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高中生“小科学家”们向世界顶尖科学家的“天

点击次数:0  更新时间:2021-11-09 04:51 

  虚质量是否真实存在?

  分解—移动—组装,可以适用于生命体吗?

  如果没有生命,宇宙还有存在的意义吗?

  这些天马行空的问题,是世界顶尖科学家·科学T大会上,“小科学家”向顶尖科学家发出的提问,也是他们留给未来自己的问题。

  近日,第四届世界顶尖科学家论坛在上海举办,约100名由高中生为主的“小科学家”代表参会。在世界顶尖科学家协会副主席、2013年诺贝尔化学奖得主迈克尔·莱维特、2019年度中国国际科学技术合作奖获得者雷蒙德·史蒂文斯等科学家的见证下,这些问题被编译为基因代码封存,期待未来的顶尖科学家能够解答。

  来自长沙雅礼中学的天成通过视频连线向莱维特提问:为什么一个小小的化学基团改变就能导致疾病?莱维特解释说,正如一个字的变化就能改变整句话的意思,一个很小的分子变化就可能会造成很大的差别。

  上海华东师大二附中的姬聿佳的问题涉及脑科学的最新进展:最近的研究证明,人脑能够在一定的外界环境中维持生命功能,并能对外界释放的电信号刺激作出反应。这是否在一定程度上表明大脑也处于一种受外界特定信号控制的状态?我们是否可以通过改变信号,来改变我们的心理认知,从而改变行为模式?

  史蒂文斯答道,大脑处理信息是最令人兴奋的科学领域,目前可以在体外进行细胞和器官的培养,看到所有的神经是如何一起运作的。脑机融合也是近年来的热门研究领域,科学家们通过不同方式,尝试实现外部信息与大脑的沟通,以及疾病治疗。简而言之,外部力量可以影响大脑,尽管需谨慎推动这一方面的探索,但从其他方面看它是值得期待的。

  在当天论坛的“少年英才交流对话会”环节,多名中学生分享了自己的科研心得,并和多位院士在内的大科学家进行对话。记者注意到,同学们的科研兴趣既涉及前沿科学,也与日常生活、文学、体育等方面有关。

  来自常州高中的李刘畅同学在观察家里的宠物狗时,产生了好奇。她提问道:“这个地球并不是人类单独享有的,还有各种各样的生物和我们在一起,它们拥有我们无法理解或者超越我们想象的生物智能。像我爸爸的车进小区,我还不知道,我的狗就已经知道了。想问问各位老师,我们在未来的科学研究当中会不会相信生物智能这一方向? 能不能运用各种动物的大脑、动物的眼睛来看世界?”

  “你提到的很多其实我们都已经在用了。”中国科学院院士、高分子科学家杨玉良回答说,比如有些传感器、电子篱就是模拟狗的鼻子“闻”人所闻不到的东西。在机场爆炸物检测中,用一个设备擦一下就知道人是不是接触过爆炸物,甚至人摸过炸药以后用肥皂多次洗手,仍然能检测到。他表示,动物的各种功能人类都想模拟,但关键在于一定要知道它的原理,“到底怎么样才能达到这个目的,我相信我们都有办法做到,只是时间问题。”

  来自江苏省南京市金陵中学的李仕嘉,一直想为体育添上科技的翅膀。他热爱田径项目,灵感来自在省田径中心看运动员在室内投掷铁饼的经历:铁饼运动员因为天气不好,便选择在室内训练,但受到场馆条件限制,他们只能看动作,很难测量铁饼投掷的准确距离。

  李仕嘉便萌生一个想法:能否找到一种方法,通过投掷铁饼的情况来预测完整的距离和飞行轨迹?

  于是,这名中学生开始了对体育运动轨迹的科学探索:通过在铁饼内安装传感器、设计公式算法、获取专业运动员实践数据等步骤完成了实验。

  整个过程中,他遇到很多困难,比如数据采集和处理非常繁琐,传感器经常失去联系。受制于误差对数据的影响,他设计了一种方法来提取和处理数据,但精度并不理想,还受到过质疑。

  “不过我并没有就此终止研究,而是通过阅读文献和分析、与教练员和运动员交流,了解到铁饼飞行本质就是抛物线,我坚持了自己的想法,最后根据实验结果验证了自己模型的准确性。”李仕嘉说,这个实验解决了铁饼训练痛点,可以节省人工、提高训练效率。

  “一定要坚持下去”——英才计划专家咨询委员会主任、中国科学院院士王恩哥这样勉励中学生做科研。

  “我学了一辈子物理,中间好几次别人提醒我,你要赶快改行,但尝试了几个领域我都没有转行。”王恩哥分享了自己的科研故事,他说:“之所以觉得做物理好,就是因为物理往往把最复杂的问题变得简单。把简单的事情做正确,不要认为什么事情都很复杂,人工智能也好,大数据也罢,切忌用复杂的方法,完成一件小的任务。”

  徐天澍告诉记者:“虽然我做科研的道路才刚刚开始,但是能有大科学家的指导,希望这个在我心中播下的科学种子,能渐渐地成长、茁壮长大。”

  “这次科研训练,让我得到了巨大改变,学会按照步骤论证自己的想法,而不是想到哪一步走哪一步。”李仕嘉说。

  湖北省武昌实验中学的钟岩带来发言《我也想“天问”!一个高中生与他的航天梦:地火转移轨道调研》。他对科研的第一印象来自科幻小说,在初中时接触了刘慈欣的《三体》等作品,被其中谈到的社会思考和科研诠释深深震撼,后来又阅读了《空中漫游》《银河帝国》。

  “有时候在回家放学路上看到天上的星星,想到这些星星发出的光都在太空中经历了几十年、上百年的旅程,每一个光子都讲述着宇宙的故事,从那时起我做了一个决定,以后我想成为一个物理学家。”钟岩说。

  英才计划专家咨询委员会委员、中国科学院院士武向平说,未来引领世界科技发展大潮的是科技精英,设立“英才计划”就是瞄准进一步提升青少年的科学素养与基础,发现和培养未来的科学家。

  他寄语青少年,要通过努力使自己成长为引领科技大潮的科技精英,希望青少年能够发挥自己的想象,进行超前思维的探索,“我们不仅要想现在的事,更要想未来的事。”

  谈及这次科研训练的感悟,这些少年英才颇有心得。在江苏省苏州中学学生李令剑看来,收获最大的是团队协作的过程,导师经常举行线上线下的讨论,谈学科知识、谈兴趣方向,对学员沟通能力、协作能力大有裨益。

  湖北省武昌实验中学学生钟岩说:“如果没有参加这个计划,也许我根本就不会开始这个选题研究,不会耐下性子读文献,也不会认识这么多伙伴,这都是我在这个平台上获得的无价之宝。”

  中青报·中青网记者 魏其濛 邱晨辉 

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