来源:中国青年报 | (2021-12-20  07版)

将两颗葡萄放进微波炉里加热，会引发爆炸？一条科普短视频引起了南京金陵中学胡馨元、余星瑶、陈昭融三名高中同学的兴趣。

“我们一开始并不相信。但老师告诉我们，这是一种物理现象，（实验）成功的话就会出现炫酷的等离子火花。”余星瑶说。

于是，这个由葡萄引发的科学现象，成了三名同学的研究课题。经过实验研究、理论分析，他们交出了一份关于“葡萄的等离子现象”的科学论文，在刚刚落下帷幕的第十四届丘成桐中学科学奖比赛（以下简称“比赛”）中斩获物理金奖。

长期以来，人们印象里的中学生总是背着大书包，在学校和家的两点一线中穿梭，似乎只知道埋头学习。如今，一些中学生在生活中思考科学问题，迈出了探索未知世界的步伐，在晦涩的学术世界中，他们正在用自己的观察和思考点亮一个又一个火花。

玩转“小生活”背后的“大科学”

“两颗葡萄引发的科学问题”并没有那么简单。在确立这一研究目标后，三名“科研工作者”经历了无数次的失败。

“一开始，我们买了台微波炉，买了一些葡萄就准备做实验了。结果发现总是不成功，因为我们不知道微波炉要调到什么样的温度，也不知道葡萄之间要间隔多远。”胡馨元说。

要达到实验的效果，就连葡萄的选择也有门道，甚至盛放葡萄的器皿，两个葡萄之间的距离都需要精确计算。在物理老师的指导下，三名同学的“科研路”距离成功越来越近。

终于有一天，理想中的等离子火花出现了，三个人激动得大叫起来。胡馨元回忆道，“从开始到实验成功，我们用了几个月的时间。实验和探索的过程非常有趣，经常是切葡萄、量尺寸、调微波炉、录视频、观察现象，不知不觉就是一整天。”

实验成功并不代表课题的完成，在这之后，同学们又开始紧锣密鼓地查资料、写论文。最终，三名同学的成果从比赛中脱颖而出。

在日常生活中，旧衣物无处不在，这引起了北京二中国际部高三学生刘翼鹤的注意。

从初中开始，他就留意生活用品回收的问题。“我观察到，一般的小区可能会有回收废品的地方，但是很少有回收旧衣物的地方。这些旧衣物怎么才能再利用呢？我查阅了很多资料，向很多相关老师咨询，后来想到用一种化学方法将废旧衣物进行循环利用，让它们变为‘新衣服’。”刘翼鹤说。

研究的过程需要大量的实验和理论学习，从高二开始，刘翼鹤把自己所有的课余时间都用在了这一课题上。“甚至没有了刷手机的时间。”他笑着说。

最终，这项名为“通过化学方法回收废旧涤纶织物”的研究夺得了比赛化学银奖。刘翼鹤表示，目前获奖的只是其阶段性成果，他的下一步目标是申请专利并争取量产，“未来，我也希望自己可以在化学或生物的道路上继续学习。”

在社会问题中交出“中学生方案”

在社会问题中，一些中学生不仅善于发现问题，还试着用自己学到的知识解决问题。

来自北京师范大学实验中学的曾韵霏是一个自带“国际范儿”的女孩。从初中起，她就参与学校里的“模拟联合国”，关注全球气候变化问题。最近，她更是将研究角度聚焦到当下热门的电动车领域。

“上了高中后，我开始和老师学习一些有关绿色经济的问题，后来我们家正好要买车，我了解到了关于电动车的有关政策。一些电动车价格便宜是因为有政府补贴。但我认为这不是一个长久之计，未来应该用别的方式帮助电动车适应市场，真正推动环境保护和绿色发展。”曾韵霏说。

于是，曾韵霏开始学习相关政策背景、数学和经济学理论等多方面的知识，历时几个月，最终完成了一篇名为《税收政策和碳排放额度：传统内燃机车管制理论》的论文，并夺得了比赛经济金融建模金奖。

这两年，新冠肺炎疫情打乱了很多人的生活节奏，来自山东省实验中学的解天佑深有体会。

“我的妈妈在齐鲁医院工作。疫情发生时，他们医院有很多医生去武汉支援。我在聊天中发现了一个问题，医院和隔离区需要大量的消杀工作。这项工作，机器人作业总是比人工作业要安全一些。”解天佑说。

那么，如何实现机器人代替人工进行消杀呢？

解天佑发现，目前很多机器人的硬件是比较完善的，但软件系统还有提升的空间。机器人在进行消杀工作时，应该去哪些房间，如何进行路线规划，都需要一个高效的软件进行调度安排。

“这里面有两个问题，一个是优化调度问题，一个是路径规划问题。”解天佑说。

说干就干，解天佑和同学刘至理一起，利用自己学习的计算机知识，为这些机器人设计模拟路线软件。

这并没有那么容易。刘至理发现，自己曾经学过的编程软件并不能满足设计需求。

“我们在学校学的是Java，但能实现我们想法的是Python，因此我们需要重新学习。我们一边问老师同学，一边在网上学习教学视频，终于把这个软件做出来了。”刘至理说。

最终，两人合作完成的《隔离病区多消杀机器人作业优化调度与路径规划》获得了比赛计算机类银奖。两名同学表示，在抗击疫情的过程中，每个人都在贡献自己的力量，作为学生，他们同样希望可以用自己学到的知识，为抗疫作出一些贡献。

在科学世界里熠熠发光

谈及自己的研究项目，来自华南师范大学附属中学的刘子灏说出的内容让人“不明觉厉”：“我提出了素数定理一个新的证明方法。利用在积分下取微分的方式来处理logζ(s)在s=1处的留数积分，这是一个更加直接的素数定理解析证明。”

这篇论文从提出问题到完成只花了一个星期的时间，但在这之前，刘子灏在解析数论领域已有一年多的学习、探索和积累。从去年6月起，他就先后阅读了不少国际知名数学家的著作。

“在学习过程中，我发现前人对素数定理的证明都使用切比雪夫函数作为工具。好奇心驱使我寻找其他方法。”刘子灏说。

在某内容平台上，刘子灏将自己整理的《读懂黎曼猜想》系列文章陆续发表出来，他本人也成为该平台“大V”，拥有3万粉丝。

今年4月的一个晚上，刘子灏在教室做数学推导，突然灵感闪现，找到了这个证明素数定理的新方法。他在网上初步搜索，发现此前尚未有人使用过这一方法，紧接着他又进行了更大规模的文献检索，最终确定这是一种新方法。

“于是我用一周时间写成了论文，之后请一位解析数论教授审阅，获得认可。知网查重的结果是0重复率，这也让我对工作的原创性充满信心。我还把论文投给了2021年国际数学与应用数学国际会议期刊，并被录用。”刘子灏说。

总决赛时，刘子灏的方法引起了清华大学数学科学中心主任丘成桐院士的注意。

“丘先生问我，对黎曼猜想研究中的数值方法是否了解？一年以来我在解析数论领域里阅读了诸多文献，我感觉自己回答得很好。”刘子灏说。

获奖后，这些熠熠发光的“科学少年”并没有停下自己前进的脚步。

刘至理说：“一开始，我最感兴趣的是数学，解天佑最感兴趣的是物理。高中以后，我们发现，无论什么学科，计算机都是一个非常棒的工具。未来，我们都会往计算机方向继续深造。”

曾韵霏表示，这次的研究只是一个阶段性成果，她也将就这一研究深化下去，完善变量和函数。未来，曾韵霏打算出国深造，她的目标是美国斯坦福大学。

“我非常关心气候变化、低碳经济与绿色发展。此次获奖向我们传递了科学家对全球气候变化的高度重视。希望越来越多的中学生关心环境保护，学习相关知识，为社会作出贡献。”曾韵霏说。