严肃科普：为什么男孩子尿尿只要21秒，40岁以上的叔叔却要花更长时间？

大名鼎鼎的科学怪咖胡立德因为研究尿尿时间而获得了2015年搞笑诺贝尔奖。

研究起因是这样的：有一天，胡立德正抱着自己的儿子嘘嘘，儿子直接把尿尿飙到了他的胸口

这让胡立德很生气。他的老婆曾告诉他，如果生气，你就要数数。于是胡立德开始数数。

1，2，3，…21秒。

然后他就陷入了思考，这娃尿尿的时间可够长的哈。好像有点太久了吧，是不是他的健康有问题啊？

但他又不想去儿科医生那里排长队。可是万一儿子身体里什么地方堵住了那可怎么好？

于是胡立德自己去了趟厕所，脱了裤子，开始研究他自己的尿尿时间。

1,2,3，...21...秒。

居然也是21！

但是这不对啊，尿液量和人的血液量有关，成年人的血量是儿童的10倍，所以胡立德的尿量应该也是小baby的10倍。怎么嘘嘘时间是一样的呢？

于是第二天，在胡立德的流体力学本科课上，他告诉大家这件事，大家都惊呆了，无语了。他问学生有人想做一个关于尿尿的科研项目吗？没人举手。

好吧，只能用杀手锏了，给学分嘛。

然后胡立德给两个学生一个秒表、一个桶，告诉他们，去亚特兰大动物园，不把每个动物的尿尿时间和尿量都测量出来，就别回来。

这俩学生在2周后回来了，看起来也很抑郁，而且还散发着臭味。

师生之间进行了这样的对话：

师：大象尿得怎样啊？

生：大象很难搞，很不配合，我们只能在早上5点钟跟着大象起床，然后拿一个20升的桶去接它们的尿。不过，它们尿尿的时间是22秒。

分析了剩下的数据以后，胡立德发现哺乳动物按照尿尿时间可以分成2类：

体重为3千克以下的哺乳动物的尿尿时间很快，1秒不到。

体重为3千克以上的哺乳动物，比如体重为8吨、膀胱容积为狗的100倍的大象的尿尿时间范围都是21加减13秒以内。从数吨重的大象到体重只有3千克的动物，13秒的浮动范围可以说是非常小了。

>>>>测量中的趣闻

狗是最不配合的研究人员尿尿的，研究人员只能用一种吸水垫子来测量它们的尿量。

奶牛就很配合了，你只要摸摸它们，它们就会尿给你看。

再给你们看看为什么刚才说体重为3千克以下的哺乳动物尿尿很快。

大鼠的尿，大鼠的膀胱太小了，它产生的力和尿的表面张力相比不值一提，因此它们尿出的都是小水珠。

这是山羊的尿尿。这个和你今天早上在马桶里看到的情景比较相似。在流体力学里，这叫做瑞利-泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor instability），意思就是液珠在下落的时候汇聚成流。

所以，为什么动物尿尿的时间都是21秒呢？

过往的文献没有提供解答，大家都想找到一个动物尿尿的模型。

实际上，经过胡立德的研究，他发现所有符合21秒规律的动物都有一个共同特征，这就是——它们都有一条管子，也就是尿道。

可是男生女生都有尿道啊

女性（左）和男性（右）的泌尿系统从上到下：肾脏、输尿管、膀胱、尿道。

从小鼠到大象的尿尿管都符合一个规律，那就是它们的长宽比（长度和直径的比值）为18比1。

所以这个尿尿管有什么用呢？

尿尿管的作用就是让尿尿产生巨大的速度。

人的尿尿管，大概和手掌差不多长，而直径差不多和塑料咖啡搅拌棒一样。

大象的尿尿管有1米长，直径和人的手腕一样粗。这很好理解嘛，你把水分子想像成高速公路上的小车车，显然高速公路的道越多，车流量就越大，越不容易拥堵。

这就是尿尿的定律。

根据尿尿定律，动物的尿尿时间是21秒。

于是，有位大叔留言说：“看到了这项研究我震惊了，因为我的平均尿尿时间是60秒，最长记录是150秒。在看到这个科普之前，我以为只要你喝很多的水就会这样。有人能告诉我，只有我这样，还是别人也有这种情况呢？”

实际上，这个网友反映的情况太正常了，因为随着年龄的增长，男性的前列腺会扩大，肥大的前列腺会把他们的尿尿管压缩成小鼠的直径。

前列腺（红色）的位置

换句话说，通过尿尿的时间，可以推算一个人的年龄。

>>>>这一点也引起了很多科学家的兴趣

在日本，有几个医生认为这是测试膀胱和尿尿管健康程度的一个简易的指标。他们研究了数千个日本人的尿尿时间和他们的年龄之间的关系。

泌尿时间和年龄的关系。红色为女性，蓝色为男性，横坐标为年龄，纵坐标为时间（秒）。

你可以看到，人在40岁左右时的尿尿时间是21秒，到了80岁则需要31秒。

有一天，你的医生或许会问你尿尿要多少秒，借此来判断你的泌尿系统的健康程度。

再看另一个应用。

下面这种设备是用来治疗尿失禁的，它可以对膀胱施加电刺激，告诉膀胱什么时候不应该尿尿。

工程师们需要知道，在什么情况下这种植入设备在正常工作。他们选择的指标，就是我们的21秒定律。

还有下面这种人造尿尿管。研发者们需要测试这种人造尿尿管是否耐用。他们选择的指标，也是我们的21秒定律。

这些研究说明，21秒定律对于研发植入设备以及健康检测来说很有用，21秒定律可以服务于人类。

说到这里，你一定很好奇胡立德是谁。

胡立德毕业于麻省理工学院，目前是佐治亚理工学院工程学系的数学家，但是他非常喜欢研究动物。

他的经典研究包括：

为什么洗澡水砸不死蚊子，是因为它们的身体太轻了。苍蝇这样的大个子就容易被砸。

哺乳动物睫毛的完美长度为眼球大小的三分之一

火蚁在水中会形成筏子，相当于是一种能自修复材料的材料

火蚁可以像液体一样流动

总是有人质疑胡立德研究这些有的没的有什么意思呢？

胡立德说:说科学没用的人，他们把科学看作是一辆油箱又小，目的地又确定的车，他们总希望这辆车能直接从A开到B。但是科学的意义就在于在这个过程中绕个远路，探索那些从来没有人去过的地方。

编辑：金婉霞
责任编辑：唐闻佳

来源：综合自微信公众号“世界科学”