北京時(shí)間5月8日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，古代人會(huì)通過(guò)糞便的形狀、大小和質(zhì)地診斷人體的健康狀況。即使是今天，醫(yī)生也會(huì)不厭其煩地詢問(wèn)你上次“腸道運(yùn)動(dòng)”的時(shí)間和細(xì)節(jié)。
這當(dāng)然是個(gè)難于啟齒的話題。但我們必須按科學(xué)行事，因?yàn)槲覀儽芏徽劦氖挛镎諛訒?huì)造成傷害。美國(guó)人每年因?yàn)槟c易激綜合征、炎癥性腸病、腸胃炎和其它與糞便相關(guān)的疾病的醫(yī)療支出達(dá)數(shù)十億美元之多。
但我們研究糞便性狀的主要?jiǎng)訖C(jī)并非阻止上述疾病的發(fā)生，而是出于某種更邪惡的目的。
為人父母往往令人手足無(wú)措，需要我們學(xué)會(huì)一整套全新技能，其中之一就是分析糞便。
多年來(lái)?yè)Q尿布和訓(xùn)練如廁的經(jīng)驗(yàn)使家長(zhǎng)們從新手逐步成長(zhǎng)為糞便“鑒賞家”。每位父母腦海中都會(huì)浮現(xiàn)出這些畫(huà)面：堅(jiān)硬的豌豆?fàn)罴S便、光滑的長(zhǎng)條狀糞便、一灘褐色的水樣糞便。
和古人不同，我們不信通過(guò)兒童的糞便預(yù)測(cè)未來(lái)的那一套。但我們認(rèn)為需要弄清為什么糞便具有不同的形狀。在實(shí)驗(yàn)室中解答這些日常問(wèn)題，大概是科學(xué)家的專有樂(lè)趣之一。
幾名流體力學(xué)專家與結(jié)直腸外科醫(yī)生丹尼爾·朱（Daniel Chu）組建了一支研究團(tuán)隊(duì)。加入該團(tuán)隊(duì)的還有兩名忠實(shí)的本科生坎迪斯·卡敏斯基（Candice Kaminski）和摩根·拉瑪卡（Morgan LaMarca），她們負(fù)責(zé)給糞便拍照，并親手從亞特蘭大動(dòng)物園的34種哺乳動(dòng)物排泄物中挑選樣本，測(cè)量這些糞便的密度和粘稠度。
研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)大象和其它食草類(lèi)動(dòng)物的糞便會(huì)漂浮在水面上，大多數(shù)老虎和其它食肉類(lèi)動(dòng)物的糞便則會(huì)沉入水底。我們還將糞便按臭味濃度排序，臭味最濃的是老虎和犀牛糞便，最淡的是熊貓糞便。亞特蘭大動(dòng)物園動(dòng)物種類(lèi)眾多，它們的糞便形狀不同、大小各異，這些都可以作為證據(jù)，檢驗(yàn)我們提出的排便時(shí)長(zhǎng)模型。
研究人員還將動(dòng)物糞便放在一種名叫“流變儀”的設(shè)備中，這是一種精密混合儀器，可測(cè)量巧克力、洗發(fā)水等半液態(tài)半固態(tài)的物質(zhì)特性。
他們還發(fā)現(xiàn)了什么？體型較大的動(dòng)物往往糞便更長(zhǎng)，但排便的速度更快。例如，一頭大象每秒可排出6厘米糞便，約為狗的6倍。人類(lèi)排便的速度則介于兩者之間，每秒約2厘米。
這樣一來(lái)，雖然動(dòng)物的排便量可能天差地別，但許多動(dòng)物的排便時(shí)長(zhǎng)其實(shí)都差不多，約為12秒（存在正負(fù)7秒誤差）?？紤]到大象糞便體積約20升，接近狗的1000倍，這一時(shí)間范圍可以說(shuō)相當(dāng)有限。那么，為何體型較大的動(dòng)物排便速度如此之快呢？
研究人員發(fā)現(xiàn)，這是由于動(dòng)物大腸內(nèi)壁覆有一層極薄的黏液，厚度僅與人類(lèi)發(fā)絲直徑相當(dāng)，因此研究人員只能通過(guò)測(cè)量黏液蒸發(fā)后、糞便重量的變化判斷其厚度。雖然黏液層很薄，但無(wú)比潤(rùn)滑，黏度僅為糞便的100分之一。
排便時(shí)，糞便就像一根硬邦邦的塞子般在腸道中蠕動(dòng)。在理想情況下，糞便的長(zhǎng)度與直徑完全由動(dòng)物的直腸和大腸形狀決定。此次研究的重要發(fā)現(xiàn)之一便是，糞便會(huì)在從結(jié)腸到直腸的半路上伸長(zhǎng)。
將糞便長(zhǎng)度與黏液的性質(zhì)相結(jié)合，研究人員終于弄清了完整的動(dòng)物排便過(guò)程。大型動(dòng)物的糞便更長(zhǎng)，但大腸內(nèi)壁的黏液層也更厚，因此在同等壓力下、能夠更快地排便。若沒(méi)有這層黏液，動(dòng)物也許根本無(wú)法排便。黏液異常會(huì)引發(fā)多種疾病，如慢性便秘、甚至細(xì)菌感染等。
除了滿足好奇心之外，此次對(duì)糞便的研究或許還具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。研究數(shù)據(jù)可幫助我們研發(fā)宇航員使用的成人紙尿褲。宇航員希望能連續(xù)七天身著宇航服，但目前的紙尿褲不容他們這么做。受到糞便的黏性啟發(fā)，研究人員設(shè)計(jì)了一款新型紙尿褲，可避免糞便與皮膚直接接觸。這款發(fā)明在NASA于今年初舉辦的“太空便便挑戰(zhàn)賽”（NASA Space Poop Challenge）中贏得了半決賽。
這說(shuō)明生活中處處離不開(kāi)物理和數(shù)學(xué)知識(shí)，即使馬桶也不例外。
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