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一起來試試「21秒定律」——2015搞笑諾貝爾物理獎

四下寂靜無聲,我緊握著碼錶,靜靜地等待着那一刻…

瞄準,5-4-3-2-1--發射!

…….

發射完畢,拿起碼錶一看:20.4秒。不得了,真是太準了,這是真的嗎?!

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你我每天都要拜訪廁所好幾次,有時可以好好享受解放的快感,有時卻是情非得已,通常不會想到物理和數學,但美國喬治亞理工學院一組專研生物力學的團隊卻想到:各種動物的膀胱大小可以差好幾個數量級,難道在尿尿的時間也可以差千百倍嗎? 他們在學校附近的動物園拿高速攝影機實地測量,又在Youtube裡狂搜動物撒尿的影片,測量32種陸地上大小不同的哺乳動物的膀胱洩洪時間,結果測得只要體重大於3公斤,不論體型大小,牠們排尿的時間都是21±13秒。

小狗、羊、牛、大象,儘管體型相差懸殊,但是排尿所花的時間卻都差不多。

大象的膀胱是18公升,牠們放尿的平均時間多長?答案:21秒;貓咪的膀胱只有5 cc,牠們尿尿很快吧?答案:不,也是21秒!奇怪,我鄰居的狗偷偷在我家門口尿尿的時間都不超過五秒,這個「21秒定律」跟我的經驗不太一樣;但是話說回來,我可沒有這個研究團隊的見識,我不曾扛著高速攝影機,冒著風吹雨打在動物園,用望遠鏡頭對準動物的那裡看,恐怕還要忍受身旁的小朋友們異樣的眼光。

他們還回去推導公式,用簡單的物理模型:考慮重力、膀胱的大小、壓力、尿道長度,證明只要排尿系統的尺寸比例不變,體重超過3 kg,排空液體的時間都差不多,重力是最關鍵的因素。如果哥斯拉也有和哺乳動物一樣的排泄系統,牠恐怕也得遵守這21秒定律。若有機會,我很想問太空人:在微重力狀態下上廁所是不是要尿很久很久很久……

(左) 描述排尿系統的模型;(右) 32種動物的重量與排尿時間的關係,每個點代表一種動物,虛線代表由左邊的模型推到出的理論預測。

然而,21秒定律對不到1公斤的小動物就不太管用了,重力對牠們沒那麼重要,加上表面張力,撒尿只能用滴的。小老鼠、小蝙蝠上廁所都能在一秒鐘內結束。咦~從來沒有想過,蝙蝠既然是倒立的,那牠們的尿不是又滴回去了…真是一點都不浪費。 這份研究結果6月26日發表在美國國家科學院院刊。

參考資料:

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