搞笑诺贝尔奖:那些有趣却发人深省的研究

2018-10-24 05:34蔡丽君
中国经济报告 2018年10期
关键词:费曼诺贝尔奖面条

□蔡丽君

奖项虽名为“搞笑”,但获奖者的“笑果”并非刻意为之,他们同样以科学严谨的态度开始研究,最终却得出让人捧腹但往往具有实用价值的结果

每年9月,世界上最严肃的科学奖——“诺贝尔奖”颁发前的一到两周,“搞笑诺贝尔奖”都会如期发布。到2018年,已经是第28届了。演艺界有评选年度烂片的金酸莓奖,新闻界有失败新闻摄影展,科学界当然也有“搞笑诺贝尔奖”。它卸下科学冷峻的外表,抛开了晦涩难懂的论文腔调,也没有一般奖项竞争的紧张感,从头到尾,让人看到的是科学家作为普通人对生活和科研的热爱,以及科学与生活之间温暖的距离。

搞笑诺贝尔奖的金奖。

搞笑诺贝尔奖简介

搞笑诺贝尔奖(IgNobel Prizes)是对诺贝尔奖的有趣模仿。其名称来自Ignoble(不名誉的)和Nobel Prize(诺贝尔奖)的结合。科学幽默杂志《不可思议年报》(Annals of Improbable Research)的主编马克·亚伯拉罕(Marc Abrahams)在1991年创办了“搞笑诺贝尔奖”的评选。评委中有些是真正的诺贝尔奖得主。其目的是选出那些“乍看之下令人发笑,之后发人深省”的研究。入选搞笑诺贝尔奖的科学成果必须不同寻常,能激发人们对科学、医学和技术的兴趣。颁奖仪式于每年十月,在诺贝尔奖颁奖前一至两周举行,地点为哈佛大学的桑德斯剧场(Sanders Theater)。

与其他学术奖不同,搞笑诺贝尔奖得主不会拿到高额奖金,得不到各方赞誉,更不可能使科学出现革命性进步,但是所有获奖的研究都曾在《科学》《自然》《美国医学会杂志》《美国科学院院报》等著名学术杂志上发表。

可以说,戏谑是贯穿整个搞笑诺贝尔奖的主旨。出席诺贝尔奖要正装出席,向瑞典王室敬礼;而参加搞笑诺贝尔奖则没有这么讲究(还有人打扮成蜜蜂,还有获奖者打扮成啄木鸟),但需向瑞典著名的传统肉丸敬礼。诺贝尔奖的获奖证书设计精美,而搞笑诺贝尔奖的获奖证书是普通A4纸打印出来的(附有诺奖得主们的签名)。诺贝尔奖杯颇有收藏意义,而搞笑诺贝尔奖的奖杯则更像是小学生手工课的作品,不只是工艺简陋,用料也颇为廉价,奖杯通常在一个月内就会“土崩瓦解”。诺贝尔奖的奖金丰厚,而搞笑诺贝尔奖的奖金看似也很丰厚——已停止流通的10万亿津巴布韦币,折合人民币约0.2元。不仅如此,获奖者的往返路费也要自己支付,但颁奖者都是货真价实的往届诺贝尔奖得主。

典礼上的活动包括迷你作品集展示、科学示范以及24/7演讲(获奖者必须分两次解释他们的成果:一次是在24秒内,另一次只能用7个词)。而发表获奖感言的时间仅有60秒,一旦超时,就会被台下负责监察的8岁女孩大喊:“停止吧!好烦好无聊!”

扔纸飞机是搞笑诺奖颁奖晚会的保留节目。在颁奖典礼期间,观众会不断地把纸飞机掷向台上,一直以来,台上的纸飞机都由罗伊·格劳伯(Roy Glauber)扫走。他是哈佛大学的物理学教授,一生致力于量子光学研究。虽然迟迟没有等来诺贝尔奖杯,他却成为搞笑诺贝尔奖的官方“清洁工”,多年来负责清扫场内的纸飞机。自他“相干性的量子理论”发表近50年后,80岁高龄的格劳伯缺席了2005年的“搞笑诺贝尔奖”颁奖典礼,因为他获得了当年的诺贝尔物理学奖。

2000年,安德烈·海姆(Andre Geim),曾凭借悬浮青蛙入选搞笑诺贝尔奖。他通过磁悬浮技术克服重力作用,让一只青蛙悬浮在半空中,并推论使用类似的方法可以让人克服重力作用漂浮起来。十年后,他与康斯坦丁·诺沃肖罗夫因石墨烯方面的开创性实验,获得了2010年诺贝尔物理学奖。海姆也成为首个“搞笑诺贝尔奖”+“诺贝尔奖”的双料得主。

在28年的获奖历史中,生物学奖曾颁给过“人类如何自制假肢以便混在山羊群中过日子”;经济学奖得主之一从销售和市场营销的角度,对石头的性格进行了研究;诊断医学奖的获奖研究是“开车过减速带,不疼就是没有阑尾炎”;文学奖是为什么所有语言里都有“Huh(啥)”这个词;心理学奖曾颁给“当一个人在看一副丑陋的画作时,内心会承受多大痛苦”;和平奖则是研制出将炸药制作成钻石的方法……

这些都是往届搞笑诺贝尔奖的获奖项目,尽管充斥着“无厘头”,但却是实实在在的科学。例如,2014年,搞笑诺贝尔奖的物理学奖颁给了“踩到香蕉皮时鞋底与香蕉皮间的摩擦力研究”。这一课题被应用于人类活动关节的研究中。结果发现,香蕉皮中的有机黏液在人体关节中也存在。这一研究结果将能帮助人们设计出更好、更润滑的人造关节。

2018 年的奖项有哪些

第28届搞笑诺贝尔奖颁奖典礼以“心”为主题,其获奖研究依然令人捧腹,亦不失一定的实际意义。

今年的医学奖解锁出过山车的新功能,那就是能帮助排出肾结石。每年的急诊室里,肾结石问题差不多占了30万起,病人们通常要做的事情就是等待排出结石,这是一个漫长且痛苦的过程。马克·米切尔和大卫·沃廷格听说过很多有关人们在蹦极或是坐过山车时更容易排出结石的言论,觉得这个方向值得进一步研究。两位获奖者曾携带3D肾模型,在奥兰多华特迪士尼乐园搭乘20次过山车后,发现坐在靠后排的位置肾结石排出率达到64%,而坐在前排的排出率则只有17%。

人类学奖:在动物园里收集证据,证实了黑猩猩模仿人类的频率与人类模仿黑猩猩的频率一样,且做得一样出色。模仿是最真诚的奉承。它对人类发展至关重要,尤其是关系到社会联系、技能以及知识的转移。跨物种模仿在人和动物之间非常常见。一个多国团队以动物园中的游客和大猩猩为研究对象,发现人和大猩猩之间存在双向的跨物种模仿。也就是说当你在让大猩猩学你的时候,大猩猩会以为你在学他。

今年的化学奖十分实用,它提供了“唾手可得”的清洁小秘诀。葡萄牙的三位得奖者发现人类唾液里的α淀粉酶具有良好的表面清洁作用。也就是说,人类唾液可作为肮脏物体表面的良好清洁剂。在清理易损的表面时,比如说金饰品或彩绘陶瓷,自然环境保护主义者更倾向于使用自己的唾液。

历史上曾有过食人族,但为什么吃人的传统没延续下来?本次获奖的詹姆斯·科尔透过考古发现,食人族通过人肉获得的热量并不如其他的动物肉类,甚至人肉的营养价值也较低。

医学教育奖由来自日本的儿科医生堀内秋良摘得,他用自己的身体探索坐姿比仰卧姿势更适合病人接受结肠镜检查。生物学奖:证实了葡萄酒专家可以通过气味识别葡萄酒杯中是否有苍蝇存在。文学奖记录了多数使用复杂产品的人们都不会去阅读说明书,而且高级知识分子读得更少。此外,本次颁发的奖项还包括生理学奖等。

你能将一根意大利面折成两段吗

所有获奖的项目中,有一个令我印象最为深刻。如果你碰巧有一盒意大利面,不妨尝试做一下实验:拿出一根意大利面,将两端对折,直到折断。你将意大利面折成了多少段?如果答案是三或者更多,那就再试试另一根。你能将它折成两段吗?如果不行,不用担心,因为并不只有你一人这样。这一意大利面的挑战曾让伟大如理查德·费曼(1965年诺贝尔物理学奖获得者、量子电动力学创始人之一)这样的物理学家都困惑不已。费曼曾试图寻找意大利面“拒绝”被折成两段的原因,但是费曼发现无论怎么折,突然发力,还是缓慢发力,都无法把意大利面折成两段。费曼想了一些实验方法,比如在水下折意面,因为他认为这样可以抑制震动,但最终没有发现任何满意的解释。费曼整整尝试了一晚上,没有一次成功。人们注意到这种特别的断裂方式已经有很多年了,但关于它的正式研究很少。

直到2005年,两名法国物理学家才成功的用动力学原理解开了谜团。他们发现,当意大利面条从两端均匀弯折的时候,它会在接近中间的部分断裂。这个初始的断裂会引发一种“回弹”效应以及一种弯曲波或者振动,导致更多的断裂。Basile Audoly和Sebastien Neukirch因他们的洞察力获得了2006年搞笑诺贝尔奖。那么,究竟有没有办法将意大利面折成两段呢?

根据最新的一项研究,答案是肯定的——只要增加一点扭转就行了。近日,在PNAS上发表的一篇论文中,研究人员发现了一种将意大利面折成两段的方法——那就是,既要弯曲,又要扭转意大利面。

他们发现把意大利面拧着掰,就能让面条断成两段,但需要相当大幅度的拧动。出于好奇,他们设计了一种特殊的掰意大利面装置:两端都有一个夹子用来夹住面条。其中一个夹子会旋转面条,而另一个夹子会向它的搭档靠近,直到面条断裂。随后,他们对数百根意大利面条进行了测试,并记录了每根面条的断裂过程。

这个团队用专门为这项任务制造的仪器弯曲并扭转意大利面,结果他们发现,如果意大利面被扭转到超过一个确定的临界角度(270°),然后缓慢地弯曲时,它就能一反之前的古怪现象,断裂成两段。这是因为,当面条被扭转并最终断开恢复直线状态时,被压抑的能量便会被释放到被扭曲的面条上,所以没有任何额外的断裂。

从实验到理论

在实验进行的过程中,研究人员还开发了一种数学模型,用以解释扭曲到什么程度才能将意大利面折成两半。他们总结了过去的理论,并将“扭曲”的要素加入进去,看扭曲如何影响意大利面弯曲时力和波的传导。通过数学模型,可以发现,如果一根10英寸(25.4厘米)长的意大利面首先被扭曲270度,然后再弯折,它将断裂成两段,有两种效应可以对此做出解释。一种效应是“回弹效应”(snap-back effect),由于扭曲的作用,弯折时向反方向回弹的作用降低了;另一种效应是“反扭转效应”(twist-back effect),当扭转时,意大利面希望回到原先拉直的状态,这释放了一部分的能量,阻止了进一步的断裂。

当弯折意大利面时,回弹效应使得意大利面往复震动,产生了一种“回弹波”;而扭转也会产生一种“扭转波”。“扭转波”比“回弹波”的传播速度快,耗散了能量,从而不会发生可能导致后续断裂的应力累积。研究团队发现,预测一根意大利面何时会断成两段的理论与实验观察结果相符。他们的实验和理论结果推动了对扭转如何影响断裂的理解。

除了满足好奇心之外,这些结果促进了人们对断裂形成的理解,可以用来更好地理解裂缝是如何在结构相似的材料和脆性结构中形成和扩散的,例如桥梁或人的骨头。除此之外,对于未来控制柱状材料的断裂也大有帮助,比如光纤结构、工程纳米管,甚至是细胞中的微管。

搞笑诺贝尔奖是科学家的一场搞笑盛宴,尽管无利可图,且对科学的革命性进步起不到实质性作用,但这些获奖者对待搞笑科学和严肃科学的态度是一样的。比起名利双收, 好奇心得到满足,并且在研究的过程中发现有意思的成果,或许是更加纯粹的取悦自己的手段。当好奇心被珍视,那些无野心改变世界,也不会被世界摧毁好奇心的人能够带来更多科学性的欢乐。那时,不会再有人为没有获得“诺贝尔奖”感到惋惜,而是为获得“搞笑诺贝尔奖”感到欣慰。

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