科學(xué)頑童胡立德
引言
撰文 | XXX
編輯 | XXX
胡立德 1979年生于美國(guó)芝加哥，父母是臺(tái)灣人，從小上中文學(xué)校也練空手道，中文程度不錯(cuò)，也能寫毛筆字，早年偶像之一是李小龍。他是麻省理工學(xué)院的博士，26歲時(shí)就兩次登上《自然》雜志封面。
你在博士論文答辯時(shí)是怎樣走上講臺(tái)的？小心翼翼還是信心十足？有位流體力學(xué)專家當(dāng)年是側(cè)翻著上場(chǎng)的，或者用專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)：側(cè)翻接毽子后手翻接后空翻。
這位特別的科學(xué)家就是胡立德。
父母都是臺(tái)灣人，從小在美國(guó)長(zhǎng)大，被老師和同學(xué)叫著David的胡立德從小熱愛(ài)運(yùn)動(dòng)，大學(xué)時(shí)是學(xué)校男子體操隊(duì)成員，現(xiàn)在是喬治亞理工學(xué)院機(jī)械工程與生物學(xué)系的副教授。他從事流體力學(xué)研究——主要是從動(dòng)物身上尋找有助于制造機(jī)器人的潛質(zhì)。他實(shí)驗(yàn)室的官網(wǎng)說(shuō)：人類對(duì)動(dòng)物的飛行、游泳和奔跑方面的數(shù)據(jù)可以追溯到數(shù)百年前，要明白這些數(shù)據(jù)，需要結(jié)合機(jī)械工程、數(shù)學(xué)和神經(jīng)科學(xué)。
聽(tīng)起來(lái)非常高大上有沒(méi)有？其實(shí)他的研究課題非常有趣。比如他曾為了照顧剛出生不久的兒子而研究起了蚊子！他發(fā)現(xiàn)，蚊子因體重較輕而在雨滴的碰撞中得以生存。這篇論文發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》上。
胡立德觀察到，即使是雨天，蚊子也能輕松穿過(guò)由比它們重50倍的雨滴組成的“槍林彈雨”，成功鉆入室內(nèi)叮咬小朋友。為了尋找蚊子的秘密，胡立德的實(shí)驗(yàn)室將一群蚊子趕到一個(gè)透明容器中，用水槍模擬雨滴，由旁邊的高速攝像機(jī)記錄蚊子的動(dòng)作。這些視頻顯示，當(dāng)一只蚊子遇見(jiàn)一顆龐大而笨重的雨滴，它會(huì)施展出自己的一身極好的太極功夫，讓雨滴從身邊滑過(guò)。
關(guān)于這項(xiàng)研究的標(biāo)準(zhǔn)化介紹中，還有一些細(xì)節(jié)沒(méi)有提及：最初，胡立德和他的學(xué)生準(zhǔn)備去野外研究雨中的蚊子，結(jié)果幾個(gè)人被淋成落湯雞，還叮了一身包，并沒(méi)有拍到什么東西，卻也算驗(yàn)證了蚊子確實(shí)可以在雨中自由活動(dòng)。后來(lái)，他們向動(dòng)物系的人學(xué)會(huì)了養(yǎng)蚊子，但之后不短的一段時(shí)間里，從這間實(shí)驗(yàn)室偷跑出來(lái)的蚊子幾乎導(dǎo)致全樓的人都痛恨他們。
胡立德的實(shí)驗(yàn)室將一群蚊子趕到一個(gè)透明容器中，用水槍模擬雨滴，由旁邊的高速攝像機(jī)記錄蚊子的動(dòng)作（圖/Tim Nowack）
研究動(dòng)物尿尿、甩毛和睫毛的作用
4月的杭州，早上10點(diǎn)見(jiàn)到胡立德，他穿著深藍(lán)的T恤短褲，剛剛完成每日例行的一小時(shí)運(yùn)動(dòng)。這位科學(xué)家身上也沒(méi)有與他運(yùn)動(dòng)能力相稱的發(fā)達(dá)肌肉，同樣也并未顯示與他的研究成果相稱的幽默感。
在美國(guó)公共廣播電臺(tái)介紹胡立德某項(xiàng)研究的節(jié)目開(kāi)頭，幾滴液體在畫面中閃過(guò)，閃著金黃色的誘人光澤。那是一項(xiàng)關(guān)于哺乳動(dòng)物小便的研究。下一個(gè)鏡頭是他的學(xué)生們撅著屁股拍攝大象小便的照片，那是“田野調(diào)查”；以及一只手提起小白鼠的尾巴以更好地觀察小鼠尿尿的照片，這是“實(shí)驗(yàn)室研究”。之后還有數(shù)學(xué)建模，要有公式，還要計(jì)算。最終的結(jié)果，是一個(gè)全新的生物學(xué)定律——排尿定律，所有哺乳動(dòng)物排空膀胱所用的時(shí)間是一致的，“包括狗、牛、人，從老鼠到大象，尿尿耗時(shí)都差不多，大約是21秒”，這結(jié)果在美國(guó)物理學(xué)會(huì)的流體力學(xué)分會(huì)上做了會(huì)議報(bào)告?！斑@項(xiàng)研究是基于純粹的物理學(xué)原理，想象一下，一根管子和一個(gè)大水袋，排空的時(shí)間是可以通過(guò)建模算出來(lái)的……”當(dāng)他被邀請(qǐng)來(lái)中國(guó)某大學(xué)進(jìn)行講座時(shí)，他給在座的一百多位專業(yè)學(xué)生留了一個(gè)問(wèn)題，“就是關(guān)于膀胱排尿的建模,只有一個(gè)學(xué)生解決了這個(gè)問(wèn)題，那學(xué)生現(xiàn)在在我的實(shí)驗(yàn)室?！?/p>
在胡立德的實(shí)驗(yàn)室，大部分研究課題源于生活，并具有極好的觀賞性。在另一個(gè)電視節(jié)目中，他拍著一只貴賓犬的腦袋介紹，“這是我妻子的前男友留給她的一條狗，我需要每天帶它散步”，所以注意到了它們甩毛的能力。同樣是出動(dòng)高速攝像機(jī)，從老鼠到狗熊，這些有豐厚皮毛的動(dòng)物都會(huì)甩毛——“老鼠每秒30動(dòng)，狗是每秒5動(dòng)，最慢的是熊，它們每秒只有兩動(dòng)?！碑?dāng)然，更重要的是這些甩動(dòng)的機(jī)理，“洗衣機(jī)廠商對(duì)這項(xiàng)研究很感興趣”。這項(xiàng)研究發(fā)表在了英國(guó)的《皇家學(xué)會(huì)界面》雜志上。
好玩的研究好做嗎？題目好找嗎？有過(guò)失敗嗎？“剛開(kāi)始做研究，大部分時(shí)候是失敗的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)不知道如何去選擇研究的問(wèn)題。現(xiàn)在我已經(jīng)做研究10年了，有了一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，我會(huì)找我比較感興趣、這個(gè)世界也比較感興趣的一些題目。畢竟我們需要把這個(gè)研究發(fā)表，其他人的看法也很重要。另外，這個(gè)題目的實(shí)驗(yàn)不能太難，有時(shí)候，有些學(xué)生希望完成一個(gè)題目，但那個(gè)實(shí)驗(yàn)太難了，沒(méi)有人能做到，我們的科技還沒(méi)有達(dá)到那個(gè)程度。所以，找一個(gè)容易實(shí)現(xiàn)的題目也很重要?！?/p>
在他的實(shí)驗(yàn)室，最近發(fā)表的一項(xiàng)研究是關(guān)于睫毛?！皟赡昵拔遗畠撼錾慕廾荛L(zhǎng)，我就想研究一下，它們有什么用?！睘榱肆私饨廾墓π?，他的學(xué)生去博物館，測(cè)量各種動(dòng)物標(biāo)本的眼睛和睫毛，并用來(lái)做模擬。他們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論什么哺乳動(dòng)物，平均的睫毛長(zhǎng)度都恰是眼長(zhǎng)的1/3，“從老鼠到大象都是”，而這個(gè)長(zhǎng)度，恰好是保持角膜滋潤(rùn)并避開(kāi)灰塵的最理想的長(zhǎng)度。
人也是這樣嗎？“人，不太一樣，因?yàn)槿擞辛颂嗟姆椒梢员Ｗo(hù)自己，但動(dòng)物們幾乎都遵循這個(gè)規(guī)律?！敝鲗?dǎo)這項(xiàng)研究的學(xué)生是個(gè)女生，文章前兩個(gè)月剛剛發(fā)表于英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)界面》雜志，“前幾天一個(gè)Cosmopolitan(《時(shí)尚》)雜志來(lái)到了我們實(shí)驗(yàn)室，希望報(bào)道我們的發(fā)現(xiàn)。”對(duì)于吸引到了時(shí)尚類雜志關(guān)注這事兒，胡立德顯得比文章發(fā)表更驚喜，大概他認(rèn)為這是對(duì)自己眼光的某種承認(rèn)——“這個(gè)研究的主要原因是有了女兒之后，我決定要學(xué)著從女性的視角來(lái)看看這個(gè)世界為什么是這樣?！?/p>
2010年夏天，胡立德與學(xué)生合影
為什么他們不能輕松一點(diǎn)
帶胡立德去酒店旁邊的一家杭州菜餐廳吃飯，初見(jiàn)餐廳里花花綠綠的菜單，這位流體力學(xué)教授有點(diǎn)好奇。把那張只有三折的瘦長(zhǎng)的菜單推給他，讓他“隨便點(diǎn)”，他頭搖得像被老師點(diǎn)了名要求回答問(wèn)題的學(xué)生，“我不會(huì)……你知道，在美國(guó)的中餐館，通常只有三四個(gè)菜，這個(gè)菜太多了，我不會(huì)點(diǎn)?！?/p>
他認(rèn)為自己不算好學(xué)生，高中時(shí)成績(jī)不算好，有三門C——“法文、歷史，還有中文。那時(shí)候，每周都有上中文輔導(dǎo)班的……但我當(dāng)時(shí)從沒(méi)來(lái)過(guò)中國(guó)”，不知道中文的重要性。因?yàn)槟玫竭^(guò)一次全國(guó)性大獎(jiǎng)——是一個(gè)材料科學(xué)方面的小實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目——進(jìn)入MIT，機(jī)械工程系。那些擁有“完美成績(jī)單”的學(xué)生們，居然會(huì)因?yàn)榕碌玫揭粋€(gè)B，不敢選很難的課，“那樣做真是太笨了。我就還好，沒(méi)有壓力，反正我不是全優(yōu)的學(xué)生，不會(huì)害怕失敗?！彼f(shuō)，“做研究，需要每天面對(duì)失敗，像我這種成績(jī)不那么完美、已經(jīng)習(xí)慣失敗的人，可能比較舒服?！?/p>
胡立德的主要經(jīng)費(fèi)來(lái)自NSF（美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金），還有一部分經(jīng)費(fèi)來(lái)自軍方，因?yàn)樗麄儯ㄜ姺剑┮С忠恍?duì)百年后會(huì)產(chǎn)生影響的研究。申請(qǐng)這些經(jīng)費(fèi)時(shí)，不需要寫明預(yù)期的研究成果，但，“如果這次的研究沒(méi)有成功，下次申請(qǐng)就難了。”而NSF對(duì)科學(xué)成果的評(píng)估中，研究的公眾影響力是個(gè)重要指標(biāo)——“我有研究被寫成過(guò)給小朋友讀的科普文章，我想NSF的委員會(huì)會(huì)關(guān)注的，因?yàn)樗麄円龠M(jìn)孩子們對(duì)科學(xué)的理解?！?/p>
提到“奧數(shù)”，胡立德有點(diǎn)茫然，“那是什么東西？”他不認(rèn)為自己數(shù)學(xué)很好，“經(jīng)常不夠用”，但可以去找專門做數(shù)學(xué)的人呀，因?yàn)橹匾氖莍dea（思路）?！拔耶厴I(yè)時(shí)，一個(gè)應(yīng)用數(shù)學(xué)的教授看了我的研究，他說(shuō)：這不是數(shù)學(xué)這是物理；一個(gè)物理系的人說(shuō)：這不是物理，這是生物；于是我把研究拿給生物系的人看，他們挺喜歡?！彼矚g一句源自達(dá)爾文時(shí)代的話，“多元孕育發(fā)現(xiàn)（Diversity is able to discovery）?！?/p>
談起《生活大爆炸》，他說(shuō)：我沒(méi)怎么看過(guò)，但我妻子喜歡，那電視劇應(yīng)該還不錯(cuò)吧，“有助于促進(jìn)公眾對(duì)科學(xué)家的理解。”。不過(guò)，這位科學(xué)家不怎么喜歡好萊塢，“他們喜歡宣揚(yáng)一種文化，知識(shí)不重要，但這是不對(duì)的?！毕蛩崞鹪诠鹱x書的女星娜塔莉·波特曼，他撓撓腦袋，全無(wú)印象。喜歡的科學(xué)家？“我在MIT的導(dǎo)師John Bush，他是個(gè)很有意思的人，不過(guò)，Bush是個(gè)加拿大人，像英國(guó)人一樣老派，他不會(huì)做那個(gè)關(guān)于尿尿的研究?！彼f(shuō)，“還有，我喜歡的科學(xué)家，理查德·費(fèi)曼?！?/p>
他的父母都是化學(xué)家。“我感覺(jué)得出，他們欣賞我的研究，但我們，不一樣的哲學(xué)……他們不認(rèn)為研究是一種愛(ài)好，更多地認(rèn)為這是一個(gè)工作。他們也很喜歡科學(xué)，但他們做研究不會(huì)那么輕松，他們會(huì)，比如說(shuō)，老板給了一個(gè)方向就去做，一做就是20年。其實(shí)我不大清楚，為什么他們不能輕松一點(diǎn)。”
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我是小標(biāo)題
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我是圖說(shuō)（圖源：簡(jiǎn)化url）
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參考資料
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