2020级英才计划物理学科学员,就读于重庆市第十一中学,师从重庆大学周小元教授,完成课题为“抗反射膜原理的探究”。

回首:科学的热情


【资料图】

一年的时间过得很快,但却在我心里留下不可磨灭的印记。英才计划究竟带给我什么?我思索着。

它带给我一个平台。在这里为那些奇思妙想搭建了一个平台,让我的创意不止存在于脑海,更能付诸实践。

它带给我一个环境。指导我们的导师都是相关领域的翘楚,在这样的科学家身边成长,很难不被其严谨的治学风格所感染。

但我更想说,它带给我的是一颗种子。一颗科学的火种,它点燃了我对科学的热情。

在这个将长大而未长大,将成熟而未成熟的年纪,我们总是对未知充满了好奇,总想去探索,总想去发现,但有限的条件束缚了我们的想法。英才计划所做的就是解放我们的思想,呵护我们心中对于科学的热情,让这团火慢慢成长,慢慢勃发,让星星之火燎向科学的原野。

同时,英才计划所做的就是帮我们扣上人生的第一粒扣子,也让我们获得了远比知识更为重要的东西——科学的热情,或者说对未知的热情。

历程:热情浇灌的种子

◎ 初识

报名伊始,英才计划于我既陌生又遥远。面试时,老师们向我提出了一系列问题,有一个问题让我深受触动——你真正感兴趣的是什么方向的研究?我以前从未思考过类似问题,只是凭着一腔热民情做事,这个问题在我心中悄然埋下思考的种子。

第一次前去参观大学实验室,我感到陌生与好奇。丰富多样的实验仪器呈现在我面前,使我迫不及待在实验中使用它。

◎ 开始

确定课题时,因为对光学及摄影比较感兴趣,于是我选定了一个与光学相关的课题——抗反射膜。所谓抗反射膜也就是相机镜头表面的涂层,可以有效降低反射率,提高成像质量。但是,涂层是透明的,镜头却大多呈现紫色发光,这引发了我的疑惑,也成为我探索的方向。

第一步自然是搜集文献,寻找线索。阅读文献后发现自己的知识储备远远不够,于是找到普通物理的光学教科书阅读。同时,我向老师汇报课题时,老师们也推荐了部分书目。阅读过程中,遇到不理解的情况,我会尝试寻找相关内容的网络课程加以理解,也会向导师积极寻求帮助。

相关知识补充完整后,我开始精读部分文献,最终选定了研究方法。与我的研究最为相关的是一篇硕士论文,文中主要运用Matlab仿真模拟了抗反射膜的反射过程。基于此,我选择同时运用数值模拟与理论推导来研究这一问题。随后,通过网络教程自主学习了Matlab以及Mathematica。

◎ 封闭

正在研究进行到中程,一场突如其来的新冠疫情打乱了所有的安排。大学封闭式管理,实验室无法进入,导师也无法当面指导课题,我只好通过微信与导师联系。在运用数值模拟工具时,因为从未有过使用经验,遇到了很多问题,也只好通过博客论坛解决。

在使用Matlab过程中,我萌生了对新冠病毒传播建模的想法,便开始阅读相关文献。我惊奇地发现病毒传播过程中竟然有统计物理的影子,这种从宏观角度建模的思想引起了我的极大兴趣。

◎ 解决

在高一暑假将要结束时,我顺利完成了课题。通过建立波动方程求解了光在抗反射膜上的反射过程,并用数值模拟方法估计了抗反射膜吸收的光的波长范围,结合光的色谱解释了抗反射膜呈现紫色的原因——抗反射膜材料对紫光的吸收率较低。

另一项研究新冠病毒传播的课题,我选择SEIR-H模型建模,用Mathematica进行公式推导,Matlab进行数值模拟,分析了不同防疫措施对病毒传播的影响。

◎ 盛典

完成课题后,我进入高二。得益于英才计划提供的平台,我获得了参加第二届世界顶尖科学家论坛的候选资格。主办方要求提供课题报告及视频讲解,我便趁此机会完成了2篇论文的写作,因为涉及到公式输入,自学了Latex。

审核通过后,我怀着激动与些许未知启程前往上海。

在英才计划学员交流会中,我们与怀进鹏院士、武向平院士等顶尖科学家深入交流。在接下来的大会中,我更是见到了众多诺贝尔奖得主,听了几位科学家的讲话,或关于研究领域,或关于科学往事,都给我以极大的触动。

◎ 尾声

完成年度评议后,英才计划培养告一段落,但它给我的影响却远未结束。

诚如前文所言,英才计划带给我的是科学的种子,是一种探索的乐趣。从相机镜头反光这一生活中的现象,通过阅读文献,学习课程逐步掌握解决问题所需的知识,再根据研究方案选择工具,自主学习相关工具,最后再来解决问题。我觉得真正宝贵的财富都在过程中,最后完成的课题反而显得不那么重要。

中学生并不能完成突破性课题,这是客观事实。但我想英才计划设立的目的并不仅仅着眼于实质的科研产出,而更加关注中学生在科研实践中所习得的能力与知识,或者说其目的在于回答一个命题——如何给中学生种下科学的种子?

体悟:多问多做

现在回过头来反思,我想用两点作结。

其一是多问。

问的范围绝不仅限于师长同学,网络、书本、文献都可以是问的对象。有什么疑问应当大胆地提出,哪怕它看似可笑。科学就是由无数问题推动的,一部科学史就是一部问与答的历史。发问的起点,我认为是好奇。

乔布斯在对斯坦福大学的毕业生演讲中说,Stay hungry,Stay foolish。好奇心可以被磨灭,也可被培养,保持好奇心这棵嫩苗不夭折、不衰竭最好的办法是常怀谦虚之心。只有自知无知,才能永远求知;只有自知无知,才会保持对身边一切的新奇。

我好奇、我发问、我求解、我知道、我快乐。不必因为害怕没面子而不发问,对于不能理解的事物,保持开放和敬畏的心态,不要放弃任何机会去理解它,真正地去体验它,无限靠近它。毕竟,比起获得新知的喜悦,面子真得不算什么。

其二是多做。

不要成为一个空想家,要做一个实干家。想都是问题,做才是答案。有了想法就要去行动,努力把知识变成你的常识。

要敢于去实践。实践是认识的源泉,人的正确认识只能从实践中来,各种知识都是人们直接经验或间接经验的总结。

“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”光有书本知识是不够的,还要在实践中学习感悟才行。知识与能力不能画等号,书本知识与实际能力没有绝对的因果。想到了一个点子,就要立刻去实践。

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