的时间，这一信息对于设计持久尿流的假体设备具有重要意义。了解动物排尿的基本生理过程可以为医疗器械的开发提供灵感[8]。
胡立德在文中表示，自己本不想对此做回应，但他的同事认为他有必要对此向公众做出解释。他认为这种“名单”给网站带来了流量，但却给研究者们带来了非常可怕的影响，甚至会给科研带来“寒蝉效应”，阻碍科学的进步。
事实上，胡立德的其他研究也都在实际应用中产生了价值，比如让他于2019年第二次获得搞笑诺贝尔奖的课题“为什么袋熊的大便是方形的”。他发现，袋熊的肠道具有不同的弹性区域，这些区域通过对粪便施加不同的压力，使其形成方形。这一发现为工业领域提供了灵感，尤其是在制造过程中如何将柔软材料成型为特定形状 [9]。
还有让他首次获得菠萝科学奖的课题“蚊子为什么不会被雨滴砸死”，蚊子在雨中生存的特殊机制增进了学者们对生物力学的理解，还因此设计研发出一种新型的能够在恶劣天气中稳定飞行的微型飞行器。此外，还对疏水材料的创新研发提供了全新的灵感[10]。
在菠萝科学奖的颁奖典礼上，胡立德说完获奖感言后，用连翻了好几个跟头的形式下台。这种“整活”的方式让严肃的科研颁奖典礼变得轻松诙谐，也展现了他一贯的科研态度：用幽默和创意去探索科学的无限可能。
从26岁两登Nature封面的“天才”，到36岁五次获得搞笑诺贝尔奖的“鬼才”，胡立德会继续发现生活中那些被人忽略的有趣现象，进行有趣的研究。正如网友们评价他：“男人永远是少年。”
他说，每当他在会上谈论自己研究时，台下总会有人一直捧腹大笑。这给了他动力，让他继续乐观向前。当然，他也并不会为了好玩去研究一些荒诞的问题，生活给了他好奇心，他要用来寻找答案。“水黾为什么能在水上行走？”
“蚊子为什么能在雨中飞翔，不会被雨滴砸死？”
“浣熊的便便为何是正方形的？”
“我和我襁褓中儿子的排尿时间为什么差不多？”
你相信吗，这些看似无聊、发到网上都可能会被网友们集体嘲笑的问题，却让一位名叫胡立德（David L. Hu）年轻的华裔科学家两次登上Nature封面，并五次获得“诺贝尔奖”（包括两次搞笑诺贝尔奖，和3次被誉为“中国搞笑诺贝尔奖”的菠萝科学奖）。
胡立德教授
可千万别小瞧“搞笑诺贝尔奖”，这个奖项其实很“正经”，很多颁奖者都是真正的“诺贝尔大佬”，它旨在引导人们更多地发现科学的乐趣，鼓励研究者通过幽默的方式展示科学，提升公众对科学的关注和理解。获奖研究往往看似荒诞，却在深入探讨中揭示了生活中的科学原理，让我们在欢笑中领悟更深层次的知识[5]。
同样，我国的菠萝科学奖也是通过奖励那些既有学术研究的严谨性，又不乏趣味性的科学研究成果，来激发公众对科学的好奇心和热情。它以“向好奇心致敬”为口号，旨在打破公众对科研刻板的印象，让科学以一种更有趣、更易于接受的方式走入公众视野。
那么，胡立德又是何许人也，他到底是“天才”还是“鬼才”？这些看似荒诞的研究课题，又有哪些实际意义和价值呢？
01
▼
“21秒定律”的发现
胡立德是美国佐治亚理工学院的机械工程和生物学教授，并兼职物理学教授，研究领域为流体动力学、固体力学、生物力学、运动和物理应用数学[1]。在这所名校中，胡立德是唯一一位机械工程徐和生物系的“跨界教授”。
初次接触生物力学，缘于他的导师交给他的一项课题——“水黾能够在水面行走的机制”。年轻的他认为，这简直都不算一项研究。但经过认真的观察和分析后，他发现：以人类的视角来看，这简直太有趣了！
他和团队用高速摄像机捕捉了水黾在水面上行走的神奇瞬间，破解了这一科学谜题。这项研究成果不仅让他在26岁之前两次荣登《自然》杂志的封面，还激发了创造灵感，成功地利用这些发现制造出了一台仿生“机器水黾”。
图源：Bioinspir Biomim. 2015, 10(4): 046016.
这次成功激起了他对生物力学的热爱，从那以后，他无时无刻不从生活中寻找科研的灵感。
2011年的某一天，刚荣升奶爸不久的胡立德给小儿子换尿布，未曾想婴儿突然尿在他的前襟上。换做别人，或许就赶紧给孩子换上干净尿布，然后去卫生间把自己弄干净了事，但胡立德却开始数秒，发现这小婴儿足足尿了21秒。这立即引发了他的思考：
儿子还不到10斤重，我的体重是他的十多倍，为何我们的排尿时间几乎一样？
带着这个疑问，他派出几名学生带着秒表和水桶到亚特兰大动物园，计算不同动物的排尿时间，结果令他们大跌眼镜：从大象到松鼠，尽管排尿方式各异，他们测量到的大多哺乳动物排尿时间在10至30秒，平均时间为21秒！[2]
图片来源：Zoo Atlanta网站
这又是为什么？胡立德带着自己的团队立即投入研究，他们发现：哺乳动物的尿道长度和重力的共同作用，使得排尿时间在不同体型的动物中保持相对一致。就像大自然给每个动物都安装了一个神奇的“计时器”，无论是庞然大物的大象，还是灵活的小松鼠，大家都在这场排尿时间竞赛中达到了惊人的一致性[3]。
其中有一个关键的物理原理：所有哺乳动物尿道长度与直径都有着相似的比例，约为18:1[3]。这就像是一条高速公路，尿液分子就像汽车，路越宽，通过的车越多。对于大象这样的大型哺乳动物，它们的尿道直径较大，流量自然更大，而且更长的尿道受到的地球引力作用也更大，这使得尿液分子下落的速度更快。此外，大型动物的尿道变长，帮助它们快速排尿，从而避免在排尿过程中被其他动物攻击[4]。
图源：Youtube
胡立德的团队甚至打趣道，这可能是自然界最公平的比赛，所有选手都在同一个时间段内完成任务，真是个奇迹！他们的研究不仅揭示了动物生理学中的奇妙之处，还为工程学提供了灵感，比如如何设计高效的流体系统[3]。
因为这项发现，胡立德在2015年获得了人生中首个“诺贝尔奖”——搞笑诺贝尔奖。胡立德接受澎湃新闻专访时表示：尽管他的研究听起来可能有些幽默，但背后都是严肃的科学探究。这些研究可能让人以为他是个喜剧演员甚至小丑，但他真的想了解背后的原理和逻辑，需要做严肃的科学研究，而且通常一项研究需要三四年时间才能完成。
02
▼
小研究，大意义
很多人曾表示质疑：知道了哺乳动物排尿的“21秒法则”又怎样，有何实际意义呢？一位名叫松本诚司（Seiji Matsumoto）的日本医生表示：这可有大意义！事实上，松本医生看到胡立德的研究后就直呼“厉害”，他表示临床既往都是用仪器来测量患者排尿的速度，以判断膀胱和前列腺的健康程度。而胡立德这种“读秒”的方式，无疑可以作为诊断泌尿疾病的更简便且实用的方法。
松本诚司在调查了2 493位健康受试者后发现，男性的自测排尿时间显著长于女性，并且随着年龄增长而延长。此外，在患有某些疾病的参与者中，排尿时间也显著延长。研究表明，自测排尿时间可以作为评估泌尿功能和健康状态的有效筛查工具。显然，这项研究同时也验证了胡立德教授的研究成果[6]。
然而，并不是所有人都能欣赏这些有趣的研究。2016年，一位叫杰夫·弗雷克（Jeff Flake）的美国参议员曾发布一张名单，关于当年他所认为的 “美国最浪费钱的20个科学课题”。其中，胡立德的研究占了三项，分别是“松鼠的毛多，还是熊蜂的毛多？（耗资75.3万美元）”、“赛马撒尿需要多长时间？（耗资33.1万美元）”和“一条湿漉漉的狗要甩多少次才能把自己甩干？（耗资39万美元）” [7]。
这三个问题的答案分别是：“4次”、“一样多，都是300万根”和“约21秒”。或许和Flake议员一样，很多人都会认为这些“无聊的研究”确实是浪费了科研资金，但是胡立德不这么想。他很快发表了一篇文章，反驳那些质疑。
他指出：狗在一秒内通过快速甩动可以甩掉90%的水分，这表明松弛的皮肤在进化中非常重要。这项研究引起了洗衣机公司的兴趣，因为它揭示了如何快速去除水分的机制。此外，该研究为帕金森病的研究提供了重要参考，帮助校准药物的有效性[8]。
而关于熊蜂的研究则展示了其如何通过其毛发移动花粉。毛发的设计使得花粉悬浮，并通过类似弹射的方式分散。这一原理被用于开发一种新型医疗贴片，通过模仿熊蜂的毛发结构，显著增加了药物接触面积，提升了药物传递效率[8]。
而关于赛马排尿时间的研究则量化了动物排尿的时间，这一信息对于设计持久尿流的假体设备具有重要意义。了解动物排尿的基本生理过程可以为医疗器械的开发提供灵感[8]。
胡立德在文中表示，自己本不想对此做回应，但他的同事认为他有必要对此向公众做出解释。他认为这种“名单”给网站带来了流量，但却给研究者们带来了非常可怕的影响，甚至会给科研带来“寒蝉效应”，阻碍科学的进步。
事实上，胡立德的其他研究也都在实际应用中产生了价值，比如让他于2019年第二次获得搞笑诺贝尔奖的课题“为什么袋熊的大便是方形的”。他发现，袋熊的肠道具有不同的弹性区域，这些区域通过对粪便施加不同的压力，使其形成方形。这一发现为工业领域提供了灵感，尤其是在制造过程中如何将柔软材料成型为特定形状 [9]。
还有让他首次获得菠萝科学奖的课题“蚊子为什么不会被雨滴砸死”，蚊子在雨中生存的特殊机制增进了学者们对生物力学的理解，还因此设计研发出一种新型的能够在恶劣天气中稳定飞行的微型飞行器。此外，还对疏水材料的创新研发提供了全新的灵感[10]。
在菠萝科学奖的颁奖典礼上，胡立德说完获奖感言后，用连翻了好几个跟头的形式下台。这种“整活”的方式让严肃的科研颁奖典礼变得轻松诙谐，也展现了他一贯的科研态度：用幽默和创意去探索科学的无限可能。
从26岁两登Nature封面的“天才”，到36岁五次获得搞笑诺贝尔奖的“鬼才”，胡立德会继续发现生活中那些被人忽略的有趣现象，进行有趣的研究。正如网友们评价他：“男人永远是少年。”
他说，每当他在会上谈论自己研究时，台下总会有人一直捧腹大笑。这给了他动力，让他继续乐观向前。当然，他也并不会为了好玩去研究一些荒诞的问题，生活给了他好奇心，他要用来寻找答案。
参考资料
[1] George W. Woodruff School of Mechanical Engineering. David Hu. https://www.me./faculty/hu.
[2] James Gorman. The Mysteries of Animal Movement. [2018-11-5]. https://www./2018/11/05/science/hu-robotics.html.
[3] Yang PJ, Pham J, Choo J, et al. Duration of urination does not change with body size. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Aug 19;111(33):11932-7.
[4] 余璇. 为什么哺乳动物排尿时间都是21秒？他靠这个获搞笑诺贝尔奖. 澎湃新闻. [2020-9-30]. https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_9416339.
[5] Improbable Research. About the Igs. [2024]. https:///ig/about-the-ig-nobel-prizes/.
[6] Matsumoto S, Kasamo S, Horie S. Voiding time as a predictor for urinary tract function and health status. Geriatr Gerontol Int. 2020 Jul;20(7):670-673.
[7] Senator Jeff Flake. Twenty Questions Government Studies That Will Leave You Scratching Your Head. https://www./document/312426763/20-Questions-Government-Studies-That-Will-Leave-You-Scratching-Your-Head.
[8] Hu DL. “Wasteful Research”? Nah.”I think I’ve learned my lesson.”[OL]. [2019-10-23]. https://www./post/wasteful-research-nah-1.
[9] Yang PJ, Lee AB, Chan M, et al. Intestines of non-uniform stiffness mold the corners of wombat feces. Soft Matter. 2021, 17(3):475-488.
[10] Dickerson AK, Hu DL. Mosquitoes actively remove drops deposited by fog and dew. Integr Comp Biol. 2014 Dec;54(6):1008-13.