最好玩的科学家:为什么做研究不能轻松一点?

作者: 李珊珊

来源: 南方人物周刊

发布日期: 2015-04-27

胡立德,一位流体力学专家,以其独特的研究方法和对科学的热情,从动物身上寻找制造机器人的潜质。他的研究涵盖了从蚊子到哺乳动物的多种生物行为,如蚊子在雨中的生存策略、哺乳动物的排尿规律、动物甩毛的机理以及睫毛的作用。胡立德的研究不仅具有科学价值,还吸引了公众和时尚杂志的关注,展示了科学研究的多样性和趣味性。

做研究,需要每天面对失败,像我这种成绩不那么完美、已经习惯失败的人,可能比较舒服。

有位流体力学专家喜欢这样上台——他就是胡立德。他说:“我博士论文答辩时也是这样上场的。”父母都是台湾人,从小在美国长大,被老师和同学叫着David的胡立德从小热爱运动,大学时是学校男子体操队成员,现在是乔治亚理工学院机械工程与生物学系的副教授。他从小上中文学校也练空手道,中文不错,也能写毛笔字,早年偶像之一是李小龙。他博士毕业于麻省理工学院,26岁时就两次登上《自然》杂志封面。

胡立德从事流体力学研究——主要是从动物身上寻找有助于制造机器人的潜质。他实验室的官网说: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。他的研究课题其实非常有趣。比如他曾为了照顾刚出生不久的儿子而研究起了蚊子!他发现,蚊子因体重较轻而在雨滴的碰撞中得以生存。这篇论文发表在《美国科学院院刊》上。

胡立德观察到,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。这些视频显示,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。研究动物尿尿、甩毛和睫毛的作用。

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”;以及一只手提起小白鼠的尾巴以更好地观察小鼠尿尿的照片,这是“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”,该结果在美国物理学会的流体力学分会上做了会议报告。在他的实验室,大部分研究课题源于生活,并具有极好的观赏性。在另一个电视节目中,他拍着一只贵宾犬的脑袋介绍,“这是我妻子的前男友留给她的一条狗,我需要每天带它散步”,所以注意到了它们甩毛的能力。

同样是出动高速摄像机,从老鼠到狗熊,这些有丰厚皮毛的动物都会甩毛——“老鼠每秒30动,狗是每秒5动,最慢的是熊,它们每秒只有两动。”当然,更重要的是这些甩动的机理,“洗衣机厂商对这项研究很感兴趣”。这项研究发表在了英国的《皇家学会界面》杂志上。

在他的实验室,最近发表的一项研究是关于睫毛。“两年前我女儿出生,她的睫毛很长,我就想研究一下,它们有什么用。”为了了解睫毛的功效,他的学生去博物馆,测量各种动物标本的眼睛和睫毛,并用来做模拟。他们发现,无论什么哺乳动物,平均的睫毛长度都恰是眼长的1/3,“从老鼠到大象都是”,而这个长度,恰好是保持角膜滋润并避开灰尘的最理想的长度。

他认为自己不算好学生,高中时成绩不算好,有三门C——“法文、历史,还有中文。那时候,每周都有上中文辅导班的……但我当时从没来过中国”,不知道中文的重要性。因为拿到过一次全国性大奖——是一个材料科学方面的小实验项目——进入MIT,机械工程系。那些拥有“完美成绩单”的学生们,居然会因为怕得到一个B,不敢选很难的课,“那样做真是太笨了。我就还好,没有压力,反正我不是全优的学生,不会害怕失败。

”他说,“做研究,需要每天面对失败,像我这种成绩不那么完美、已经习惯失败的人,可能比较舒服。”

胡立德的主要经费来自NSF(美国国家科学基金),还有一部分经费来自军方,因为他们(军方)要支持一些对百年后会产生影响的研究。申请这些经费时,不需要写明预期的研究成果,但,“如果这次的研究没有成功,下次申请就难了。”而NSF对科学成果的评估中,研究的公众影响力是个重要指标——“我有研究被写成过给小朋友读的科普文章,我想NSF的委员会会关注的,因为他们要促进孩子们对科学的理解。”

他喜欢一句源自达尔文时代的话,“多元孕育发现(Diversity is able to discovery)。”谈起《生活大爆炸》,他说:我没怎么看过,但我妻子喜欢,那电视剧应该还不错吧,“有助于促进公众对科学家的理解。”不过,这位科学家不怎么喜欢好莱坞,“他们喜欢宣扬一种文化,知识不重要,但这是不对的。”

他的父母都是化学家。“我感觉得出,他们欣赏我的研究,但我们,不一样的哲学……他们不认为研究是一种爱好,更多地认为这是一个工作。他们也很喜欢科学,但他们做研究不会那么轻松,他们会,比如说,老板给了一个方向就去做,一做就是20年。其实我不大清楚,为什么他们不能轻松一点。”

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