撒尿也有科学定律?美国华裔科学家的研究很有趣,还得了科学大奖

娱乐 Entertainment

每一个人在上学的时候,都听说过无数的定律。这些科学定律是科学家们多年来的心血,蕴藏着巨大的科学秘密。但是你可能万万想不到,撒尿这种稀松平常的事,竟然也有一个定律。

发现这个定律的,是美国佐治亚理工学院生物力学实验室首席科学家胡立德。

胡立德是美籍华裔科学家,1979年在美国出生,26岁就取得麻省理工学院数学博士学位,并且2次登上国际权威期刊《自然》的封面。这位目前任教于佐治亚理工学院生物运动实验室的流体力学及生物物理学家,最出名的竟然是各种搞怪的科研项目。甚至在2016年公布的美国“最浪费政府资金”的20个科研项目中,他自己就占了3个……

多年以来,他的研究项目都属于“剑走偏锋”的类型,我们也多次介绍过,比如他研究过蚊子为啥不会被雨滴砸死、还研究过动物的甩水频率、还在中国台湾科学家杨佩良的邀请下共同研究了袋熊拉出来的便便为啥是方形的……

而凭借着撒尿中的科学原理,他还获得了2015年的搞笑诺贝尔奖,成为了他的代表作。

这个搞笑诺贝尔奖,我们前几天刚刚介绍过。虽然名为搞笑,但这其中的研究者不是纯粹来卖萌的。所有能够获奖的研究,都是乍看之下令人感到无厘头,但深层次里却蕴含着令人深思的重要发现的。甚至每年都有真正的诺贝尔奖得主来这里颁奖,可见学术界对这个奖项的重视程度。所以,能够凭借研究撒尿而获得搞笑诺贝尔奖,胡立德也是很厉害的。

这个理论的发现过程是这样的:有一天,他在带孩子的时候,意外发现自己尚在襁褓中的儿子撒尿花了21秒钟的时间。他觉得自己儿子的撒尿时间好像有点长,于是拿自己做实验,观察了自己撒尿的时长,结果发现也是21秒。

这就让他陷入了深深的困惑:成年人的尿量是婴儿的10倍,为啥排尿的时间是一样的呢?

他的大脑飞快地旋转着,随即又进一步联想:是不是其他动物也有类似的排尿时长呢?于是,他给自己的学生提供了水桶和秒表,要求他们去亚特兰大动物园观察各种动物的排尿时间。

估计动物也懵了:没想到自己竟然有被人类偷窥上厕所的一天!尤其是大象,比较“害羞”,一直没有让他们观察到撒尿的过程。这些学生不得不早上5点跟大象一起起床,拿着巨大的桶去接尿,才有了一次成功的计时。

结果他们发现,在所有的哺乳动物中,3公斤以下的普遍都有着很快的撒尿速度,基本都不超过1秒;而3公斤以上的动物,从小狗到大象,体积有着天壤之别,但撒尿时间基本都在21秒左右徘徊。

这是为什么呢?就像我们前面说的那样,体型大的动物排尿量也大,应该时间更长一点,为何它们用的时间竟然几乎相等呢?

原来,所有这些生物,都有着自己的尿道。虽然体型不一样,但是体型越大的动物尿道也越宽,这就让排尿的速度更快,所以才会有这个哺乳动物排尿的“21秒定律”。

影响排尿速度的不仅有尿道的宽度,还有重力的因素。具体来说,是地心引力给水带来的压强变化。我们知道,一股液体柱的压强取决于它的高度,计算公式就是P=ρgh,其中P是压强,ρ是液体密度,g是重力加速度,h则是深度或者高度。

对于更大体型的动物来说,它的尿道更长,也就是公式里的h数值更大,在密度和重力加速度不变的情况下,会导致压强更大,从而提升排尿速度。所以虽然尿量更大,但是大象的排尿速度可以减少时间。而且,它们的尿道长度与直径的比例基本一致,普遍在18:1左右,这就能保证不同体型的动物排尿速度几乎一致了。

这样看来,既然是撒成分几乎一样的尿,改变重力加速度也可以改变排尿速度,也就是说,如果你在其他星球上,排尿速度可能会有所不同——不知道各国宇航员有没有意愿提供数据。

除了重力之外,液体的表面张力也是一个重要的影响因素,只不过对于体重超过3公斤的动物来说,尿量大到可以忽略表面张力的影响了。而对于3公斤以下的动物来说,尿量太小,以至于表面张力超过了地心引力,成为了影响排尿速度的关键因素。

和较大的哺乳动物尿量成股流出不同,这些小体型的哺乳动物是以一滴一滴的形式排出的。在这种情况下,排尿速度就不受“21秒定律”的约束了。

对于单个哺乳动物来说,这个“21秒定律”又有些变化。比如人类,憋尿时间的长短,显然会影响排尿的时长。所以,有医生根据这个定律指出:我们可以通过自己排尿的时长来检查自己的身体健康和排尿习惯。如果一个人的排尿时间总是超过21秒,那么他很可能是经常憋尿时间过长,这对于健康是非常不利的,可能导致膀胱结石或膀胱炎。

由此看来,胡立德的搞笑诺贝尔奖真的是实至名归的,这项研究的确是有其深层次意义的。

另外,随着年纪的增长,排尿的速度会有所下降。对于一位80岁的老人,排尿时间可能就要超过半分钟了……

来源:我是姿势分子

Share on social media