為什么大象和狗尿尿的時間一樣長？為什么袋熊的大便是方形的？因為通過研究回答了這兩個問題，佐治亞理工學院機械工程與生物系、物理學副教授胡立德（David Hu）和他的研究團隊在2015年和2019年兩次摘得搞笑諾貝爾獎的桂冠。

今年39歲的胡立德是一名極具話題性的華裔科學家，他在美國長大，在麻省理工大學獲得數學博士學位，26歲時就兩次登上《自然》雜志封面，專業是動物運動力學。搞笑諾貝爾獎（Ig Nobel Prize）則是對諾貝爾獎的戲仿，自1991年起頒發，由科學幽默雜志《不可思議研究年鑒（Annals of Improbable Research）》主辦，旨在評選出令人發笑而后深思的研究。這個看似無厘頭的獎項，評委中卻不乏真正的諾貝爾獎得主。

2012年開始，在浙江省科協的支持下，浙江省科技館和科技媒體果殼網共同打造了中國版的搞笑諾貝爾獎——菠蘿科學獎，口號是“向好奇心致敬”。開辦八年來，胡立德已經在2015、2016和2019年三度獲獎，他也許是世界上獲得幽默科學獎項最多的科學家。

這些獎項背后有著共同的目的，即激發公眾對科學的興趣，背后的現實恰恰是科學家和公眾之間存在著很深的隔閡?？茖W家在高度細分的專門領域埋頭苦干，無暇向公眾解釋自己的研究，公眾則無法理解科學家們的工作，認為他們是一群無聊的怪人。

胡立德曾當選全美最“浪費錢”的科學家——美國政治家每年評選20項最浪費國家經費的科學研究，有一年他占了三項。但他隨即撰文為自己辯白：“科學家是有內在興趣的人，我們不僅僅是為了服務公眾而存在的。我們能預感到自己在做一些重要的事情，有時候為了到達終點我們不得不繞彎路……”而在研究之外，他熱衷于從事科普和科學傳播工作，他認為這是科學家的職責所在，相信讓所有人理解自然界的奇異之美關系到全人類的福祉。

不久前，借著胡立德來中國參加2019年度菠蘿科學獎頒獎禮的契機，澎湃新聞對他進行了一次專訪，聊到了他有趣的動物研究、他對科學浪費經費的反駁、動物運動力學學科以及美國科普的歷史與現狀等等。

在機械工程系做動物研究，很好玩但招人恨

澎湃新聞：這次是您第三次獲得菠蘿科學獎，在此之前，您在2015年的獲獎研究是“蚊子為什么不會被雨水砸死”，2016年的時候是“蒼蠅為什么總在搓手”？能否介紹一下今年的獲獎研究？

胡立德：今年是“貓怎么用舌頭清潔身體”。剛開始做這項研究是因為我有兩個小孩，所以我成天都在做清潔，于是我就想動物是怎么做清潔的，為什么它們不會弄臟，也不需要洗澡？我的每個研究都會找一個在某方面最厲害的動物，那清潔最厲害的就是貓了。貓每天睡十六個小時，剩下的六個小時就在用舌頭舔自己。我們進行了測量，人洗一次澡需要十升水，而貓把自己舔干凈只需要三湯匙唾液。

我們研究了家養的貓、獅子、老虎等六種貓科動物，其中最小的和最大的體重差了30倍，研究發現它們的舌頭都是像砂紙一樣，很粗糙，這是因為上面分布著290個突起（papillae），有點像梳子的齒，但帶有一點弧度，朝著同一個方向，也沒有那么硬。這些凸起內部有空腔，當貓用舌頭舔毛的時候，唾液就從位于突起尖端的小孔直接輸送到毛上，所以不會浪費水，清潔效率很高。我們根據這個研究模擬貓的舌頭做了一個梳子，梳起來要比一般的梳子省力，清潔能力也更強，這是我們實驗室的第一個專利。

胡立德：我們是跟動物園合作的，美國有專門飼養老年貓科動物的動物園，它們死后遺體會保存在冷凍庫，供研究者使用。我們從那里領了獅子、老虎、雪豹、美洲豹、山貓的舌頭，利用顯微CT進行可視化。另外就是用高速攝像機拍攝家貓舔毛的過程，還設計制作了一臺可以用不同力度在毛皮表面拖拽舌頭的“梳毛機（grooming machine）”，以及模擬貓舌頭的梳子。

貓現在是人最喜歡養的動物，已經超過了狗，但這個研究的過程其實挺惡心的，負責的學生每天都要帶著一大包舌頭上學，貓舌頭只有一個小手指那么大，但獅子的舌頭差不多有人的頭那么大，真的很可怕……

袋熊。

澎湃新聞：您的另一項研究——袋熊的糞便為什么是方的——上個月剛剛獲得了第29屆搞笑諾貝爾獎的物理學獎，能否給我們介紹一下這項研究？

胡立德：袋熊是世界上第二可愛的動物，第一名是大熊貓，所以澳大利亞人很嫉妒中國。我們人的糞便的含水量大約是80%，其他動物也差不多，但袋熊的大便只有50%的含水量，所以它們可以在澳大利亞干旱的夏天存活。它們的糞便為什么是方的呢？我們有一個進化假說：袋熊生活在土地下面，不喜歡其他動物侵犯它們的領地，所以它們喜歡爬到高處的巖石或者原木上大便，然后把糞便堆積起來形成小丘，作為標志領地的旗幟，為了方便堆積，它們的大便就進化得越來越方了。

澎湃新聞：那這項研究是怎么展開的？是通過觀察野外的袋熊嗎？

胡立德：是澳大利亞的一個生物學家給我們寄來了因為車禍死掉的袋熊的大腸。在澳大利亞一種假說認為就像做不同形狀的意大利面一樣，需要有一個特定形狀的模具，所以他們懷疑袋熊的肛門是方形的，但事實證明不是。袋熊的腸道有30米，糞便在經過腸道的過程中會越來越干，最后會出現明顯的棱角。我們的研究認為有兩方面的原因，一個是因為干燥，在世界上有一些地方，火山噴發后的巖漿經過長達一兩百年的冷卻，會開裂成六角形，這是因為不同方向遇冷時的收縮率不同造成的，袋熊的糞便因為干燥也有同樣的特點；第二個方面是袋熊的大腸腸壁的厚度不完全是均勻的，充滿糞便的腸道會膨脹，我們把細長的氣球塞進袋熊的大腸測試其延展性，發現有兩個地方是比較硬的，厚度大概是其他地方的兩倍，糞便經過這兩個地方的時候就會被擠壓出棱角。這應該是第一個測量大腸不同區域厚度的研究。

有醫生在看到這個研究結果后說，得了腸癌的人，大腸也會有比較硬的地方，所以如果人的大便出現了不同的形狀，很可能就是大腸發生了病變。從物理學的角度來看，腸子是軟的，軟的東西可以產生方形的東西出來，我覺得這是很有意思的。

澎湃新聞：你們會需要在實驗室飼養一些動物嗎？會不會有一些比較危險的情況？

胡立德：我在亞特蘭大動物園有一個辦公室，我有一個學生研究大象，就會每周去一次。研究大象很危險，需要有動物園的工作人員在旁邊協助。

實驗室也會養一些動物，我是整個機械工程系最招人恨的老師。之前我們做蛇的實驗，有時候蛇就跑到走廊上去了，把秘書嚇壞了。我在辦公室里養了一條兩米長的蛇，做清潔的人進來一看，馬上把門關上然后去系里面投訴。我們還養過火蟻，有一個本科生過敏，所以要整天帶著抗過敏藥和針筒。那會兒有學生沒地方住，在我辦公室打地鋪，有一天晚上起來身上全都是螞蟻，因為螞蟻之間會通過化學信號溝通集體行動，也挺可怕的，可是他不用交房租嘛。

曾當選全美國最“浪費錢”科學家，他這樣辯白

胡立德： 第一個是一只被淋濕的狗把自己的毛甩干有多快，第二個是松鼠和蜜蜂誰的毛更多，第三個是馬尿尿要多長時間。我專門寫了一篇文章（注：《一名浪費科學家的自白》）反駁他，發表在《科學美國人》雜志上，閱讀量很高，大概很多人都很好奇這個科學家為什么要做這些奇怪的研究。

我做這些研究當然是有目的的，動物為什么能夠這么高效地清潔自己，我覺得是一個很深奧的問題。也有很多人在利用這些研究的結果。比如說那個動物尿尿時間的研究發現，不管體型多大的動物，狗也好大象也好，尿尿的時間基本上都是21秒左右。日本有一個泌尿科醫生，他找2000個日本人調查他們尿尿的時間，發現年輕人尿尿一般是21秒，但80歲以上老人就需要30秒以上，他發現這是一個檢測膀胱健康程度的方法，發表了這方面的論文。還有一些生物工程師，他們把人體細胞放在蛋白質里面可以做出人造輸尿管，但如果要在人體當中應用，就需要知道這個人造輸尿管的使用壽命是多久，現在他們就可以按照每三小時使用20秒的標準來進行測試了。還有那個蜜蜂身上為什么有那么多毛的研究，蜜蜂跟蒼蠅一樣，腳上都有很多毛，我們發現這些毛可以把上面的花粉、灰塵等微粒彈射出去。這個研究被應用在了醫用貼劑上，傳統的貼劑表面容納的藥量可能不夠，他們就像蜜蜂一樣把藥放在一些毛里面，還申請了專利。

澎湃新聞：那個議員被說服了嗎？

胡立德：是的，他在Facebook上回復我說你講得很有道理，你可以幫我找其他浪費科研經費的研究。其實那個議員和大多數人一樣，事先并沒有去了解研究背后的東西，所以你一反駁，他就很容易同意。在很多人眼里科學家都是一些奇奇怪怪的人，所以說他們浪費納稅人的錢好像是順理成章的。事實上，早在1975年就開始有議員評選浪費國家經費的科學家了，已經有四十多年的歷史，但過去很少有科學家會站出來反對政治家的批評。

澎湃新聞：那么您作為一個科學家，您認為有沒有完全無用的、純粹是浪費的科學研究？

胡立德：我覺得如果真的要找浪費經費的項目，他們應該去看那些跟戰爭有關的支出。而科學研究一開始往往是不知道有好處還是有壞處的，需要給科學家一些時間、一些自由。我認為浪費是如果你要從A到B，那么當然可以討論怎樣到達最省汽油、最不浪費，但如果你不知道B在哪里，那就沒辦法定義什么是浪費。而科學的目的就是要發現新的東西，是沒有明確的終點的。如果不想發現新的東西，就不用做科學研究了，也就不會有所謂的浪費了。

跨越不同學科，打破刻板印象

澎湃新聞：您的研究都是跨學科的，包括了物理學、機械工程學和生物學，是什么樣的教育經歷塑造了您跨界的研究興趣和想象力？

胡立德：我的教職是四分之三在機械工程系，四分之一在生物系，同時也在物理系當教授。我本科的導師是一個在機械工程系教課的應用數學家，機械工程和數學的關系是很密切的。在研究所讀博士的時候，我的導師給了我一個生物系的課題，就是研究昆蟲如何在水上行走，這也是我的博士論文題目，我覺得研究動物很有意思，我要多做一些這方面的研究。其實機械工程學很久以前就開始從生物學中獲得啟發了，我只是把這個做成了自己的專業。比如說有很多人研究壁虎如何在墻上爬行，但我覺得一些奇奇怪怪的動物也需要研究，比如之前就沒有關于袋熊的論文。

澎湃新聞：研究動物的運動是一個專門的學科嗎？這個領域的歷史和現狀是怎樣的？

胡立德：是生物學地下的一個分支學科，叫做生物力學（biomechanics）。這個學科的歷史很悠久，15世紀末的意大利科學家列奧納多·達·芬奇（Leonardo Da Vinci）就開始了生物力學方面的研究，而機械工程方面像飛機的發明也是從鳥類的飛行中獲得靈感的。可能是在1950年代伴隨著電腦的使用以及高速攝像機的發明，生物力學才成為了一個專業。高速攝像機非常重要，因為動物的運動太快了，人眼看不到，比如蒼蠅翅膀揮動的頻率是非?？斓?。

現在也有一些科學家做這方面的研究，但大多數的生物學家都在研究細胞和基因，真正研究動物的人越來越少了。像我們研究老虎，現在野外的老虎幾乎滅絕了，只有動物園才有?，F在有很多自然博物館，但人們認識的動物種類越來越少了。研究經費也大部分給了細胞和基因的研究，我覺得這很可惜，因為研究動物真的很有意思，所以我也希望通過我的書啟發更多人從事這方面的研究。

澎湃新聞：您的教學風格也和您的研究一樣有趣嗎？

胡立德：對，我這學期上流體力學課的時候就給學生看袋熊的大便，讓他們都聞一聞，流體力學不僅僅是應用在汽車、飛機，和動物也關系密切，所以我會舉一些跟動物相關的例子，讓課堂變得比較有意思。

澎湃新聞：美國人或者美國學界可能都對華裔有一些刻板印象，比如數學特別好，但是沒有創造力，您大概是一個特例？您自己在教學中對中國學生的印象怎么樣？

胡立德：我覺得第一點是對的，第二點可能是他們嫉妒，想找回一點場子。美國人覺得中國人不幽默，可能確實很多來美國留學的中國學生因為是在外讀書，表現得不是那么幽默。我的確想要打破一些刻板印象，不僅僅是美國人對華裔的刻板印象，還有所有人對科學家的刻板印象。很多人都覺得科學家不正常，科學很無聊，其實科學是很有意思的。

中國人肯定是有創造力的。我覺得中國學生的問題是不夠勇敢，他們害怕如果做一個不一樣的研究，會吸引很多注意力，需要回答很多外界的提問。但這也不只是中國學生的問題，很多美國學生也是這樣，這是年輕人身上共同的問題。有的學生會覺得生物系的人都在研究細胞，我是不是也應該做細胞。當然現在科研經費的分配確實有傾向性，研究生、博士生畢業也很難找工作，但最重要的是要有自己獨特的研究。我覺得年輕人應該更獨立一點，不要去在乎其他人的看法。我們很小的時候其實是不在乎其他人的看法的，但像我的小孩現在七八歲就已經開始擔心別人怎么看自己了，我希望幫學生改掉這種壞毛病。

科學家應該跟公眾對話，好玩的研究也是嚴肅的科學

澎湃新聞：在做好玩的研究的同時，您也做了很多科普和科學傳播方面的工作，包括寫作科普讀物、參與科普紀錄片拍攝等等，在中國，科學家參與科普的情況并不理想，能否談談美國科學界科普的傳統和現狀？

胡立德：我今年得了美國物理學會（American Institute of Physics）頒發的書籍類科學傳播獎，六名獲獎者里面除了我以外都是記者，所以美國的情況也是一樣，大多數科學家都覺得寫一本沒有同行會看的書是浪費時間。但我個人的職業目標里面有一項就是要影響年輕人，在網上看袋熊大便研究的大多數都是二十多歲的人，還有一些小孩子。

其實像報紙科普的歷史是很短的，我認識一個《紐約時報》科學版的記者，他說《紐約時報》之所以會有一個科學版，是因為電腦開始普及以后，有一些電腦廣告沒有地方放，既不能放在家居版，也不能放在時尚版，只能另外創立一個科學版。所以從電腦普及開始算，科普只有30年左右的歷史。

但是我覺得現在很多科學家已經不喜歡自己的工作了，因為根本沒有人知道他們在做什么，如果他們寫一些科普讀物或者做一些面向公眾的演講，得到一些反饋，自己也會從中得到很大的推動力。我經常會收到一些很好玩的電子郵件，有一個加拿大人看到了我們關于大便的研究，就給我寫郵件說他要測拉肚子的速度，因為他在印度工作，那里經常有霍亂，他就想到可以通過在公共廁所裝一個測大便速度的儀器，來判斷霍亂的流行程度以及是否需要采取控制措施。

澎湃新聞：您獲獎的這本書副標題就是“動物運動和未來的機器人”，機器人和人工智能是目前很熱門的研究領域，能否介紹一下動物運動在其中扮演的角色？

胡立德：我的很多研究最后都會做一個機器出來，比如說水黽在水上行走的研究就做了一個機器昆蟲，動物嗅覺的研究也做了可以分辨不同奶酪氣味的機器?，F在所有機械工程系的學生都想做機器人，而要做在戶外工作的機器人就需要看動物是怎么在不平坦的、復雜多變的地形當中運動的。不過我們主要是發現原理，有很多專門做機器人的公司會進行開發，現在有很多可以爬墻和飛行的機器人。我研究蟻群的運動，有人從中受到啟發，做個一千個小的機器，可以沿著桌面前進，不過數量這么多的機器，必然會存在一些溝通上的問題，所以還需要很長時間的改進。

澎湃新聞：您已經得過兩次搞笑諾貝爾獎了，這是一種怎樣的體驗？

胡立德：這個獎目前有三個人得過兩次，我的本科導師得過一次，他的導師得過兩次，我是第三代搞笑諾貝爾獎得主（笑）。

澎湃新聞：但其實這些搞笑的研究其實背后也有非常嚴肅的科學探究……

胡立德：對，我經常講這些可能人家覺得我是個喜劇演員甚至小丑，但我是真的想要了解背后的原理、邏輯，需要做嚴肅的科學研究，而且也是不容易的，通常一項研究需要三四年時間才能做完。

澎湃新聞：您可能已經是世界上獲得幽默科學獎次數最多的人了，之后的目標會是真正的諾貝爾獎嗎？

胡立德：我覺得所有獲得諾貝爾獎的科學家，他們最開始都不是為了獲獎而做研究的，就像藝術家創作的時候也不會去想怎么樣能讓自己的畫更好賣，他們只是做他們覺得最有意思的東西，所以我就繼續做我覺得有意思的研究就好了。