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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?

发布时间:19-08-28

本文由公众号“把科学带回家”提供
给孩子最好的科学教育

来源 胡立德演讲等

编译 七君

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,相当开元棋牌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九乐棋牌是否不同?(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个研究都是九乐棋牌同一个人做的。

    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。可是白金会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,一秒不到。

  • 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欧博平台千克的动物,13秒的浮动范围可以说是非常小了。

    跟你们说一些测量中的趣闻。

    我本来想拿着桶跟着狗测量它的尿量。结果狗就一白金会脸“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),意思就是液珠在下盛京棋牌落的时候汇聚成流。

    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。

    点击播放视频

    @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。

    这一点也引起了很多科学家的兴趣。

    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。

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