“小科學(xué)家”們的“天問”
虛質(zhì)量是否真實(shí)存在?
分解—移動(dòng)—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(xué)家·科學(xué)T大會(huì)上,“小科學(xué)家”向頂尖科學(xué)家發(fā)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(xué)家論壇在上海舉辦,約100名由高中生為主的“小科學(xué)家”代表參會(huì)。在世界頂尖科學(xué)家協(xié)會(huì)副主席、2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主邁克爾·萊維特、2019年度中國(guó)國(guó)際科學(xué)技術(shù)合作獎(jiǎng)獲得者雷蒙德·史蒂文斯等科學(xué)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(xué)家能夠解答。
來自長(zhǎng)沙雅禮中學(xué)的天成通過視頻連線向萊維特提問:為什么一個(gè)小小的化學(xué)基團(tuán)改變就能導(dǎo)致疾病?萊維特解釋說,正如一個(gè)字的變化就能改變整句話的意思,一個(gè)很小的分子變化就可能會(huì)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(xué)的最新進(jìn)展:最近的研究證明,人腦能夠在一定的外界環(huán)境中維持生命功能,并能對(duì)外界釋放的電信號(hào)刺激作出反應(yīng)。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(hào)控制的狀態(tài)?我們是否可以通過改變信號(hào),來改變我們的心理認(rèn)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(xué)領(lǐng)域,目前可以在體外進(jìn)行細(xì)胞和器官的培養(yǎng),看到所有的神經(jīng)是如何一起運(yùn)作的。腦機(jī)融合也是近年來的熱門研究領(lǐng)域,科學(xué)家們通過不同方式,嘗試實(shí)現(xiàn)外部信息與大腦的溝通,以及疾病治療。簡(jiǎn)而言之,外部力量可以影響大腦,盡管需謹(jǐn)慎推動(dòng)這一方面的探索,但從其他方面看它是值得期待的。
在當(dāng)天論壇的“少年英才交流對(duì)話會(huì)”環(huán)節(jié),多名中學(xué)生分享了自己的科研心得,并和多位院士在內(nèi)的大科學(xué)家進(jìn)行對(duì)話。記者注意到,同學(xué)們的科研興趣既涉及前沿科學(xué),也與日常生活、文學(xué)、體育等方面有關(guān)。
來自常州高中的李劉暢同學(xué)在觀察家里的寵物狗時(shí),產(chǎn)生了好奇。她提問道:“這個(gè)地球并不是人類單獨(dú)享有的,還有各種各樣的生物和我們?cè)谝黄,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(jìn)小區(qū),我還不知道,我的狗就已經(jīng)知道了。想問問各位老師,我們?cè)谖磥淼目茖W(xué)研究當(dāng)中會(huì)不會(huì)相信生物智能這一方向? 能不能運(yùn)用各種動(dòng)物的大腦、動(dòng)物的眼睛來看世界?”
“你提到的很多其實(shí)我們都已經(jīng)在用了。”中國(guó)科學(xué)院院士、高分子科學(xué)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(jī)場(chǎng)爆炸物檢測(cè)中,用一個(gè)設(shè)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(cè)到。他表示,動(dòng)物的各種功能人類都想模擬,但關(guān)鍵在于一定要知道它的原理,“到底怎么樣才能達(dá)到這個(gè)目的,我相信我們都有辦法做到,只是時(shí)間問題。”
來自江蘇省南京市金陵中學(xué)的李仕嘉,一直想為體育添上科技的翅膀。他熱愛田徑項(xiàng)目,靈感來自在省田徑中心看運(yùn)動(dòng)員在室內(nèi)投擲鐵餅的經(jīng)歷:鐵餅運(yùn)動(dòng)員因?yàn)樘鞖獠缓,便選擇在室內(nèi)訓(xùn)練,但受到場(chǎng)館條件限制,他們只能看動(dòng)作,很難測(cè)量鐵餅投擲的準(zhǔn)確距離。
李仕嘉便萌生一個(gè)想法:能否找到一種方法,通過投擲鐵餅的情況來預(yù)測(cè)完整的距離和飛行軌跡?
于是,這名中學(xué)生開始了對(duì)體育運(yùn)動(dòng)軌跡的科學(xué)探索:通過在鐵餅內(nèi)安裝傳感器、設(shè)計(jì)公式算法、獲取專業(yè)運(yùn)動(dòng)員實(shí)踐數(shù)據(jù)等步驟完成了實(shí)驗(yàn)。
整個(gè)過程中,他遇到很多困難,比如數(shù)據(jù)采集和處理非常繁瑣,傳感器經(jīng)常失去聯(lián)系。受制于誤差對(duì)數(shù)據(jù)的影響,他設(shè)計(jì)了一種方法來提取和處理數(shù)據(jù),但精度并不理想,還受到過質(zhì)疑。
“不過我并沒有就此終止研究,而是通過閱讀文獻(xiàn)和分析、與教練員和運(yùn)動(dòng)員交流,了解到鐵餅飛行本質(zhì)就是拋物線,我堅(jiān)持了自己的想法,最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了自己模型的準(zhǔn)確性。”李仕嘉說,這個(gè)實(shí)驗(yàn)解決了鐵餅訓(xùn)練痛點(diǎn),可以節(jié)省人工、提高訓(xùn)練效率。
“一定要堅(jiān)持下去”——英才計(jì)劃專家咨詢委員會(huì)主任、中國(guó)科學(xué)院院士王恩哥這樣勉勵(lì)中學(xué)生做科研。
“我學(xué)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(gè)領(lǐng)域我都沒有轉(zhuǎn)行!蓖醵鞲绶窒砹俗约旱目蒲泄适,他說:“之所以覺得做物理好,就是因?yàn)槲锢硗炎顝?fù)雜的問題變得簡(jiǎn)單。把簡(jiǎn)單的事情做正確,不要認(rèn)為什么事情都很復(fù)雜,人工智能也好,大數(shù)據(jù)也罷,切忌用復(fù)雜的方法,完成一件小的任務(wù)!
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(xué)家的指導(dǎo),希望這個(gè)在我心中播下的科學(xué)種子,能漸漸地成長(zhǎng)、茁壯長(zhǎng)大!
“這次科研訓(xùn)練,讓我得到了巨大改變,學(xué)會(huì)按照步驟論證自己的想法,而不是想到哪一步走哪一步!崩钍思握f。
湖北省武昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)的鐘巖帶來發(fā)言《我也想“天問”!一個(gè)高中生與他的航天夢(mèng):地火轉(zhuǎn)移軌道調(diào)研》。他對(duì)科研的第一印象來自科幻小說,在初中時(shí)接觸了劉慈欣的《三體》等作品,被其中談到的社會(huì)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(guó)》。
“有時(shí)候在回家放學(xué)路上看到天上的星星,想到這些星星發(fā)出的光都在太空中經(jīng)歷了幾十年、上百年的旅程,每一個(gè)光子都講述著宇宙的故事,從那時(shí)起我做了一個(gè)決定,以后我想成為一個(gè)物理學(xué)家!辩妿r說。
英才計(jì)劃專家咨詢委員會(huì)委員、中國(guó)科學(xué)院院士武向平說,未來引領(lǐng)世界科技發(fā)展大潮的是科技精英,設(shè)立“英才計(jì)劃”就是瞄準(zhǔn)進(jìn)一步提升青少年的科學(xué)素養(yǎng)與基礎(chǔ),發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)未來的科學(xué)家。
他寄語青少年,要通過努力使自己成長(zhǎng)為引領(lǐng)科技大潮的科技精英,希望青少年能夠發(fā)揮自己的想象,進(jìn)行超前思維的探索,“我們不僅要想現(xiàn)在的事,更要想未來的事!
談及這次科研訓(xùn)練的感悟,這些少年英才頗有心得。在江蘇省蘇州中學(xué)學(xué)生李令劍看來,收獲最大的是團(tuán)隊(duì)協(xié)作的過程,導(dǎo)師經(jīng)常舉行線上線下的討論,談學(xué)科知識(shí)、談興趣方向,對(duì)學(xué)員溝通能力、協(xié)作能力大有裨益。
湖北省武昌實(shí)驗(yàn)中學(xué)學(xué)生鐘巖說:“如果沒有參加這個(gè)計(jì)劃,也許我根本就不會(huì)開始這個(gè)選題研究,不會(huì)耐下性子讀文獻(xiàn),也不會(huì)認(rèn)識(shí)這么多伙伴,這都是我在這個(gè)平臺(tái)上獲得的無價(jià)之寶!
中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 魏其濛 邱晨輝
(責(zé)任編輯:支艷蓉)