古代人會通過糞便的形狀、大小和質地診斷人體的健康狀況。即使是今天，醫生也會不厭其煩地詢問你上次「腸道運動」的時間和細節。
這當然是個難於啟齒的話題。但我們必須按科學行事，因為我們避而不談的事物照樣會造成傷害。美國人每年因為腸易激症候群、炎症性腸病、腸胃炎和其它與糞便相關的疾病的醫療支出達數十億美元之多。
但我們研究糞便性狀的主要動機並非阻止上述疾病的發生，而是出於某種更邪惡的目的。為人父母往往令人手足無措，需要我們學會一整套全新技能，其中之一就是分析糞便。
多年來換尿布和訓練如廁的經驗使家長們從新手逐步成長為糞便「鑑賞家」。每位父母腦海中都會浮現出這些畫面：堅硬的豌豆狀糞便、光滑的長條狀糞便、一灘褐色的水樣糞便。
和古人不同，我們不信通過兒童的糞便預測未來的那一套。但我們認為需要弄清為什麼糞便具有不同的形狀。在實驗室中解答這些日常問題，大概是科學家的專有樂趣之一。
幾名流體力學專家與結直腸外科醫生丹尼爾·朱組建了一支研究團隊。加入該團隊的還有兩名忠實的本科生坎迪斯·卡敏斯基和摩根·拉瑪卡，她們負責給糞便拍照，並親手從亞特蘭大動物園的34種哺乳動物排洩物中挑選樣本，測量這些糞便的密度和粘稠度。
研究發現，大多數大象和其它食草類動物的糞便會漂浮在水面上，大多數老虎和其它食肉類動物的糞便則會沉入水底。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。亞特蘭大動物園動物種類眾多，它們的糞便形狀不同、大小各異，這些都可以作為證據，檢驗我們提出的排便時長模型。
研究人員還將動物糞便放在一種名叫「流變儀」的設備中，這是一種精密混合儀器，可測量巧克力、洗髮水等半液態半固態的物質特性。
他們還發現了什麼？體型較大的動物往往糞便更長，但排便的速度更快。例如，一頭大象每秒可排出6釐米糞便，約為狗的6倍。人類排便的速度則介於兩者之間，每秒約2釐米。
這樣一來，雖然動物的排便量可能天差地別，但許多動物的排便時長其實都差不多，約為12秒（存在正負7秒誤差）。考慮到大象糞便體積約20升，接近狗的1000倍，這一時間範圍可以說相當有限。那麼，為何體型較大的動物排便速度如此之快呢？
研究人員發現，這是由於動物大腸內壁覆有一層極薄的黏液，厚度僅與人類髮絲直徑相當，因此研究人員只能通過測量黏液蒸發後、糞便重量的變化判斷其厚度。雖然黏液層很薄，但無比潤滑，黏度僅為糞便的100分之一。
排便時，糞便就像一根硬邦邦的塞子般在腸道中蠕動。在理想情況下，糞便的長度與直徑完全由動物的直腸和大腸形狀決定。此次研究的重要發現之一便是，糞便會在從結腸到直腸的半路上伸長。
將糞便長度與黏液的性質相結合，研究人員終於弄清了完整的動物排便過程。大型動物的糞便更長，但大腸內壁的黏液層也更厚，因此在同等壓力下、能夠更快地排便。若沒有這層黏液，動物也許根本無法排便。黏液異常會引發多種疾病，如慢性便秘、甚至細菌感染等。
除了滿足好奇心之外，此次對糞便的研究或許還具有實際應用價值。研究數據可幫助我們研發太空人使用的成人紙尿褲。太空人希望能連續七天身著太空衣，但目前的紙尿褲不容他們這麼做。
受到糞便的黏性啟發，研究人員設計了一款新型紙尿褲，可避免糞便與皮膚直接接觸。這款發明在NASA於今年初舉辦的「太空便便挑戰賽」中贏得了半決賽。這說明生活中處處離不開物理和數學知識，即使馬桶也不例外。