“小科學家”們的“天問”
虛質量是否真實存在?
分解—移動—組裝,可以適用于生命體嗎?
如果沒有生命,宇宙還有存在的意義嗎?
這些天馬行空的問題,是世界頂尖科學家·科學T大會上,“小科學家”向頂尖科學家發出的提問,也是他們留給未來自己的問題。
近日,第四屆世界頂尖科學家論壇在上海舉辦,約100名由高中生為主的“小科學家”代表參會。在世界頂尖科學家協會副主席、2013年諾貝爾化學獎得主邁克爾·萊維特、2019年度中國國際科學技術合作獎獲得者雷蒙德·史蒂文斯等科學家的見證下,這些問題被編譯為基因代碼封存,期待未來的頂尖科學家能夠解答。
來自長沙雅禮中學的天成通過視頻連線向萊維特提問:為什么一個小小的化學基團改變就能導致疾病?萊維特解釋說,正如一個字的變化就能改變整句話的意思,一個很小的分子變化就可能會造成很大的差別。
上海華東師大二附中的姬聿佳的問題涉及腦科學的最新進展:最近的研究證明,人腦能夠在一定的外界環境中維持生命功能,并能對外界釋放的電信號刺激作出反應。這是否在一定程度上表明大腦也處于一種受外界特定信號控制的狀態?我們是否可以通過改變信號,來改變我們的心理認知,從而改變行為模式?
史蒂文斯答道,大腦處理信息是最令人興奮的科學領域,目前可以在體外進行細胞和器官的培養,看到所有的神經是如何一起運作的。腦機融合也是近年來的熱門研究領域,科學家們通過不同方式,嘗試實現外部信息與大腦的溝通,以及疾病治療。簡而言之,外部力量可以影響大腦,盡管需謹慎推動這一方面的探索,但從其他方面看它是值得期待的。
在當天論壇的“少年英才交流對話會”環節,多名中學生分享了自己的科研心得,并和多位院士在內的大科學家進行對話。記者注意到,同學們的科研興趣既涉及前沿科學,也與日常生活、文學、體育等方面有關。
來自常州高中的李劉暢同學在觀察家里的寵物狗時,產生了好奇。她提問道:“這個地球并不是人類單獨享有的,還有各種各樣的生物和我們在一起,它們擁有我們無法理解或者超越我們想象的生物智能。像我爸爸的車進小區,我還不知道,我的狗就已經知道了。想問問各位老師,我們在未來的科學研究當中會不會相信生物智能這一方向? 能不能運用各種動物的大腦、動物的眼睛來看世界?”
“你提到的很多其實我們都已經在用了。”中國科學院院士、高分子科學家楊玉良回答說,比如有些傳感器、電子籬就是模擬狗的鼻子“聞”人所聞不到的東西。在機場爆炸物檢測中,用一個設備擦一下就知道人是不是接觸過爆炸物,甚至人摸過炸藥以后用肥皂多次洗手,仍然能檢測到。他表示,動物的各種功能人類都想模擬,但關鍵在于一定要知道它的原理,“到底怎么樣才能達到這個目的,我相信我們都有辦法做到,只是時間問題。”
來自江蘇省南京市金陵中學的李仕嘉,一直想為體育添上科技的翅膀。他熱愛田徑項目,靈感來自在省田徑中心看運動員在室內投擲鐵餅的經歷:鐵餅運動員因為天氣不好,便選擇在室內訓練,但受到場館條件限制,他們只能看動作,很難測量鐵餅投擲的準確距離。
李仕嘉便萌生一個想法:能否找到一種方法,通過投擲鐵餅的情況來預測完整的距離和飛行軌跡?
于是,這名中學生開始了對體育運動軌跡的科學探索:通過在鐵餅內安裝傳感器、設計公式算法、獲取專業運動員實踐數據等步驟完成了實驗。
整個過程中,他遇到很多困難,比如數據采集和處理非常繁瑣,傳感器經常失去聯系。受制于誤差對數據的影響,他設計了一種方法來提取和處理數據,但精度并不理想,還受到過質疑。
“不過我并沒有就此終止研究,而是通過閱讀文獻和分析、與教練員和運動員交流,了解到鐵餅飛行本質就是拋物線,我堅持了自己的想法,最后根據實驗結果驗證了自己模型的準確性。”李仕嘉說,這個實驗解決了鐵餅訓練痛點,可以節省人工、提高訓練效率。
“一定要堅持下去”——英才計劃專家咨詢委員會主任、中國科學院院士王恩哥這樣勉勵中學生做科研。
“我學了一輩子物理,中間好幾次別人提醒我,你要趕快改行,但嘗試了幾個領域我都沒有轉行。”王恩哥分享了自己的科研故事,他說:“之所以覺得做物理好,就是因為物理往往把最復雜的問題變得簡單。把簡單的事情做正確,不要認為什么事情都很復雜,人工智能也好,大數據也罷,切忌用復雜的方法,完成一件小的任務。”
徐天澍告訴記者:“雖然我做科研的道路才剛剛開始,但是能有大科學家的指導,希望這個在我心中播下的科學種子,能漸漸地成長、茁壯長大。”
“這次科研訓練,讓我得到了巨大改變,學會按照步驟論證自己的想法,而不是想到哪一步走哪一步。”李仕嘉說。
湖北省武昌實驗中學的鐘巖帶來發言《我也想“天問”!一個高中生與他的航天夢:地火轉移軌道調研》。他對科研的第一印象來自科幻小說,在初中時接觸了劉慈欣的《三體》等作品,被其中談到的社會思考和科研詮釋深深震撼,后來又閱讀了《空中漫游》《銀河帝國》。
“有時候在回家放學路上看到天上的星星,想到這些星星發出的光都在太空中經歷了幾十年、上百年的旅程,每一個光子都講述著宇宙的故事,從那時起我做了一個決定,以后我想成為一個物理學家。”鐘巖說。
英才計劃專家咨詢委員會委員、中國科學院院士武向平說,未來引領世界科技發展大潮的是科技精英,設立“英才計劃”就是瞄準進一步提升青少年的科學素養與基礎,發現和培養未來的科學家。
他寄語青少年,要通過努力使自己成長為引領科技大潮的科技精英,希望青少年能夠發揮自己的想象,進行超前思維的探索,“我們不僅要想現在的事,更要想未來的事。”
談及這次科研訓練的感悟,這些少年英才頗有心得。在江蘇省蘇州中學學生李令劍看來,收獲最大的是團隊協作的過程,導師經常舉行線上線下的討論,談學科知識、談興趣方向,對學員溝通能力、協作能力大有裨益。
湖北省武昌實驗中學學生鐘巖說:“如果沒有參加這個計劃,也許我根本就不會開始這個選題研究,不會耐下性子讀文獻,也不會認識這么多伙伴,這都是我在這個平臺上獲得的無價之寶。”
中青報·中青網記者 魏其濛 邱晨輝
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