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屁能被點著嗎?

科學松鼠會_96
・2013/08/30 ・2276字 ・閱讀時間約 4 分鐘

34文/

一個人一天要放屁8到20次,而人的屁中含有一些可燃氣體,例如氫氣和甲烷,那麼屁到底可不可以被點燃呢?

一張gif圖片在網上流傳,圖片上顯示個女生用打火機引燃了另一位女生的臀部,明亮的藍色的火焰在這位女士的牛仔褲上蔓延。有註解稱,這證明了屁是可燃的。

這是真的嗎?學生物用過酒精燈,並不幸發生過酒精意外燃燒事故的人(如我),一眼就能看出來,這張gif上的效果,其實是酒精或其他易燃液體引起的,這裡高度懷疑是酒精。牛仔褲是棉織物,是不那麼容易引燃的,但是如果灑上酒精,即便是濃度只有20%(體積比)的酒精,也會在體溫的加熱下達到閃點,這時候任何明火都會引起燃燒。幸運的是,在這個屁股酒精燈的案例中,屁股處於酒精火焰溫度最低的焰心部位,如果迅速撲滅是不會造成嚴重傷害的。Cfakepath2

那是不是說,屁能點著純屬謠言呢?非也。屁是易燃氣體!

屁的成分是什麼?出乎你意料的是,其中99%的成分都是無味的。這些氣體包括:氫氣、甲烷、二氧化碳、氮氣和氧氣。其中的氮氣和氧氣均來自於飲食時隨著食物團被嚥下的空氣。而剩下的三種,則要感謝腸道細菌的貢獻[1]。因為今天說的事兒跟屁臭味兒無關,所以我們暫且按下那1%不表。在腸道細菌產生的三種氣體裡,有兩種是可燃的,其中的甲烷名氣大,因為從幾年前開始人們就開始把全球變暖的一個原因歸咎於牛羊排出的大量甲烷。的確,牛羊等反芻動物的消化道內有大量可以分解纖維素的細菌,它們在幫助牛羊充分利用食物的同時,會產生大量的甲烷。但是人卻不像牛羊那樣是穩定可靠的甲烷生產者,有研究發現有的人就不會產生甲烷[2]

屁裡面有氫氣,這個就高端大氣了,畢竟,氫氣是在可預見的未來人類很重要的新能源的希望所在。人屁裡就有,這……實際上,確實有科學家在嘗試用污水和細菌來生產氫氣,或者直接再進一步做成生物燃料電池[3]。其實不只是屁,你呼出的氣裡也有氫氣——腸道里產生的一部分氫氣被吸收進血液,然後在肺裡被排出來。氫氣呼氣檢測經常被用來檢查病患的腸道功能[4]

有氫氣,還可能有甲烷,理論上,屁確實可以點著,但是,能有多大量呢?據研究,每天每個成年人的排氣量大約是0.5升-2升[5],排量真不算大。這些數據是怎麼得到的?我這裡找到過一篇加州大學伯克利分校的科學家在1982年發表的一篇論文[6]。在這個研究裡,他們招募了5位男性自願者,對其臀部進行了仔細的脫毛,然後在其肛門處粘上了腹壁造瘻患者使用的糞袋。糞袋經過改裝,用管子和一個氣體收集裝置相連。不要問我細節,這論文裡沒有圖。類似的方法,還被用來研究狗屁[7],是真狗屁。

在腸道產生的氣體中,大約一半是可燃的氫氣和甲烷。這樣算來,往多了說,如果完全以氫氣計算,每人每天產生的氫氣為1升,燃燒這些氫氣產生的熱量大約是12.6千焦耳,這些大約相當於0.0035度電,收集三百人的屁,理論上大約能讓廣告中傳說一晚上耗電一度的空調工作一夜。或者,更直觀的,一瓶500毫升的可樂含有的熱量是900千焦耳。但是如果喝了可樂,你的排量會有明顯的增加,但增加的部分都是二氧化碳。

大家也許都有這種體會,人的排氣量的變化幅度還真是挺大的,這主要跟你的飲食有關。很多人都有乳糖不耐受,如果一次喝下過多的牛奶,這些人很快就會腹脹腹瀉。腹脹的原因就是由於這些人沒法消化乳糖,就原封不動的把它們送給了腸道細菌,腸道細菌將其分解成一些小分子,同時產生氫氣、甲烷和二氧化碳。不但是乳糖,果糖、果膠、木聚糖等等膳食纖維也會讓腸道細菌產生更多的氫氣。

繞了一大圈,在現實生活中,屁到底能不能點著啊?迄今為止,最可信的點屁實驗是科學節目《流言終結者》做的,熟悉這個節目的人一下就能猜出來,這等無下限的實驗,肯定要抓我們的亞當•薩維奇當小白鼠。確實,他們的團隊為此還專門製作了一個類似婦科檢查床的東西。雖然有屁不放憋壞心臟,可是沒屁硬擠,也不是一件容易事。最終,亞當成功的在高速攝像機面前,在他的臀部,製造了一些小小的火焰。由於過於下三路,這個實驗甚至沒有在日常節目中放出,而是在一些場合作為片花被公開了出來。必須提醒大家,請不要模仿這個實驗,不是怕你炸掉什麼,而是擔心打火機或者其他火源會引燃你的褲子或者毛髮。

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總的來說,一天一升氫氣,是挺微不足道的。不過還是有人對此表示擔憂,他們就是太空人。畢竟在宇宙中生活的空間又狹小又密閉,長久待下,如果不加以處理,這些可燃的氣體還是會帶來安全隱患。比如中國的天宮一號,馬上要準備迎接新一批太空人的到來。它體積大約是15立方米,如果三名太空人每人每天產生1升氫氣,兩百天後裡面的氫氣濃度就會達到爆炸極限。嗯,聽上去還好吧。

不過,這總歸是一個安全隱患,為此,一方面他們研究如何探測和清除這些危險氣體,另一方面研究如何通過改變飲食來減少這些氣體的產生[8]。我想,航天員們在天上恐怕很難吃到鹽水煮毛豆或者涼拌水蘿蔔吧。

參考文獻

[1]Suarez, F; Furne, J; Springfield, J; Levitt, M (1997 May). “Insights into human colonic physiology obtained from the study of flatus composition.”. The American journal of physiology 272 (5 Pt 1): G1028–33.

[2]Miller TL; Wolin MJ, de Macario EC, Macario AJ (1982). “Isolation of Methanobrevibacter smithii from human faeces”. Appl Environ Microbiol 43 (1): 227–32.

[3]David C. Holzman. Microbe Power!. Environ Health Perspect. 2005 November; 113(11): A754–A757

[4]Chen X, Zhai X, Shi J, Liu WW, Tao H, Sun X, Kang Z. Lactulose Mediates Suppression of Dextran Sodium Sulfate-Induced Colon Inflammation by Increasing Hydrogen Production. Dig Dis Sci. 2013 Jan 31.

[5]Tangerman, Albert (1 October 2009). “Measurement and biological significance of the volatile sulfur compounds hydrogen sulfide, methanethiol and dimethyl sulfide in various biological matrices”. Journal of Chromatography B 877 (28): 3366–3377.

[6]Diana Marthinsen, S.E.Fleming. Excretion of breath and flatus gases by human consuming high-fiber diets. J.Nutr. 112:1133-1143,1982

[7]Collins SB, Perez-Camargo G, Gettinby G, Butterwick RF, Batt RM, Giffard CJ. Development of a technique for the in vivo assessment of flatulence in dogs. Am J Vet Res. 2001 Jul;62(7):1014-9.

[8]Calloway DH, Murphy EL. Intestinal hydrogen and methane of men fed space diet. Life Sciences and Space Research [1969, 7:102-109]

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防疫宅在家的三個科學抒壓提案

PanSci_96
・2021/06/24 ・1955字 ・閱讀時間約 4 分鐘

全台進入疫情三級警戒一個月,無論是分流上班、分組上班或完全居家上班,過去這一個月對上班族來說難免焦躁不安,即便現階段疫情仍然嚴峻,不如專注難得的「低度外出」生活,讓躁動的心安靜下來,迎接宅家新常態。台灣最受知識社群歡迎的新媒體泛科學,整理了三個宅在家的科學抒壓法,讓你不僅宅,還宅得很科學。

一、轉念:將壓力轉助力

居家辦公拉開物理距離,網路會議不如面對面開會來的溝通無礙,甚至更耗費心神,這些壓力讓你工作表現失常了嗎?

圖/pexels

哈佛大學曾做過一個壓力處理方式的研究,發現「認知再評估策略」能夠幫助人們在壓力下較不受影響。

研究人員將受試者分為 A、B、C 三組,研究人員請實驗組 A 試著「忽略壓力」、實驗組 B 嘗試「將壓力轉念」,控制組 C 不採取任何手段。接著讓受試者們分別進行 5 分鐘的演說並計算數學題目,過程中研究人員故意皺眉、雙臂交叉抱胸、給予負向回饋等,讓受試者感受到壓力。

結果發現,試著將壓力轉念的 B 組受試者們的血液更加流暢,這讓他們在演說和算數時不受干擾、專注處理問題。其實研究人員不過是在實驗前和 B 組說「雖然壓力會讓你心跳加速,但可把這些變化看作是興奮的反應」,如此一來,B 組受試者能夠專注即將來臨的挑戰。

二、閉眼休息,增加創意力

面對排山倒海的提案,是否想不出好點子呢?根據日本科學家的研究,只要閉上雙眼就能激發創意

研究人員找來 40 位大學生,分別在睜眼或閉眼時為一款米和茶想新的產品名稱,實驗開始前研究人員各提供 5 個名稱範例以誤導受試者,包括 XX 光、XX 茶,若受試者想出的名稱以「光」或「茶」做結尾,就被視為不具創意的「聚斂」名稱,若跳脫框架、採用不同用字,則是有創意的「擴散」名稱。

圖/pixabay

在睜眼狀態測試時,受試者在思考名稱時同時觀看一支幾何圖形的影片,在睜眼和閉眼的狀態下,受試者各有一分鐘為產品命名。

最後研究結果指出,受試者在閉眼時想出擴散名稱的比例,是睜眼時的 1.6 倍!這可能是因為閉眼會防止我們的大腦受到視覺干擾,確實有助於激發創意。居家辦公別忘了適時閉上雙眼休息,保護視力也提升想像力。

三、理性飲酒,有助放鬆

當然不是在白天上班時喝酒,在結束一天的工作後,很多人會喜歡藉由「喝一杯」放鬆,究竟為何酒精能讓人放鬆呢?

圖/pexels

這個祕密與大腦構造有關,腦部最外側有大腦皮質負責理性與思考,內側邊緣系統負責感情與記憶,酒精第一個影響的事情為抑制大腦皮質的活動,因為酒精是能讓神經運作減緩並鎮定神經的液體,因此當大腦皮質的功能減弱後,被理智意志的情感與本能的衝動可能會顯現出來,喝酒能夠放鬆,僅是舒緩平常緊繃的理性神經、讓壓力宣洩。

雖然適當飲酒有助於抒壓,但過度飲酒也會讓腦部運動和記憶的機能「鎮定」下來,導致無法走直線或直接斷片。(同場加映:酒醉是怎麼一回事?

然而,壓力並不全然是壞事,對於變化莫測的疫情,有點焦慮反而更謹慎,例如擔憂染疫而勤洗手,便能有效降低風險。面對遠距工作的新常態,各行各業勢必得經過一番調整,保持警覺但不過度焦慮,居家辦公也能事半功倍喔!

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