胡立德 一个问题制造机

胡立德就像一台问题制造机，不断提问，问别人，也问自己，日常生活为他带来各种研究idea，也映照他的前进轨迹。

某种程度上说，26岁就取得麻省理工学院数学博士学位、已在佐治亚理工学院机械工程系任教8年的胡立德博士是一个“麻烦制造者”。

事实上，他形容自己要更加不客气一些——那会儿他光着脚，蜷坐在单人沙发里，吞吞吐吐：“我经常引起灾难。”他的中文不太流畅。虽然面孔是标准华人，但其实他一直生长在美国。用他自己的话说，学中文是他目前最大的挑战。

确切地说，麻烦来自那些不听话的实验材料。胡立德主要从事数学与生物学的交叉研究，还在纽约大学做博士后的时候，他就弄丢过一条蛇，至今没有找到。在佐治亚理工学院的机械工程系任教后，有时候是蚂蚁去了别人的办公室，有时候是做实验的蚊子跑光了，很多同事遭到了叮咬。

“那可怎么办呢？”

“我再去CDC（美国疾病控制与预防中心）拿些新的。”

“对蚊子来说，雨中漫步简直就是一场灾难大片。一滴雨珠的重量可以达到蚊子体重的50倍之多。”

因为一项“蚊子为什么不会被雨滴砸死”的研究，胡立德获得了2015“菠萝科学奖”的物理奖。对于这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究，奖项说明如此介绍：“漫漫细雨对我们来说时常是浪漫而惬意的象征，可你有没有想过，对体积微小的昆虫，譬如蚊子来说，雨中漫步简直就是一场灾难大片。一滴雨珠的重量可以达到蚊子体重的50倍之多，在蚊子眼中，我们口中的‘毛毛雨’，不亚于一辆辆甲壳虫汽车从天而降。可惜的是，在如此漫天高速飞落的‘甲壳虫汽车’雨中，蚊子依然能够嗡嗡作响而毫发无损。是什么赋予了它们如此神通？”

答案在于蚊子的“不抵抗策略”和腿上的细毛。不抵抗策略令蚊子缓解冲击，而那些疏水性的细毛使得蚊子在随着雨滴下落的过程中与雨滴保持分隔状态，从而能够迅速摆脱雨滴重新飞起，在雨滴将它们砸落地面造成致命伤害前逃出生天。

获得这个结果，并不容易。即使是在细高的透明容器中，要让几米外的雨滴准确击中蚊子也是不可能的任务，更别提还要用高速相机捕捉这一瞬间。胡立德团队的方法是：在蚊子飞行高度的上方设置一道“激光封锁线”，雨滴穿过激光线时，便触发高速相机开始以每秒4000帧的速度拍摄，详细记录蚊子与雨滴相互作用中的每一个动作。“这个照片要1个月才能拍到，从1000张挑选到1张。没有其他办法。”

“一个礼拜修改一次实验参数，每次要改一个小地方，一直改，比如，第一个礼拜没有激光，第四个礼拜没有蚊子。”颁奖典礼当天的上午，在浙江省科技馆的办公室，他光着脚，面前堆放着打开的笔记本电脑和一沓资料，用简单的汉字提示着可能涉及的科学名词的中文名称。

他发现，每种动物都有自己甩水的频率，老鼠是每秒钟30下，狗是4到8次，熊是2次，猫和狗差不多。

“菠萝科学奖”颁奖礼上，正待领奖的胡立德在走至舞台中央之前，突然做了个手势，示意主持人向旁边避让一些。然后，他做了这样一套动作：侧翻接腱子后手翻接后空翻落地，一路翻至舞台另一侧的颁奖人旁边。接下来，颁奖礼后的party上，他喝了些啤酒，光着脚，又来了一路后空翻，这次加多两样：倒立和一字马。

“我练过十年空手道。”胡立德从小喜欢运动，每天跑步、游泳，还练了十年空手道。在麻省理工学院读书时，他跟着体操社团学了4年。“我还可以做那个……鞍马。”这个单词令他着实想了一下，“在MIT（麻省理工学院），每个人都要去最高的楼上倒立一次。”

MIT对胡立德世界观的塑造意义非凡，毕竟，从本科到博士，他都在这里接受教育。“如果没有来这里，我不知道我会做什么研究——在这里，对世界的看法都是要玩。”胡立德喜欢说“玩”，在他看来，被很多人认为是苦差的“读博士”也是好玩的。“做什么都出于兴趣——我的人生哲学可能和别人不太一样。”

胡立德喜欢动物。“我现在是机械工程的教授，也是生物系的教授，所以每年教两门课。但我从来没有修一个生物系的学位，对生物的学习都是凭自己的兴趣。我们想用流体力学的方式来了解生物学，用来懂动物——动物要游泳、要飞，动物体内的血液和消化系统，都是流体，但很少人用这个角度。”

做教授七八年，手下已经毕业了3位博士，他们的研究方向分别包括：蛇、蚊子、蚂蚁和蜜蜂。

他们在蛇的身体上发现有很多skill，其中一个是，摩擦力可以让它们爬行得很快。“我们会参与机器蛇的实验，让机器蛇跑得更快。”

他们也会研究蜜蜂怎么清理干净自己的身体。它们和松鼠一样，身体覆盖着千万根细毛，用高速摄像机拍摄发现，那些毛有点类似弩炮，像弹弓一样把脏东西弹出去。

接下来便是建模的过程了。他最想了解的事情是：小虫子为什么要这么多毛？长这些毛要多花很多力气，那么，从力学角度看，这些毛有什么好处？”

“一种缓冲？可以保护外来的冲击。”“对。但应该还可以有别的原因。”“或者，把脏东西弹走？”“哈哈哈。”

听起来，胡立德有很多研究项目，都和动物的毛发有关。他并不否认这个总结，在他看来，或许可以追溯到一条狗。那是太太的前男友留下的狗。当太太还是他女朋友时，两人约会也会带着这只狗。“一开始觉得很麻烦，但是后来，我就对它产生了兴趣。”下了雨或沾了水，狗会抖动身体和毛发，他就开始问，为什么那么多动物有毛？

胡立德开始关注狗和其他的哺乳动物“如何把水甩掉”。他发现，每种动物有自己甩水的频率，老鼠是每秒钟30下，狗是4到8次，熊是2次，猫和狗差不多。

狗是太太前男友留下的，他不会有一点点吃醋？

“不会是一点点！”胡立德睁大眼睛，提高了语调，“已经分手了，她还养着这只狗，所以心里我会觉得她还喜欢他。”

他排解郁闷的方式是写论文，找一个渠道，让自己心里舒服一些。

“狗狗甩水”的论文发表后，胡立德收到很多电视节目的邀请，包括Good Morning America，每次上节目，他都会提到，狗是太太的前男友的，“如果他在看电视，他会知道”。

“每个研究家需要一个壁橱——你要做一个研究，别人不会做，是唯一的。”

对大众媒体，胡立德并不陌生。他甚至上过一次COSMO，同样是因为毛发的问题——这次是睫毛。

最恰当的睫毛长度应当是多少？那是他看到女儿的长睫毛时想到的问题。

胡立德向一个带有睫毛的眼睛模型吹风，用黄色颜料扮演灰尘，用电脑来判断染色的程度，测量眼睛干燥的时间以及带来的灰尘影响。研究的结果是：睫毛大约是眼睛长度的三分之一，从老鼠到大象，每种动物都差不多。

“因为流体力学的关系，你走路的时候，会有风碰到睫毛，如果睫毛太长，会把更多风碰到眼睛，太短也不好，为什么？”

“那就不美了。”

“COSMO也这么说。”胡立德想起了什么似地笑起来，“睫毛的目的是不让眼睛干掉，如果太短，会干得比较快，会带来很多问题。”

胡立德就像一台问题制造机，不断提问，问别人，也问自己，日常生活为他带来各种研究idea，也映照他的前进轨迹。约会带狗的女友成了太太，太太生了一个儿子和一个女儿，问题也从狗毛延伸到了别的。

“现在要养小孩，换很多尿布，很痛苦。所以我想，怎么样会更痛苦？那就是换大象的尿布。这样想就好很多。”他磕磕绊绊讲了个冷笑话，想说的意思是，从流体力学的角度看，哺乳动物无论体型大小，排尿时间都是21秒——那么，为婴儿换尿布总是更好些。

教小孩用马桶，看多了大便，他会想，小孩的大便为什么和大人的大便差不多？奇怪。于是他开始思考消化系统中的流体力学，那些力学、微生物、大肠蠕动频率和消化系统的关系。

那个令他获奖的“蚊子”问题来自一个雨天：“我和三个月大的儿子坐在屋门口，看下雨。儿子突然哭起来，原来是有个蚊子在叮他的耳朵。我开始想：为什么蚊子可以从大雨中飞过来？我问一些生物系专业的人，他们说在做研究时会被蚊子咬，也不知道为什么蚊子下雨也可以飞。”

“这些都是很常见的生物学现象，但之前，少有人从流体力学的角度来分析。”胡立德很喜欢一句谚语，“每个研究家需要一个壁橱——意思是说，你要做一个研究，别人不会做，是unique（唯一）的。”

说到唯一，他露出些志在必得的神情。对他来说，好像没有什么是不能被拿来抽象地建模的。“做建模的人不会太痛苦。可以找一个办法去理解所有的东西，很多新鲜的东西。”

“就像掌握一把工具一样让你有一种控制感？”

他的眼睛里突然焕发一种神采，声调提高了八度，下意识地脱口而出：“Yeah，yeah，I think so。我喜欢‘懂’，‘懂’的感觉非常好。”

黄金紫 我的专业就是好玩

一根棒棒糖能舔多少次？1000次，纽约大学柯朗数学研究所应用数学实验室在读博士黄金紫会这样告诉你。“你问我有什么爱好？累的时候，我喜欢搜‘北美变态导师集锦’。看完就觉得自己活得好自在。”

上世纪末本世纪初，内蒙古海拉尔，还是个小男孩的黄金紫，像很多创客或极客一样，对机械、电子有浓厚兴趣还有极强的破坏力。他有位电子电工爱好者的爸爸，所以家里有很多电子设备，而黄金紫的任务就是破坏它们。

“我爸那时候都防着我，毕竟电视被拆了的话，给人感觉也不太好。”黄金紫破坏过一台长城照相机，很难拆，因为做工太好，最后用上了锤子。但这并不是让他爸最生气的。“记忆中他最生气的一次是：我们家有对音箱，中间有个圆的防尘罩，我就捅捅捅，捅掉了，哎呀坏了，该挨揍了，于是用胶水粘，结果胶水渗入，喇叭不响了——我觉得死定了。”

好在，广东的电子厂经常给黄爸爸寄送最新元件价目表，黄金紫说：“早在网购流行之前，就有邮寄购买物品的悠久历史。”上小学三四年级的小孩儿没钱，只能挑尺寸相同但很便宜的喇叭，自己安装。一年听下来，黄爸纳闷，怎么音质一天不如一天，拆开才发现，喇叭颜色变了，然后，他看见了正躲在角落偷看的黄金紫。事情就这样败露了。

结果呢？

“一顿胖揍。”

“1000口”这一理论结果，在推特上得到迂回回应：网友的实际行动结果是850口。

2015年4月中旬，已经是纽约大学柯朗数学研究所在读博士生的黄金紫特意从纽约飞到杭州，来领取有着“搞笑诺贝尔”中国版之称的“菠萝科学奖”，他做的研究“一根棒棒糖能舔多少次”获得了数学奖。

实验的初衷，其实是为了解释“溶解过程”在自然界中的作用，黄金紫现在柯朗所做的研究，很多和地质学有关。“一方面，水在流过固体表面时，通过侵蚀或溶解带走了物质，从而改变了固体的形状；另一方面，改变了形状的物体又会干扰到水的流动，从而改变水流的速度并且影响物质被带走的速度。”黄金紫解释，这一被称作“变边界固体—流体相互作用问题”的道理，和包括椭圆形鹅卵石、海底起伏的沙丘在内的很多自然界现象有关。

实验进展得不赖，黄金紫用模具自制了理想的糖球，放置在能产生均匀水流的实验用水洞中，并且通过照相机来记录糖球形状的变化，“水流侵蚀所形成曲面的几何形状会导致均匀的溶解率——而均匀的溶解率又能保持这个曲面形状不变，只是自相似地不断缩小”。

他们用复杂的数学公式解析了这个曲面的形状，并以此预测可溶解的固体在流动的液体中溶化所需要的时间。“这一研究在工业领域特别是制药业会有很大的用途——譬如，判断药片需要多长时间才能在胃液中溶解。”或者，像他的应用数学实验室的雷夫·里斯托弗（Leif Ristroph）教授想到的，“这个公式似乎可以解释那个困扰着很多人的难题——棒棒糖需要舔多少口”。

那天下午，他们聚在一起用新得到的公式算出了这个数字——1000口。这一理论上的结果，在推特上得到了迂回的回应：网友的实际行动结果是850口。看起来，误差在黄金紫他们的接受范围内。

“我们想用简单实验来还原一下发生的地质过程。”对这些简单实验来说，小心剔除那些可能影响结果的因素是非常重要的。为了获得球形的可溶固体，黄金紫和搭档们首先想到的是棒棒糖。结果发现，市售的棒棒糖都包含大量的气泡，而气泡存在会影响溶解中固体的形状。“在确认市售的棒棒糖存在缺陷后，实验室的成员们首先妥善处理了剩余的棒棒糖，并在这之后开始了自制糖球的过程。”

“确认一下，‘妥善处理’就是‘吃掉了’对吗？”

“对。”

“可重复的验证”这一科学精神，与“好奇心”一起，像双螺旋一样并行于黄金紫的头脑中。

可能，你已经开始习惯科学家并不总是“刻板的科学怪人”。不过，接下来，你可能还得习惯科学家的微信头像是“伊丽莎白”（《银魂》里那只呆萌、长得像白色鸭子、很少说话、常举着一块木牌表达意愿的外星生物），一本正经地说着冷笑话（“我们实验室是个很古典的实验室，大家都很崇尚做木工或金属工业”）以及带着东北口音调侃自己和现在实验室老板初识的情形（“大家人品都不咋地”）。他说，当年，还是上海交大本科生的他陪同现在的老板交流学术（黄金紫给他展示自己做的在高浓度糖浆里游泳的小机器人，而对方给了他很多指点）之后去打羽毛球，休息时坐在运动场开着男人之间的玩笑，相谈甚欢。

等等，科——学——家？

黄金紫还年轻呢，现在才不过是PhD的第二年，在柯朗所，还是只需要学习、考试而并不要求必须产出研究的年级；另外，“不知道这样说会不会对别人有些冒犯”，黄金紫小心翼翼地斟酌着表达。“我一直觉得我们数学专业不是很正经的科学。”

在他看来，物理有个终极的目标，解释宇宙起源；生物有个终极目标，解释物种起源——“但我们这个专业就是好玩，观察到哪些好玩的现象，我们就问问为什么，来来来，看看哈——我只是很喜欢这种生活方式。”

话虽如此，但“可重复的验证”这一科学精神，与“好奇心”一起，像双螺旋一样并行于黄金紫的头脑中。

来杭州参加“菠萝科学奖”颁奖礼的前两天，黄金紫刚刚有了新发现。那天他一面搅和胶水，一面突发其想，很随意地将一滴胶水扔到水里，看已经被搅得很粘稠的胶水在水面散开，肉眼就能看到胶水表面形成了分形的纹路。“这很有意思，可能意味着非线性动力学发生了。我又做了个小实验，是能重复这件事情的。所以，回去以后，我可能会想想这个事情。”

他以前也做过一些类似的小实验，在小尺度上模拟大的事件，比如，在浴缸里演示“板块漂移”是怎么发生的。每次并不知道会发生什么，但做完实验就会看到奇特事情发生了：变圆了，变光滑了，体积小了，他就可以和理论的同学讨论为什么会这样。为什么变光滑了？是不是因为水冲过来形成边界层？怎么验证？验证还有方法，再做实验验证确实是边界层，“那就好办啦，用边界层做出来一个球体体积随时间变化的规律，但这是用边界层理论预测出来的规律，然后，既然有规律，看一下实验数据符合不符合这个规律，然后做实验去验证——一看，非常符合。‘先有一个实验，提出一个假设，然后证实了这个假设’——挺讲运气的。”

但专业之外的人有时难以理解，这种贯口式的实验讲解以及“大胆假设，小心求证”的简单口号，在现实里，往往意味着冗长的实验。“有人问，你们这个小实验做多久？我们说，一年吧。需要这么多时间？——其中很多小的问题要搞清楚，大家要一起讨论，需要很长时间。”

“流体力学课上，老师播放了很多视频，小机器人游泳，我就去找他，问能不能进去实验室玩。”

并不是每个idea都能有如此顺利的进展。事实上，黄金紫对“流体力学”感兴趣的研究方向，也并非一开始就顺利定下。

2009年，黄金紫通过化学竞赛保送进入上海交通大学机械与动力工程学院。但他很快意识到，自己不适合工程专业。“那段时间在图书馆写过作业后唯一能做的事情，就是翻一翻书架上的各种物理和数学教程，这种持续了一年的娱乐方式最终为我转入致远学院（上海交大创新人才实验特区）帮了大忙。”他抓住了一个机会，经过4小时的数学和物理笔试以及后来的面试，最终进入了转入致远学院的7人名单。黄金紫的第一想法是：“终于可以名正言顺地看那些数学物理书了。”

另外一次被他归于“运气”的经历是：经历过了激光等离子体实验室、计算神经学课题组，最终，在连续介质课上认识了后来的导师——张何朋，确定了感兴趣的方向。“他播放了很多视频，小机器人游泳，我就去找他，问能不能进去实验室玩。”

黄金紫喜欢流体，也喜欢玩。来到柯朗所后，导师带他把所有实验玩了一遍，然后问：你想玩哪个？

“表面张力”曾是黄金紫感兴趣的方向。“实验想法都很简单：两个玻璃板，之间放一点水贴在一起，因为有表面张力，所以两块玻璃板会自然校正。这可能有一些很好的用途，比如，因为有表面张力，隐形眼镜就可以保持在眼球中间——后来我们查了一下，隐形眼镜就是这么工作的，那么这个工作不需要我们做了。”

2014年末，黄金紫在流体力学年会上展示“棒棒糖能舔多少下”研究结果时，看到后面一伙法国人愤怒地立起衣领，撇着嘴，瞪着眼睛大声说着什么。“后来我的导师告诉我，他们说，我们也在做一样的事情，只是慢了半年的进度。”

拼创造力，也拼执行力，以及一些运气。“你问我有什么爱好？累的时候，我喜欢搜‘北美变态导师集锦’，有些专业的博士生被折磨矬了，会在BBS吐槽，看完就觉得很爽，觉得自己活得好自在啊。”听相声，苗阜王声郭德纲都少不了。

刚到美国，黄金紫揣着很多中文段子，但要翻译成英文就要想很久。“后来就慢慢好了，身边的人都说英语，自己又是个混蛋的人，很多英语的梗就可以创造出来。”这是黄金紫式混不吝的自嘲幽默。

他犹犹豫豫地挑了一个能在“很黄很暴力”的实验室之外能说出口的段子给我听。“我们最近在吐槽，有个博士生资格考试，分两轮，第一轮是笔试，written，第二轮口试，oral——oral，你知道。我有一次和导师说，I’ll give oral to 3 professors，导师说，你的成绩和你oral水平很相关，你要好好练习。”讲到这儿，黄金紫突然有点腼腆起来，“这个玩笑的尺度比较大，不建议放在报道里。”

好的。