小学数学名师访谈对话（少年英才对话科学家）

作者 | 耿挺

摄影 | 季俊辉

在10月31日举行的世界顶尖科学家少年英才交流对话会上，不管是中科院院士，还是大学教授，都只有一个身份——“老师”；而与他们对话的是一群真正的学生——一群参与了“英才计划”的中学生。

从研究共享单车的市场博弈，到改善地火转移轨道的梦想；从不同结论的文献中找到科研的方向，到坚持物理研究；从思考人工智能是否能像人一样思考，到中国是否还需要FAST这样的大型科研设施……在少年科学家们分享的科研故事和心得里，在中学生与科学家的一问一答中，中国“少年强则科研强”的未来正在变得越来越明显。

寻找科研的兴趣：

来自身边，或是仰望星空

上海外国语大学附属外国语学校徐天澍说，他对于科学研究的兴趣来自生活的点点滴滴：因为喜欢足球，去研究青少年足球运动；因此疫情影响，做了居民在线购买生鲜的调查；因为住在轨道交通旁边，参与了中科院上海技物所创新实践项目，观测不同滤波器的去噪效果。

在参与了英才计划，得到上海交通大学数学系应文俊教授指导之后，徐天澍再一次把科研的目光放在了身边。他想要运用数学的博弈论理论，通过数理模型研究共享单车行业的不同发展阶段：在发展初期，使用演化博弈模型；在行业成熟期，使用完全信息静态博弈模型。而数学模型清楚地显示，在发展初期，两家共享单车企业采用了降低价格、推出优惠的方式，就能达到恶意竞争的平衡点；在行业成熟期，两家共享单车企业通过提升价格、取消优惠，来实现寡头垄断。“这一结论也是我国共享单车行业的发展现状。”

来自湖北省武昌实验中学的钟岩有一个“找到从地球到火星的航天器最佳转移轨道”的航天梦。“初中时，刘慈欣地《三体》为我打开了科幻的大门，从此一发不可收拾。”这位高中生颇具浪漫色彩地说，“晚上放学回家时，我常常抬头仰望天空，想到来自星星的每一个光子，经过了数亿到数十亿光年的长途跋涉，在我的视网膜上成像，都在讲诉着宇宙的故事。我就做了一个认真的决定，要成为一名物理学家。”

钟岩通过查阅大量文献，分析了地球与火星的运行轨道，同时根据能量最优、能有效节约飞行时间的霍曼转移轨道模型，得出了地火转移需要237天的结论。这与新闻报道中的航天器实际飞行路线的204天，差了一个月。

“难道是算错了？”当钟岩带着疑惑去求教专家时，发现在自己的计算中忽略了天体的引力等参数。“这个探究过程可能比正确的答案更重要。”

寻找科研方向：

不同结论，或是把普通的事做正确

长春吉大附中实验学校的黄子芮曾因为英才计划而进入吉林大学化学系做科研，如今她已经是该系的大二学生。她关注的一个研究内容看上去非常不显眼：当一些化学物质加入到水中，水的体积究竟会变大还是变小。

当她带着好奇去查阅相关文献时，有了一个惊奇的发现：在一篇论文中，氢氧化钠加入水中，水会膨胀；在另一篇论文中，氢氧化钠和氯化钠加入水中，水会收缩。这激发了黄子芮研究的乐趣。

把氢氧化钠加入水中，看体积变化。这是一个看上去很简单的实验，但黄子芮发现，实验室里普通的量筒精度不足以显示精密的变化。她自己设计了一个大肚子、细脖子的特殊量筒，能把水体积的微小变化显示出来。最终，这个特殊量筒让黄子芮发现，“1 1＜1”，氢氧化钠加水，水体积反而减少了。随后，黄子芮又开始研究起这一现象背后的化学键等原因，并在这条道路上越走越远。

“我也是个研究水的人。”中科院院士王恩哥说，“曾有人对我说，水有什么好研究的。但我一直觉得，虽然水很普通，但要把一件简单的事情做正确，却不是一件普通的事情。”

当少年科学家们问起，如何选择科研方向时，王恩哥讲了自己的一个有趣故事。“上世纪90年代初，有人让我改行计算机，我研究了下，发现做不好；到了90年代中期，又有人让我改行生物学，我又去读了下书，心里也不踏实。”他充满智慧地说，“可能我就是个‘笨’人，只能研究物理吧，因为物理就是把复杂的问题变得简单。”

见证科技强国：

需要一个与众不同的想法

“人工智能可以像人一样思考吗？”“是不是还有皮米级芯片？”“中国是否需要FAST这样的大科学设施？”“如何降解塑料？”在对话环节，中学生们向科学家抛出了一连串问题。

“像人一样思考，是人工智能的终极目标。但是目前人工智能还需要向人类要知识，自动化需要向大数据要知识。”复旦大学教授说，“下一步，人工智能还需要落地到更多应用中，人们需要在更多实践中寻找人工智能可以做什么。因此，人工智能研究要心存高远、脚踏实地。”

“基于硅基的传统微电子已经走到了尽头，其物理极限是原子尺寸，也就是十分之一纳米，不能达到皮米级。”复旦大学微纳电子器件与量子计算机研究院院长沈健说，“制约芯片的问题迫切不是尺寸，而是能耗。目前几乎所有微电子都通过操纵电子实现信息载体，未来的原子自旋、量子等可能给微电子带来新的革命。”

“可以肯定得是，中国需要更多的FAST。”中科院院士武向平说，“FAST让中国在特定波段上的脉冲星观测能力达到了世界一流。我们可以用脉冲星取代原子钟，建立更为精确的时间基准。”

“通过寻找可以降解的高分子塑料，解决白色塑料问题，可能不是一个最优解。白色塑料的乱扔是一个社会问题，不应该通过科学来加以解决。”中科院院士杨玉良说，“我们可以通过回收石油化工高分子材料中的能量，让那些废弃不用的塑料发挥新的用途。”

“未来30年里，你们将成为中国走向科技强国的见证者和实践者。” 武向平对现场听得津津有味的中学生们说：“我在FAST给你们留下了1%的观测时间，用于寻找地外文明，只要你们能够提出一个与众不同的想法。”