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『科學(xué)搞怪人』胡立德:一臺(tái)問題制造機(jī)

2015-05-14 13:11楊楊
讀者·校園版 2015年16期
關(guān)鍵詞:麻省理工學(xué)院雨滴立德

楊楊

從某種程度上說,26歲就取得麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)博士學(xué)位、已在佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程系任教8年的胡立德博士,是一個(gè)“麻煩制造者”。

事實(shí)上,他在形容自己時(shí)會(huì)更加不客氣一些—他光著腳,蜷坐在單人沙發(fā)里,吞吞吐吐地說:“我經(jīng)常引起災(zāi)難?!彼闹形牟惶骼?。雖然面孔是標(biāo)準(zhǔn)的華人長(zhǎng)相,但他其實(shí)一直生長(zhǎng)在美國(guó)。用他自己的話說:“學(xué)中文是我目前最大的挑戰(zhàn)。”

確切地說,麻煩來(lái)自那些不聽話的實(shí)驗(yàn)材料。胡立德主要從事數(shù)學(xué)與生物學(xué)的交叉研究。還在紐約大學(xué)做博士后的時(shí)候,胡立德就弄丟過一條蛇,至今沒有找到。在佐治亞理工學(xué)院的機(jī)械工程系任教后,有時(shí)候?qū)嶒?yàn)室里的螞蟻去了別人的辦公室;有時(shí)候做實(shí)驗(yàn)的蚊子跑光了,很多同事因此遭到了叮咬。

“這可怎么辦呢?”

“我再去CDC(美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心)拿些新的?!?/p>

對(duì)于蚊子來(lái)說,在雨中漫步簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)災(zāi)難。一滴雨珠的重量可以達(dá)到蚊子體重的50倍之多

因?yàn)橐豁?xiàng)“蚊子為什么不會(huì)被雨滴砸死”的研究,胡立德獲得了2015年“菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)”的物理獎(jiǎng)。對(duì)于這項(xiàng)發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的研究,獎(jiǎng)項(xiàng)說明如此介紹:“綿綿細(xì)雨對(duì)于我們來(lái)說,時(shí)常是浪漫而愜意的象征??赡阌袥]有想過,對(duì)于體積微小的昆蟲,譬如蚊子來(lái)說,在雨中漫步簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)災(zāi)難。一滴雨珠的重量可以達(dá)到蚊子體重的50倍之多,在蚊子眼中,我們口中的‘毛毛雨不亞于一輛輛甲殼蟲汽車從天而降。但是,在如此漫天高速飛落的‘甲殼蟲汽車雨中,蚊子依然能夠‘嗡嗡作響并且毫發(fā)無(wú)損。是什么賦予了它們這種本領(lǐng)?”

答案在于蚊子的“不抵抗策略”和腿上的細(xì)毛?!安坏挚共呗浴绷钗米泳徑饬擞晁畬?duì)它的沖擊,而那些疏水性的細(xì)毛使蚊子在隨著雨滴下落的過程中與雨滴保持分隔狀態(tài),從而能夠迅速擺脫雨滴而重新飛起,在雨滴將它們?cè)蚁虻孛嬖斐芍旅鼈η疤又藏病?/p>

獲得這個(gè)結(jié)果并不容易。即使在細(xì)高的透明容器中,要讓幾米外的雨滴準(zhǔn)確擊中蚊子也是不可能完成的任務(wù),更別提還要用高速照相機(jī)捕捉這一瞬間了。胡立德團(tuán)隊(duì)的方法是:在蚊子飛行高度的上方設(shè)置一道“激光封鎖線”,雨滴在穿過激光線時(shí),便觸發(fā)高速照相機(jī)開始以每秒4000幀的速度拍攝,詳細(xì)記錄蚊子與雨滴相互作用時(shí)的每一個(gè)動(dòng)作。這張照片要用1個(gè)月才能拍到,從1000張照片中挑選出1張。沒有更好的辦法。

胡立德說:“一個(gè)禮拜修改一次實(shí)驗(yàn)參數(shù),每次要改一個(gè)小地方,一直改。比如,第一個(gè)禮拜沒有激光,第四個(gè)禮拜沒有蚊子?!痹谂e行頒獎(jiǎng)典禮的當(dāng)天上午,在浙江省科技館的辦公室里,他光著腳,面前堆放著打開的筆記本電腦和一沓資料,用簡(jiǎn)單的漢字提示著可能涉及的科學(xué)名詞的中文名稱。

他發(fā)現(xiàn),每種動(dòng)物都有自己甩水的頻率,老鼠是每秒鐘30次,狗是每秒鐘4到8次,熊是每秒鐘兩次,貓和狗的甩水頻率差不多

這一看似“無(wú)厘頭”的研究,卻有著重要的研究?jī)r(jià)值?!拔米訒?huì)傳播許多疾病,現(xiàn)在我們知道了雨水不能夠抑制蚊子的活動(dòng),因此,在雨天要采取其他措施來(lái)滅蚊?!焙⒌抡f,“此外,蚊子的特征也能啟發(fā)人類去制造更強(qiáng)大、更抗壓的微型飛行器?!焙⒌滦蜗蟮貙⑽米颖扔鳛椤拔淞指呤帧?,它們不僅骨骼強(qiáng)壯,而且會(huì)“打太極”,它們被雨水打來(lái)打去,實(shí)際上卻毫發(fā)無(wú)損。胡立德的研究也適用于其他同類型的生物:“越是小的昆蟲,越能夠承受比其個(gè)體質(zhì)量沉重得多的打擊,蒼蠅也能在狂風(fēng)暴雨中活下來(lái),但再大一點(diǎn)兒的昆蟲,比如蜜蜂,就可能受到雨水的傷害?!?/p>

在2015年“菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)”的頒獎(jiǎng)典禮上,正待領(lǐng)獎(jiǎng)的胡立德在走至舞臺(tái)中央之前,突然做了一個(gè)手勢(shì),示意主持人向旁邊避讓一下。然后,他做了這樣一套動(dòng)作:側(cè)翻接毽子,后手翻接后空翻落地,一路翻至舞臺(tái)另一側(cè)的頒獎(jiǎng)人旁邊。接下來(lái),在頒獎(jiǎng)典禮之后的晚會(huì)上,他喝了些啤酒,光著腳,又來(lái)了一路后空翻,這次多加了兩樣:倒立和一字馬。

胡立德從小就喜歡運(yùn)動(dòng),他每天都跑步、游泳,還練了10年空手道。在麻省理工學(xué)院讀書時(shí),他跟著體操社團(tuán)練了4年?!拔疫€可以做那個(gè)……鞍馬?!薄鞍榜R”這個(gè)詞令他著實(shí)想了一下,他說,“在麻省理工學(xué)院,每個(gè)人都要去最高的樓上倒立一次?!?/p>

麻省理工學(xué)院對(duì)于胡立德世界觀的塑造意義非凡,畢竟,從本科到博士,他都在那里接受教育?!叭绻麤]有去那里,我不知道我會(huì)做什么研究—在那里,我對(duì)世界的看法就是好玩?!焙⒌孪矚g說“玩”,在他看來(lái),讀博士也是好玩的,他說,“我做什么都是出于興趣—我的人生哲學(xué)可能和別人的不太一樣。”

胡立德喜歡動(dòng)物。他說:“我現(xiàn)在是機(jī)械工程系的教授,也是生物系的教授,每年教兩門課。但我從來(lái)沒有修過一個(gè)生物系的學(xué)位,我對(duì)生物的學(xué)習(xí)都是憑自己的興趣。我們想用流體力學(xué)的方式來(lái)了解生物學(xué),弄懂動(dòng)物—?jiǎng)游镆斡?、要飛,動(dòng)物體內(nèi)的血液和消化系統(tǒng)都是流體,但很少人從這個(gè)角度來(lái)研究?!?/p>

胡立德做教授七八年,已經(jīng)培養(yǎng)了3位博士,他們的研究對(duì)象包括:蛇、蚊子、螞蟻和蜜蜂。

他們?cè)谏叩纳砩习l(fā)現(xiàn)了很多技能,其中一個(gè)是摩擦力可以讓它們爬行得很快。他們將這一研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用到機(jī)器蛇的實(shí)驗(yàn),讓機(jī)器蛇跑得更快。

他們還研究蜜蜂怎樣清理自己的身體。它們和松鼠一樣,身體上覆蓋著千萬(wàn)根細(xì)毛,用攝像機(jī)拍攝出來(lái)后發(fā)現(xiàn),那些毛像彈弓一樣把臟東西彈了出去。

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