一根棒棒糖能舔多少次，你數(shù)過嗎？蚊子為什么不會(huì)被雨滴砸死 ，你思考過嗎？一個(gè)人的名字和他的幸福感有沒有關(guān)聯(lián)？當(dāng)你在聊天中敲出“呵呵”時(shí)，它意味著什么？這些使人腦洞大開的問題，其實(shí)都有著真實(shí)的答案，研究者們憑借著周密的實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C，為我們帶來了高逼格低姿態(tài)的科學(xué)解讀。

　　沒錯(cuò)，菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)又來了！

　　4月11日，2015年菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)在杭州浙江科技館盛大揭幕。在這屆菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)中，以下這些研究榜上有名：“有血緣關(guān)系的猴子長(zhǎng)得更像”獲醫(yī)學(xué)生物獎(jiǎng)， “一根棒棒糖能舔多少次”獲數(shù)學(xué)獎(jiǎng)，“名字偏好與幸福感”獲心理學(xué)獎(jiǎng)，“蚊子為什么不會(huì)被雨滴砸死”獲物理學(xué)獎(jiǎng)，“章魚胺決定饑餓后是否覓食”獲化學(xué)獎(jiǎng)，“可以發(fā)電的紋身貼”獲發(fā)明獎(jiǎng)，今年新增設(shè)的語(yǔ)言學(xué)獎(jiǎng)被“‘呵呵’的網(wǎng)絡(luò)功能研究”摘得，此外獲得特殊獎(jiǎng)菠蘿U獎(jiǎng)和菠蘿Me獎(jiǎng)的分別是《美麗化學(xué)》和“一坨肉的365天”兩項(xiàng)作品。

　　菠蘿科學(xué)獎(jiǎng)由浙江科技館與果殼網(wǎng)打造，素被媒體稱為“中國(guó)版搞笑諾貝爾獎(jiǎng)”，本次頒獎(jiǎng)禮上，還評(píng)出了2015年好奇心指數(shù)城市排名。

　　關(guān)于那些令人腦洞大開的研究成果，我們邀請(qǐng)來自果殼網(wǎng)的“大咖們”一一為您詳細(xì)解讀。

　　物理學(xué)獎(jiǎng)

　　蚊子為什么沒有被雨滴砸死？

　　解讀人：胡立德 美國(guó)佐治亞理工學(xué)院機(jī)械工程助理教授

　　漫漫細(xì)雨對(duì)我們來說時(shí)常是浪漫而愜意的象征，可你有沒有想過，對(duì)體積微小的昆蟲，譬如蚊子來說，雨中漫步簡(jiǎn)直就是一場(chǎng)災(zāi)難大片。在蚊子眼中， “毛毛雨”不異于一輛輛甲殼蟲汽車從天而降！可惜的是，在如此漫天高速飛落的“甲殼蟲汽車”雨中，蚊子依然能夠嗡嗡作響而毫發(fā)無損。是什么賦予了它們?nèi)绱松裢ǎ?/p>

　　為了破解這一謎題，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院的胡立德教授與美國(guó)疾病控制中心合作，對(duì)雨中飛舞的蚊子進(jìn)行了高速攝像，以便仔細(xì)觀察蚊子被雨滴擊中瞬間的行為。

　　要雨滴擊中蚊子，并不容易

　　這可不是一件容易的事情：首先，要從幾米高的距離外讓雨滴開始加速并準(zhǔn)確“擊中”蚊子簡(jiǎn)直是不可能的任務(wù)，“守株待兔”等蚊子被“人工降雨”自然擊中的概率也微乎其微。研究員們于是采用了“水槍打蚊群”的策略，將數(shù)以百計(jì)的蚊子裝入一個(gè)細(xì)高的透明容器中，從容器頂端用高速噴頭向蚊群發(fā)射與自然界中雨滴速度相仿（大約每秒9米）的“模擬雨滴”，以增加蚊子被“雨滴”擊中的概率。

　　為了捕捉蚊子淋雨的瞬間，實(shí)驗(yàn)人員在蚊子飛行高度的上方設(shè)置一道“激光封鎖線”，雨滴穿過激光線時(shí)，便觸發(fā)高速相機(jī)開始以每秒4000幀的速度拍攝，詳細(xì)記錄蚊子與雨滴相互作用中的每一個(gè)動(dòng)作。

　　蚊子的秘技——“側(cè)身翻滾”“隨波就勢(shì)”

　　通過拍攝下的高速視頻，研究小組分析并歸納了雨滴擊中蚊子不同部位的各種情況，計(jì)算出了蚊子在遭遇雨滴的瞬間所受的作用力，以及其后隨雨滴向下移動(dòng)的距離。他們發(fā)現(xiàn)，蚊子不像我們可能推測(cè)的那樣能夠躲避雨滴，但被雨滴擊中的蚊子也不會(huì)受到?jīng)_擊帶來的傷害。蚊子的秘訣，就在于它們體重極輕。

　　研究小組拍攝的高速視頻顯示，蚊子被雨滴擊中時(shí)并不抵擋雨滴，而是與雨滴融為一體，順應(yīng)雨滴的趨勢(shì)落下。當(dāng)雨滴擊中蚊子翅膀或腿部時(shí)，蚊子會(huì)向擊中的那一側(cè)傾斜，并通過高達(dá)50度的高難度“側(cè)身翻滾動(dòng)作”讓雨滴從身側(cè)滑落。而當(dāng)雨滴直接擊中蚊子身體時(shí)，蚊子先順應(yīng)雨水強(qiáng)大的推力與之一同下落，隨之迅速側(cè)向微調(diào)與雨滴分離并恢復(fù)飛行。研究小組發(fā)現(xiàn)，只要蚊子不是在地面上不幸被雨點(diǎn)砸中，它的性命就沒什么好擔(dān)憂的。

　　除了避免沖擊帶來的傷害，蚊子雨中求生的另一秘訣則是它們疏水性的細(xì)毛。覆滿防水細(xì)毛的身體使得蚊子在隨著雨滴下落的過程中與雨滴保持分隔狀態(tài)，從而能夠迅速擺脫雨滴重新飛起，在雨滴將它們?cè)衣涞孛嬖斐芍旅鼈η疤映錾臁?/p>

　　微型飛行器像蚊子學(xué)習(xí)

　　胡立德教授的這一發(fā)現(xiàn)被發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上，并引起了廣泛關(guān)注。事實(shí)上，這項(xiàng)研究不只是跟蚊子有關(guān)。研究和模擬這些動(dòng)物應(yīng)對(duì)大自然的特殊本領(lǐng)，可以為我們的科學(xué)家和工程師提供新的設(shè)計(jì)思想，解決機(jī)械技術(shù)上的很多難題——比如，如何更好地設(shè)計(jì)微型飛行器，讓它們能夠像蚊子一樣，在雨中輕盈地翱翔。

　　數(shù)學(xué)獎(jiǎng)

　　一根棒棒糖能舔多少口？

　　解讀人：黃金紫 紐約大學(xué)柯朗所在讀數(shù)學(xué)博士

　　“棒棒糖需要舔多少口才能被完全吃掉？” 這幾乎是一個(gè)世界性的問題。上世紀(jì)80年代美國(guó)的一則著名的棒棒糖廣告中，一位小男孩向森林中的動(dòng)物們請(qǐng)教這個(gè)問題，最終貓頭鷹先生告訴他說我們應(yīng)該用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)。貓頭鷹開始實(shí)驗(yàn)，但是到第三口就忍不住把棒棒糖咬碎了——于是得出了3口這個(gè)最終結(jié)論。廣告的最后說：“棒棒糖需要舔多少口？世界可能永遠(yuǎn)也不會(huì)知道。”

　　實(shí)驗(yàn)用的棒棒糖為什么這么大

　　在紐約大學(xué)柯朗數(shù)學(xué)研究所應(yīng)用數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Applied Maths Lab），我們意外發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題的答案——說意外，是因?yàn)槲覀冄芯康某踔允菫榱私忉屓芙膺^程在自然界中的作用。

　　自然界中的固體溶解問題相當(dāng)復(fù)雜，因此我們選擇了最簡(jiǎn)單的幾何形狀——球形，以及最基本的水流——均勻水流（流速處處相等的水流）作為起點(diǎn)。我們希能通過這樣的簡(jiǎn)單組合來了解固體在水流中溶解的基本規(guī)律。

　　為了獲得球形的可溶固體，我們自然地想到了購(gòu)買棒棒糖來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。但是，發(fā)現(xiàn)市售的棒棒糖由于氣泡的問題，并不能很好完成試驗(yàn)任務(wù)。最終，自制的直徑為6厘米的巨型棒棒糖登場(chǎng)，用這樣巨大的糖球做實(shí)驗(yàn)恰到好處：如果使用更大的糖球，那么它可能無法被放入實(shí)驗(yàn)水洞中，如果太小，那么溶解過程持續(xù)的時(shí)間又可能太短了無法記錄。而最主要的原因在于，我買的球形模具，恰巧是直徑6厘米的……

　　溶解將塑造出相似的形狀

　　在得到合適的糖球后，我們將其放置在能產(chǎn)生均勻水流的實(shí)驗(yàn)用水洞中，并且通過照相機(jī)來記錄糖球形狀的變化。我們發(fā)現(xiàn)，糖球在溶解的過程中會(huì)形成獨(dú)特形狀（水流從左邊流向右邊）。

　　接下來將反光的顆粒放入水中后，長(zhǎng)時(shí)間曝光所得到的照片顯示，反光顆粒形成的流線像星軌一樣記錄了其在水流中運(yùn)動(dòng)的軌跡。我們可以看到，水流將糖球雕刻出了圓而光滑的前部，在這之后由于水流從固體表面分離導(dǎo)致了球面上兩道明顯的分離線，更之后由于水流在尾流區(qū)的混合使糖球的后部形成了平滑的表面。

　　糖球的前表面所形成的完美的光滑曲面吸引了我們的注意力，并且發(fā)現(xiàn)這樣的幾何形狀是溶解過程所帶來的普遍的結(jié)果。

　　1000口，你想試試嗎？

　　經(jīng)過一系列的公式推導(dǎo)，我們發(fā)現(xiàn)糖球完全溶解所需要的時(shí)間是和水流流速平方根的倒數(shù)成正比的。這和我們的直覺一致，就像攪拌咖啡一樣，快速的攪拌可以加快糖的溶解。

　　通過試驗(yàn)中出的公式可以預(yù)測(cè)可溶解的固體在流動(dòng)的液體中溶化所需要的時(shí)間，因此在工業(yè)領(lǐng)域特別是制藥業(yè)會(huì)有很大的用途——譬如，判斷藥片需要多長(zhǎng)時(shí)間才能在胃液中溶解。

　　這個(gè)公式似乎可以解釋那個(gè)困擾著很多人的難題——棒棒糖需要舔多少口。我們新得到的公式算出了這個(gè)數(shù)字——1000口！這聽起來挺嚇人的，直到我們?cè)谕铺厣险业搅薘iffRaff41同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告：850口。

　　在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的證實(shí)下，我們的預(yù)測(cè)多少還是可以接受的。

　　化學(xué)獎(jiǎng)

　　找食吃還是繼續(xù)餓著？章魚胺來決定

　　解讀人：王立銘 浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院教授、研究員、博士生導(dǎo)師

　　坐在上午最后一節(jié)課的教室里，饑腸轆轆坐立不安恨不得一步?jīng)_到食堂；肚子咕咕叫的時(shí)候，翻箱倒柜找出藏在角落的半塊巧克力……這樣的切身經(jīng)歷，相信大家一定都有過。

　　吃飯不僅是生活中的頭等大事，科學(xué)家們也對(duì)其中的種種過程頗感興趣。生物學(xué)上把饑餓時(shí)候“上窮碧落下黃泉”尋找食物的行為叫做覓食行為，然而覓食行為到底由身體的哪一部分控制、有著怎樣的生物化學(xué)基礎(chǔ)，這一點(diǎn)卻一直沒有清晰的答案。

　　為“吃”而生的團(tuán)隊(duì)

　　我們的研究團(tuán)隊(duì)，就是為“吃”而生的——說得通俗一點(diǎn)，研究課題無非就是“為什么吃”“吃嘛好”以及“吃多少”。為了解答“動(dòng)物如何找飯吃” 這個(gè)好玩也重要的問題，我們就在實(shí)驗(yàn)室里擺弄起了小小的果蠅。

　　在研究中我們發(fā)現(xiàn)，如果小果蠅一段時(shí)間吃不到食物，它們就不再顧得上安靜地思考“蠅生”，而是開始在小管子里面著急地四處“飛奔”，試圖尋找可以果腹的食物，甚至一直奔跑到餓死為止（像不像饑餓版的阿甘？）。

　　接下來，如果這些瘋狂尋找食物的果蠅們吃到了新的食物，它們又會(huì)重新恢復(fù)平靜。由此看來，這種“焦急奔走”的狀態(tài)，確實(shí)就是果蠅們?cè)陴I肚子時(shí)本能的覓食反應(yīng)了。

　　發(fā)現(xiàn)章魚胺

　　那么，這種反應(yīng)背后，究竟有怎樣的化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)呢？我們把研究的注意力集中到了一種神經(jīng)信號(hào)分子上，那就是章魚胺（Octopamine）。這種分子最早在章魚的唾液腺中被發(fā)現(xiàn)，它是去甲腎上腺素的“無脊椎動(dòng)物版”，在昆蟲的神經(jīng)系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要的作用。

　　在用遺傳學(xué)方法阻斷了果蠅體內(nèi)章魚胺的合成之后，這些果蠅的覓食行為也會(huì)隨之消失——即使斷了糧，這些具有基因缺陷的小果蠅也不會(huì)燃起找食物的斗志，它們依然會(huì)像吃飽的果蠅一樣表現(xiàn)出一副懶洋洋的樣子。不過，這些“懶”果蠅還沒有忘了“飯來伸手”的基本生存技能。如果把食物擺到它們嘴邊，依然會(huì)狼吞虎咽地吃個(gè)肚圓。而且，這些果蠅對(duì)食物的選擇也和其他果蠅一樣——在餓肚子時(shí)，它們都更偏愛熱量高的食物。

　　這個(gè)發(fā)現(xiàn)也說明，“找東西吃”與“吃東西”這兩件事盡管看起來一氣呵成，但它們其實(shí)是兩個(gè)不同的過程，它們背后的生理機(jī)制也有差異。那么，究竟饑餓如何分別激活了“找東西吃”和“吃東西”的機(jī)制，又保證動(dòng)物們能夠足夠機(jī)智，在有吃的時(shí)候放開肚皮吃飯，沒吃的時(shí)候邁開腳步覓食呢？這就需要進(jìn)一步研究進(jìn)行探索了。

　　 醫(yī)學(xué)生物獎(jiǎng)

　　有血緣關(guān)系的猴子長(zhǎng)得更像

　　解讀人：老貓 分子生物學(xué)準(zhǔn)博士，天文愛好者

　　臉盲癥患者的生活有諸多不便，是的，哪怕是研究猴子也不行。

　　在動(dòng)物行為學(xué)的研究中，研究人員需要面對(duì)個(gè)體識(shí)別方面的問題——你必須要知道誰(shuí)是誰(shuí)，才能知道這些個(gè)體的某些行為有什么意義。雖然的確有分子生物學(xué)手段可以用——大概就是去找到動(dòng)物們的便便，然后提取DNA做檢測(cè)，但是這樣的過程未免太過繁瑣，而且成本高昂了。

　　不過，對(duì)于靈長(zhǎng)類動(dòng)物研究者來說，他們還有一條捷徑可以走，那就是——看臉。

　　和人類一樣，這些非人靈長(zhǎng)類的面部也都存在著細(xì)微的差別，不僅研究人員可以看出猴子們的差別，猴子自己，也會(huì)依賴于面部識(shí)別進(jìn)行它們的社會(huì)交往活動(dòng)。猴臉的差別的確是客觀存在的——鄭州大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《獸類學(xué)報(bào)》（Acta Theriologica Sinica）上發(fā)表的論文證明了這一點(diǎn)。

　　第一次證明猴子長(zhǎng)得確實(shí)像親媽

　　鄭州大學(xué)生物多樣性與生態(tài)學(xué)研究所的王白石博士表示，他所在的團(tuán)隊(duì)在研究這些獼猴的行為的時(shí)候，需要對(duì)這些獼猴進(jìn)行個(gè)體識(shí)別和命名工作，這是一個(gè)非?！澳樏ぐY不友好”的工作，也就是在這個(gè)過程中，他萌生了“為啥不用軟件來識(shí)別這些猴子”的想法。

　　其實(shí)，科學(xué)界在電腦人臉識(shí)別方面已經(jīng)做出了很多工作，而論文里用到的“分塊主成分分析”是其中一種較為先進(jìn)的算法。這種算法基于統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，可以有效規(guī)避光照變化以及面部表情對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響。

　　王白石介紹說：“只有等那些獼猴適應(yīng)了我們的存在，才能夠開始試圖獲取猴子面部的照片，獼猴們往往生活在密林之下，那里的光線條件本身就不適合拍照?！睂?duì)照片的要求是“盡量使被拍攝個(gè)體正視鏡頭、頭部端正、面部表情放松”。

　　得到照片之后，還有一系列復(fù)雜的程序的圖片處理，就可以計(jì)算得到最終的面部相似度了。這套實(shí)驗(yàn)方法在針對(duì)獼猴的實(shí)驗(yàn)中，第一次證明了，從統(tǒng)計(jì)學(xué)上來說，猴子還是長(zhǎng)得更像它親媽的。而且猴大十八變，隨著年齡的增長(zhǎng)，小猴會(huì)脫去臉上的稚氣，越長(zhǎng)越像它的母親。

　　獼猴父子是否長(zhǎng)得像，正在研究中

　　在被問及為什么沒有用這個(gè)體系處理更復(fù)雜的父子關(guān)系的時(shí)候，王白石表示：“理論上來說，獼猴父子之間應(yīng)該也能夠通過面部特征進(jìn)行識(shí)別的。杜克大學(xué)的一項(xiàng)研究表明，從未見過的同父異母的獼猴可以互相識(shí)別。但是在我們的體系中，要做這種比較的話可能會(huì)比較困難，因?yàn)榇_定父子關(guān)系本身就很難。我們可以通過繁殖與養(yǎng)育行為，來簡(jiǎn)單地確定母子關(guān)系，但是因?yàn)榇菩垣J猴會(huì)與多個(gè)雄性個(gè)體進(jìn)行交配，且雄性獼猴完全不參與后代養(yǎng)育的過程，因此在野外確定父子關(guān)系是不可能的。當(dāng)然，我們可以利用分子方面的證據(jù)來確定獼猴的父子關(guān)系，不過這就慢得多了。我們其實(shí)的確也在進(jìn)行相關(guān)的工作，將來應(yīng)該會(huì)有后續(xù)文章發(fā)表。”