site logo: www.epochtimes.com

26歲華裔胡立德 學術界明日之星

在美國出生的華裔子弟胡立德 (David Hu)在2003年8月和2005年9月分別以「昆蟲在水上行走」及「昆蟲如何爬上岸」為題獲刊Nature雜誌封面,在學術界造成不小的轟動。//中央社

人氣: 26
【字號】    
   標籤: tags:

【大紀元10月9日報導】(中央社記者韋樞台北九日電) 不過是博士班課堂的一個小計畫,一小時內就被破解的奧秘,卻造就近年連續兩篇研究成果,以第一作者身份榮登Nature雜誌封面。這是學術人一生夢想的殊榮,26歲,還自稱是「Kid」的胡立德不承認是「天才」,只是謙虛仍掩不住璀燦的光芒,反而烘托出這位學術界的明日之星。

故事是這麼發生的。3年多前美國波士頓麻省理工學院數學所博士班,一場師生間有關生物和流體力學的課堂對話,想在生物學上應用數學原理的學生,與執教流體力學的老師討論,以前的科學家認為昆蟲在水上行走主要藉製造波動來轉移動力,但是只有幾mm的超小水上昆蟲根本沒有能力製造波動,牠們又是怎麼行走的?

這個解釋無法讓大孩子般的胡立德滿足,於是下了課轉往麻省理工附近的小池塘,撈了幾隻小水黽(Water Strider)和昆蟲等回實驗室,放在水缸裡觀察一陣子,再試著用螢光劑染色,配合高速照相機的分解,真相終於大白,看看錶,也不過是一個小時的時間。

胡立德表示,很多昆蟲在水面行走,主要是依靠在水表面產生波紋的表面張力。實際上,昆蟲是利用三對多毛的長足,在水中製造出螺旋狀的漩渦,借助漩渦推力,以每秒一百個身長以上的長度前進,而人類跑得最快的運動員,也不過每秒前進五個身長的距離。

這個令人興奮的答案無法立刻召告天下,經過一年精確計算和準備,寫好研究報告投稿Nature;更有趣的是,為了驗證這個原理,手巧的同儕 (Brian Chan)製作了一隻名為「Robostrider」的機械水黽。這個機械水黽是由易開罐的罐體製成,前後兩對腳為不銹鋼絲,而中間的一對腳由一條彈力帶和滑輪所代替。

經過數度修正,這個機械水黽果然印證了胡立德的發現,於是2003年8月7日的Nature雜誌封面,就以「The hydrodynamics of water strider locomotion」為題,再搭配昆蟲和用百里酚藍染色的水面上所留下的行跡為底圖,非常漂亮。

胡立德指出,由於這個大發現,燃起人類在水上快速前進又能大幅節省能源的希望,全球各大媒體大篇幅報導,引起美國海軍和國防部的關切,更鼓舞他繼續往「以應用力學解開生物疑問」的領域鑽研。

胡立德再接再厲,繼續觀察這些小水昆蟲如何從水面爬上岸。由於昆蟲為了產卵或是逃避敵人追捕而上岸,大型昆蟲或許上岸容易,但幾mm的小蟲可就不好過,因為水表面有表面張力,當昆蟲的的尺寸小於表面張力時,等於橫擺在面前一座「baby喜瑪拉雅山」。

胡立德解釋,水表面的邊緣半月形是很滑的斜坡(即彎月面)。水對人類來說是平坦的,但對一隻昆蟲來說,只有幾公釐長的彎月面如同沒有摩擦力的山坡。他發現,昆蟲用腳把水面拉起來,改變水表面的形狀,藉用大自然回歸平衡的哲理,水會有一股力道 (側向毛細作用力)將不規則的表面拉平,這股力量大於昆蟲的體重,足以將昆蟲像電梯一樣直接往上送而登岸,爬升的速度最大可達每秒30個身體長度。

這個有趣的發現,再度燃起他投稿Nature的念頭,果然今年9月29日的Nature雜誌封面,再度以「ASLIPPERY SLOPE」 (非常滑的斜坡)為題,刊登他和指導教授John W.M. Bush合力研究的「Meniscus-climbing insects」 (爬彎月的昆蟲)研究報告。再次引起全球媒體關注,認為這位年輕的華裔子弟相隔兩年以如此有趣的題目,兩度贏得刊登Nature的機會,一顆明日之星開始發光。

說他是天才,他卻告訴中央社記者,他不是天才,也不願意當天才,因為當了天才就會產生懶惰的藉口。一般人稱他為天才,主要是不了解他在做什麼,其實在研究過程中,確實得到許多人的協助,他的週遭朋友並不盡是天才,他認為自己和一般人是一樣的。

就在Nature刊登他的報告當天,學校還替他開了記者會,包括CNN有線電視、探索DISCOVERY頻道、紐約時報都來專訪,而他的博士論文口試也在那時候通過,更棒的是,這幾天將動身前往紐約大學 (NYU)做博士後研究,並接受美國國科會 (NSF)獎助,繼續從事將數學 (流體力學)應用到生物問題的研究,等於是三喜臨門。

至於未來到NYU,他又想到了一個有趣的題目,他說,昆蟲的腳毛是不親水性的,通常跑得快的昆蟲,腳毛的密度也比較高,因此腳毛是可以改變水的形狀,而不同的昆蟲腳毛密度不一,到底和速度有何關聯性?看來未來3年的研究生活,仍然不脫水、昆蟲與力學的奧秘天堂,3年後有何發展呢?年輕的胡立德說,還沒想到那麼遠,畢竟他還是個「KID」,「I want to enjoy my life」。

評論
2005-10-09 5:10 PM
Copyright© 2000 - 2016   大紀元.