无论大小，为什么大多数哺乳动物只需要12秒就能排便

尽管粪便和尿液本身作为健康或疾病的指标早就被研究过，但很少有人会对排便和排尿所涉及的物理问题给予太多的考虑。很少有人，也就是说，除了一个科学家小组，他们最近研究了哺乳动物的两个过程，排便。

在亚特兰大动物园对34种动物的研究中，他们发现大多数哺乳动物平均需要12秒才能排便。这让他们觉得很了不起：为什么哺乳动物之间的直肠长度相差如此之大，从猫的4厘米到大象的40厘米，那么排便时间就一定要保持不变呢？他们用物理学来回答这个问题，他们研究的本质归结为两个广泛的发现。排便时间越长，数量越多，排便的速度就越快。第二，大肠越长，内衬的粘液数量越多，这是推动排便速度的原因。

这项研究非常恰当地发表在《软物质》杂志上。几年前，同一小组的两名成员进行了一项关于排尿的研究，发现所有哺乳动物都在21秒内排空膀胱。这项工作为他们赢得了2015年搞笑诺贝尔奖，除了让他们进行排便研究之外，还模仿了诺贝尔奖。

佐治亚理工学院的研究生帕特里夏·杨（patricia Yang）告诉《印度快报》(Indian Express)，“在我们之前的排尿研究中，我们意外地拍摄了一头大象排便的镜头。”佐治亚理工学院副教授大卫·胡是参与这两项研究的另一名研究员。这只大便大象的视频引发了一场关于大便过程中粪便是否变形的争论。“我们意识到这是一个重要的问题，但从来没有人问过，”杨说。

因此，研究小组开始在亚特兰大动物园工作，拍摄34个物种的排便和手工挑选粪便。他们测量了收集到的粪便的密度和粘度，将这些归类为“飞蚊症”或“沉降物”，并将粪便从最臭到最不臭进行排名，从老虎和犀牛开始，一直到熊猫。胡和杨在新闻门户网站《对话》的一篇文章中写道，排名是他们无意中做的。他们发现，大象的粪便体积为20升，排便速度为每秒6厘米。这几乎是狗的六倍快，狗的粪便体积为10毫升。人类排便的速度介于两厘米每秒之间。

“总之，”胡和杨在门户网站上写道，“这意味着许多动物的排便时间是恒定的--大约12秒（正负7秒）--尽管排便量变化很大。”下一个出现的问题是，是什么允许大型动物以更高的速度排便。研究小组在大肠壁的超薄粘液层中找到了答案。这为通过的物体提供润滑。

“这一层的厚度决定了粪便的速度，”杨说。“较大的动物有较长的直肠和较厚的粘液层，因此它们排便的速度更快，排空直肠的速度和小动物一样快。”事实上，这项研究忽略了排便过程中粪便的流动；根据一项发现，粘液的粘性一直是粪便的三分之一，它关注粘液的流动。“换句话说，粪便就像一个固体塞，唯一流动的液体是粘液，”研究论文说。

这项研究虽然看起来很琐碎，但确实找到了实际的应用。杨称搞笑诺贝尔奖是一种荣誉，今年早些时候，他因为太空宇航员设计的尿布而进入美国宇航局便便挑战赛半决赛。这项设计的目的是隔离粪便，使其远离与皮肤的接触，是基于排便研究的数据和测量。正如胡和杨在他们的文章中指出的那样，这只是表明物理和数学可以在任何地方使用，甚至在你的马桶里。