科學疑難的“終結者”

“第三條路徑”

“富蘭克林的風箏實驗有可能發生嗎？”

“潛入水中能保護人不被子彈射中嗎？”

“從高樓掉下的硬幣會砸死地面上的人嗎？”

面對這些疑問，有著各種各樣的解釋。

在小學二年級的時候，黎世倫就常常盯著科學紀錄片《流言終結者》看得津津有味。

“我要自己證明它的真偽。”

對于自小充滿好奇心的黎世倫來說，親自做一回科學疑難的“終結者”，是他的夢想。

認識黎世倫的老師和同學都說，經常不走別人走過的路，是黎世倫的一大特點。

初中課程的學習經常會遇到這樣的題目，例如：

一個救生員要去救一個落水的人，他有兩種路徑可以走……比較這兩種路徑的時間長短，求一個最短的時間。

時間最短的第一條？還是第二條？

很多人的第一反應是在兩個答案中二選一。

然而黎世倫發現，如果救生員通過另外一條路徑走，他可以在更短的時間內到達。這不就有“第三條路徑”了嗎？

黎世倫去問數學老師，老師們告訴黎世倫要運用求導的方法來求出這個結果。原來這種題還能這么算，于是黎世倫學會了求導方法，然后，又順手打開了高等數學的大門。

數學，這個令許多同齡人撓頭的學科，在黎世倫眼里，卻變成了一件“很有趣”的事情，甚至成了他的一種游戲。初中階段， 他已經掌握了一些高等數學的工具與手段，由于成績優異，在中考前的兩個月，他已經被廣東實驗中學的鐘南山科學人才班提前錄取。

奇特的“拋硬幣”論文

好奇心讓黎世倫比同齡人走得更遠。

黎世倫曾經看過一個研究，說的是硬幣有正面和反面，拋擲硬幣是人們做決定時常用的方法。不少著名數學家也做過大量的拋硬幣試驗。人們普遍認為拋擲均勻硬幣正反面的幾率是相等的。

黎世倫想，對于一枚不均勻的硬幣來說，拋擲的結果又會如何呢？他決定用數學證明、計算機模擬、基于圖像識別技術的拋硬幣高速攝像實驗，來研究拋硬幣的公平性。

在研究過程中，黎世倫有過不少失敗的經歷。為了測量硬幣在空中的運動行為，佐證結論，他用高速攝像機捕捉硬幣在空中的飛行狀況。

第一次實驗連續拍了 80 次，費了老半天的工夫，才發現因為日光燈的發光頻率問題，導致有些暗有些亮，難以用軟件捕捉硬幣的邊緣，白忙活一場。

總結教訓后，第二次實驗，黎世倫想辦法避免受到日光燈的干擾。同時每拍 10 次就用電腦檢查一次，最后成功獲取了 120 次高速視頻。

最后，他得出的結論是，不均勻性導致硬幣的運動“更隨機”，最終使得不均勻硬幣反而比均勻硬幣更公平（偏差為 0.235）。

在由中國科協組織的國際青少年科技交流活動遴選冬令營中，黎世倫的這個項目一舉獲得了數學組的全國第一名，獲得了代表中國赴美參加全球總決賽的資格。

說起黎世倫，學校的老師們一臉贊賞：“他現在的數學水平應該已經相當于大學碩士研究生的水平了。”

但“學霸”不意味就是“書呆子”，黎世倫還是一個全面發展，多才多藝的學生。他是班上的籃球隊長；他還在校運會男子 100 米比賽中獲獎；他喜歡音樂，通過了鋼琴等級考試……

世界一流水平

在科學求知的路上，黎世倫并非一帆風順，他曾一度質疑自己的研究對整個數學發展到底有多大的貢獻？

后來，黎世倫想明白了，其實科學的發展就是每一個很小的結論堆積起來。他的研究項目，雖然說現在可能應用并不廣泛，但是將來肯定會有人用到這樣的結論。

走出迷茫的黎世倫，又開始埋頭他的研究。

一次，他聽到了老師講的一個物理小故事：

兩個物理學家從毛細懸浮的實驗中，猜測所有物體都有 4 個平衡位置。于是他們去問兩個著名的數學家 Calabi 與Berger，結果數學家們用微分幾何的知識解答并證明了他們猜測是對的。

聽完這個故事之后，充滿好奇心和不愛走別人走過的路的黎世倫，又坐不住了。他進一步聯想：除圓以外，那什么樣的曲線在每個方向上都能達到平衡？這種曲線具有什么性質？

在黎世倫查找資料的過程中，發現自己的疑問跟一個著名數學家 Fin的疑問是一致的，這個發現讓他很激動，讓他更加有動力循著這個方向去研究。

經過大半年時間的研究，黎世倫寫出了論文《從毛細懸浮物理問題引出的凸曲線》，證明了“從毛細懸浮中發現凸曲線具有等長投影的性質，在這其中，有一種特例是等寬曲線。”

黎世倫終于當了一回科學疑難的“終結者”。

也正是因為這篇論文，黎世倫奪得分量最重的 2016 屆東潤丘成桐科學獎（數學）金獎，成為該科學獎成立以來，唯一一名兩次入圍總決賽的學生，并被獎項發起人丘成桐教授贊許為“世界一流水平”的研究。

（本文已選入廣東高教出版社出版的《不忘初心 行穩致遠——最美南粵少年風采錄》；本文主人公在共青團廣東省委員會等單位主辦的第二屆尋找“最美南粵少年”活動中獲獎）