胡立德,1979年生于美国芝加哥,父母是台湾人,从小上中文学校也练空手道,中文程度不错,也能写毛笔字,早年偶像之一是李小龙。麻省理工学院博士,26岁时就两次登上《自然》杂志封面,最近获得2015年菠萝科学奖物理奖。
做一次有趣的研究不难,难的是,这位科学家的每一个研究课题,都洋溢着他对生活的热爱,散发着独特的趣味
胡立德个子不高,面相温和。从右边台阶走上领奖台,向主持人示意后,在众目睽睽下,这位流体力学专家开始翻跟头,不是难度系数过低的前滚翻,也不是难度系数过高的托马斯全旋加360度转体,只是侧翻,或者像专业人士的事后解读:侧翻接毽子后手翻接后空翻–没有系扣的西装外套倒垂下来,前排的观众迅速伸长脖子,甚至站起来,后排的人左右晃,为了寻找前排观众间的罅隙。直到数天后,还有人争论,他是翻了三个还是两个跟头。在当时,胡立德只是稳稳站定,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。
因为发现了“蚊子因体重较轻而在雨滴的碰撞中得以生存”–那篇论文发表在《美国科学院院刊》–他获得了这一年的菠萝科学奖,这个奖项致力于颁给科学研究中的好奇心和想象力,也许还有幽默感。根据某个不太科学的定义,意外会带来幽默感,从这个意义上讲,胡立德的出场便带着幽默感,他的研究,也有一点。
研究的原因非常私人,照顾刚出生不久的儿子。胡立德发现,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。根据颁奖视频,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。
关于这项研究的标准化介绍中,还有一些细节没有提及:最初,胡立德和他的学生准备去野外研究雨中的蚊子,结果几个人被淋成落汤鸡,还叮了一身包,并没有拍到什么东西,却也算验证了蚊子确实可以在雨中自由活动。后来,他们向动物系的人学会了养蚊子,但之后不短的一段时间里,从这间实验室偷跑出来的蚊子几乎导致全楼的人都痛恨他们。为胡立德颁奖的是获得诺贝尔物理学奖的乔治·特穆尔,科学家们显然可以理解这类经历,整个颁奖过程,如同“搞笑诺贝尔奖之父”亚伯拉罕斯回忆搞笑诺奖的颁奖:“他们(授奖者和获奖者)互相凝视,每个人眼中都充满了喜悦和惊讶。”
研究动物尿尿、甩毛和睫毛的作用
4月的杭州,早上10点见到胡立德,他穿着深蓝的T恤短裤,刚刚完成每日例行的一小时运动。这位科学家身上也没有与他运动能力相称的发达肌肉,同样也并未显示与他的研究成果相称的幽默感。
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”,这结果在美国物理学会的流体力学分会上做了会议报告。“这项研究是基于纯粹的物理学原理,想象一下,一根管子和一个大水袋,排空的时间是可以通过建模算出来的……”当他被邀请来中国某大学进行讲座时,他给在座的一百多位专业学生留了一个问题,“就是关于膀胱排尿的建模,只有一个学生解决了这个问题,那学生现在在我的实验室。”
在胡立德的实验室,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。
好玩的研究好做吗?题目好找吗?有过失败吗?“刚开始做研究,大部分时候是失败的,因为当时不知道如何去选择研究的问题。现在我已经做研究10年了,有了一点经验,我会找我比较感兴趣、这个世界也比较感兴趣的一些题目。毕竟我们需要把这个研究发表,其他人的看法也很重要。另外,这个题目的实验不能太难,有时候,有些学生希望完成一个题目,但那个实验太难了,没有人能做到,我们的科技还没有达到那个程度。所以,找一个容易实现的题目也很重要。”
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。
人也是这样吗?“人,不太一样,因为人有了太多的方法可以保护自己,但动物们几乎都遵循这个规律。”主导这项研究的学生是个女生,文章前两个月刚刚发表于英国《皇家学会界面》杂志,“前几天一个Cosmopolitan(《时尚》)杂志来到了我们实验室,希望报道我们的发现。”对于吸引到了时尚类杂志关注这事儿,胡立德显得比文章发表更惊喜,大概他认为这是对自己眼光的某种承认–“这个研究的主要原因是有了女儿之后,我决定要学着从女性的视角来看看这个世界为什么是这样。”
为什么他们不能轻松一点
带胡立德去酒店旁边的一家杭州菜餐厅吃饭,初见餐厅里花花绿绿的菜单,这位流体力学教授有点好奇。把那张只有三折的瘦长的菜单推给他,让他“随便点”,他头摇得像被老师点了名要求回答问题的学生,“我不会……你知道,在美国的中餐馆,通常只有三四个菜,这个菜太多了,我不会点。”
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。”
提到“奥数”,胡立德有点茫然,“那是什么东西?”他不认为自己数学很好,“经常不够用”,但可以去找专门做数学的人呀,因为重要的是idea(思路)。“我毕业时,一个应用数学的教授看了我的研究,他说:这不是数学这是物理;一个物理系的人说:这不是物理,这是生物;于是我把研究拿给生物系的人看,他们挺喜欢。”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。”向他提起在哈佛读书的女星娜塔莉·波特曼,他挠挠脑袋,全无印象。喜欢的科学家?“我在MIT的导师John Bush,他是个很有意思的人,不过,Bush是个加拿大人,像英国人一样老派,他不会做那个关于尿尿的研究。”他说,“还有,我喜欢的科学家,理查德·费曼。”
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。”
本刊记者 李珊珊 发自杭州 编辑 郑廷鑫
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