一位12岁科学家的三项天才发明

12岁的佩顿·罗伯逊是一位充满创造力的小科学家,他发明了含可膨胀聚合物的新型沙袋以应对家乡的飓风洪涝,并已拥有三项待批专利,包括高尔夫球保温套和可伸缩辅助轮。他凭借创新思维荣获探索教育3M青年科学家挑战赛冠军,并以”失败是进步”的理念激励同龄人勇于探索。

一位12岁科学家的三项天才发明

12岁的佩顿·罗伯逊(Peyton Robertson)一旦发现问题,就一定会想办法解决。当这位年轻的科学家注意到家乡佛罗里达州劳德代尔堡每年都会遭遇飓风季节带来的洪涝问题时,他便着手研发一种更好的沙袋。

佩顿的沙袋内含一种可膨胀聚合物,干燥时重量轻、便于运输,遇水后则会变成密实的填充物,将沙袋牢牢固定在原位。他还加入了少量食盐——这一设计使沙袋中的溶液比迎面而来的海水密度更大。为了消除沙袋之间容易漏水的缝隙,他还设计了一套互锁紧固系统,在聚合物膨胀时将沙袋紧密锁合。风暴过后,沙袋干燥时会恢复原状,可重复使用。

这款创意十足的沙袋(以及佩顿”从容自信的表达、创新的思维和对科学方法的深刻理解”)为他赢得了极负盛名的探索教育3M青年科学家挑战赛一等奖,他也成为该赛事历史上最年轻的冠军。除了2.5万美元的奖金和与其他决赛选手共赴哥斯达黎加的夏日之旅,他还受到了媒体的广泛关注,包括在《艾伦秀》上的一段可爱亮相。他还申请了开放专利,让其他人可以使用并改进他的设计。

事实上,他目前已有三项专利申请待批。第一项是一款用于维持高尔夫球静止温度的保温套,起因是他好奇为何高尔夫球在寒冷天气里弹跳距离会变短(当时他年仅八岁)。第二项是可伸缩辅助轮,灵感源于帮助妹妹们学骑自行车的创意。如今,已有自行车厂商主动联系他,希望购买这一创意。每当谈起科学,佩顿对周围世界那种无法满足的好奇心便显露无遗。他热爱科学,并非为了科学本身,而是渴望理解这个世界,让它变得更美好。”我把这个世界看作一个充满活力、可以被我改变和影响的地方,”他在《艾伦秀》上说道,”我热爱用学到的数学和科学知识去帮助他人。”

面对如此多变的极端天气,我们希望深入了解这位前途无量的问题解决者。我们通过电子邮件与佩顿进行了交流,探讨他的灵感来源以及下一步计划。第一个问题:

你是如何对科学产生兴趣的?佩顿这样说——

其实,我并不是对科学作为一门独立学科产生了兴趣,而是对我在研究和探索其他事物过程中背后的科学原理产生了兴趣。比如,如果你热爱棒球,不妨思考一下曲球为什么会弯曲。如果你喜欢电影,可以研究特效是怎么实现的。如果你对烹饪感兴趣,想一想微波炉里的光波是如何运作的。

那么是什么让你决定着手改进沙袋的呢?

重新设计无沙沙袋的想法,源于我在南佛罗里达亲历飓风的经历。可膨胀聚合物的概念早已存在,曾被用于制造人造雪,甚至其他无沙沙袋。它吸水后会膨胀。但我设计的关键在于向聚合物中加入了食盐。

你说得轻描淡写,过程中有没有遇到什么挫折呢?

嗯,向可膨胀聚合物中加盐后,聚合物的膨胀程度会减小。所以最大的挑战之一,就是理解、测试并计算出聚合物在暴露于10%盐溶液时的膨胀率,从而能够在沙袋中预先填入正确比例的聚合物和食盐。

你下一个计划挑战的重大项目是什么?

在佛罗里达,柑橘溃疡病会导致树木提前落果。我一直在思考,是否有可能通过类似于给树木进行预防性免疫接种的方式来减少柑橘溃疡病的发生。我也在考虑,能否将水下扬声器技术、回声定位和算法结合起来,帮助引导鲸鱼——比如最近被困在大沼泽地的那些——回归开阔的海域。

你对社区本地问题有如此强烈的关注意识,真是太棒了。对于那些希望参与解决当地问题的孩子,你有什么建议?

首先列出所有影响你所在地区的问题。这些问题往往对你更有吸引力,能够获取更多本地资源,最终也会证明这些问题具有广泛的全球影响力。

有没有一件你掌握的知识,是你希望每个人都能了解的?

失败是一种进步,是整个过程中不可或缺的一部分。无论是科学还是生活,你必须迈出第一步,经历失败,然后不断前行。足球比赛有终场哨声,高尔夫球赛在最后一洞结束。但当你正在钻研某件事情而它暂时行不通时,你只需延长这场比赛——再给你的实验或原型一次机会。

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