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少年姐妹花，
双双“科学家”。


作者：田亮


美国有许多为中学生设置的科学竞赛，其中3M青年科学家挑战赛的影响力首屈一指，每年的冠军都被各国媒体争相报道。


今年的冠军来了——14岁的华裔少女莉安娜·范（音，原名Leanne Fan）。她的撒手锏竟只是一款廉价耳机！


虽说廉价，但功能很强大：它可以让你一边听音乐，一边治疗中耳炎。


而且人家要的就是廉价，因为这样就可以让所有人都治得起病。

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纽交所敲钟人


莉安娜·范来自美国加利福尼亚州圣迭戈市的西景高中（Westview High School），目前是一名高一新生。


据报道，她研发的这款耳机可以利用机器学习和蓝光来检测和治疗少年儿童的中耳炎。她说，它能预防高达60%的听力损失。 6park.com
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主办方3M介绍，中耳炎是一种高发病，全世界每年感染的数量高达7亿人次，其中2.1万人因此送命。许多感染者是儿童和低收入群体，他们往往不能及时就医，导致炎症很难治愈。


她的发明无疑给亿万患者带来了福音，不仅便宜，只需大约200美元，还方便，患者不用跑医院。因此，她被授予“美国顶尖青年科学家”称号。


“每个人都有平等就医的权利，不管他是谁，他来自哪里，他挣多少钱。我相信我的耳机会是完美的解决方案。”范同学说。


她给耳机取名“芬森耳机”，以致敬医学家尼尔斯·利伯格·芬森，丹麦首位诺贝尔医学或生理学奖得主（1903年）。 6park.com
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正是芬森研制出能杀死细菌的紫外线灯，并在狼疮患者身上进行试验，大获成功。如今，紫外线杀菌技术被广泛应用。


当被问及百年来最喜欢哪项发明时，范同学说，那就是光照疗法。“光照疗法在湿疹、痤疮的治疗上应用也很广泛，是一种不用服药即可杀死细菌或治疗疾病的方法。它具有广阔的应用前景，也启发了我投身耳机项目。”


赢得今年的比赛，她得到了2.5万美元奖金，打算利用部分奖金为耳机申请专利，并对她的耳机进行临床试验。目前，已有实验室愿意帮助她做进一步研究。


她说，将来想成立一家医疗器械公司，向普通人提供他们负担得起的医疗设备。


主办方特意带她到纽约证券交易所转了一圈，让她提前过了一把敲钟瘾。她还在纽交所的留言簿上写下了自己的名字。 6park.com
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姐妹双冠


范同学对科学的喜爱始于6岁那年。当时，她的钢琴老师的教室里摆放着一堆杂志。平时带孩子来上课的家长如果觉得无聊，可以翻一翻这些杂志。


一次上钢琴课间隙，范同学也翻起了杂志，发现一本科学类杂志上有明亮的色彩、生动的图片，就品读了起来。里面的文章对于一个6岁小孩来说，还难以消化，但始终激励着她发现和学习更多的知识。


2019年，范同学11岁，她的姐姐卡拉·范凭借一款液体绷带获得了那年的3M青年科学家挑战赛冠军。 6park.com
· 卡拉·范赢得了2019年度的3M“美国顶尖青年科学家”荣誉。 6park.com
姐姐常和她说起参赛的奇妙经历，比如参赛者都很有想法、科学导师也很耐心，等等。她被深深地吸引，决定也要参加这个比赛。


姐姐当年获奖时也是14岁，研发的纳米银液体绷带，只需在受伤处涂抹即可，用起来十分方便。 6park.com
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据美国相关部门数据，过度使用抗生素已导致抗生素耐药性感染频发，每年美国约有200万人遭到此类细菌感染。如果任由抗生素过度使用，到2050年，这种耐药性极强的“超级细菌”将会导致1000万人死亡。也正是基于这种广泛应用的潜力，姐姐拿奖了。


“最初，我并没有真正打算走科学路线。后来看着她在小培养皿中进行细菌测试，我就觉得这太酷了！我也就这样开始了。我不仅想做我姐姐想做的事，我还想超越她。”莉安娜·范说。 6park.com
· 卡拉·范（左）和莉安娜·范姐妹俩，双双获得3M青年科学家挑战赛冠军。 6park.com
那么自己搞个什么项目好呢？起初，她有3个想法。


首先想到的是生态系统的恶化。“我常常看到树被砍倒，被拉去建房子。实际上，世界许多森林的面积都在缩减，原地建起了农场。这对生态系统是致命的，许多物种会因此灭绝。”


接着，她又想到，滥用化肥导致水体藻类爆发，吸收了水中的大量氧气，导致水体内原有的一些物种生命堪忧，生态平衡遭到破坏。


第三个想法就是治疗耳部感染。这跟自己的经历有关。小时候，她就遭受了耳部感染带来的痛苦，哭喊声整个街区都听得见。她发现，好多小孩去看医生都是因为耳部感染。


她的妈妈也总是受到耳部感染的困扰，还让女儿把精油放进自己耳朵里，但效果甚微。

这些刻骨铭心的经历让范同学选择了第三个想法。


她的父亲大卫·范是一名软件项目经理，为帮助两个女儿搞科研，专门为她们建立了一个家庭实验室。


今年夏天，莉安娜·范向主办方提交了芬森耳机视频，并据此和其他9名参赛者进入决赛。主办方给每人配一名科学导师，帮助他们把想法变成现实。10月，他们展开了角逐。最终，范同学折桂。 6park.com
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常青藤苗子


“青年科学家挑战赛”以前称为“探索频道青年科学家挑战赛”（DCYSC），创建于1999年，5至8年级的学生可以参加。比赛的宗旨是：在对科学的兴趣普遍下降的时代，培养新一代的科学家。


最初，参赛者需通过参加国际科学与工程专业的科学博览会获得资格，并由老师或专业人士提名。2008年，比赛形式更简单了，不再需要提名，学生只需提交1–2分钟的视频剪辑即可参赛。


比赛每年都会选出10名决赛选手与3M的科技导师一起在夏季进行1对1合作，最终评选出冠军并授予“美国顶尖青年科学家”称号。


这个挑战赛吸引了不少有想法的年轻人参加，也激励更多学生萌生自己的创意，范氏姐妹就是这样的例子。


此外，2020年，得克萨斯州弗里斯科市的14岁印度裔少女阿尼卡·切布罗鲁取得了冠军，原因非常硬核：新冠肺炎的一种潜在治疗方法。


在病毒侵染细胞的时候，血凝素蛋白能够帮助病毒进入。她在导师的指导下，找到了一种抑制该蛋白的方法，有助于阻隔病毒侵入细胞。在没有特效药的情况下，这不失为一种可用的治疗方案。 6park.com
· 阿尼卡·切布罗鲁。 6park.com
2021年的冠军得主是来自佛罗里达州的13岁少女萨拉·帕克，她发明了一款设备，可借助人工智能、皮肤电反应、光学体积描记术，通过音乐改善用户的精神健康。她的故事还被写进了中国广东肇庆市高三模拟考试英语试题。


更早期的获奖者，大多还在继续自己的兴趣，有的已经在哈佛大学等名校就读或搞科研。


没有拿到冠军的参赛者，作品也很有意义。比如2022年这届，另一名进入决赛的同学约翰·李，来自佛罗里达州的一名14岁中学生，带来一种改良的制氢方法。


氢气是一种清洁能源，但目前工业制氢过程中多采用化石燃料，这样会产生二氧化碳，污染环境。而李同学带来的这种电气化学制氢法，使用了多种金属催化剂，不产生污染，排放物只有水，实现了用清洁方法生产清洁能源。


其他选手还关注了卵巢癌、自闭症、空气污染、土壤结构、新能源汽车等，理念可谓相当前卫。


亭亭少年，未来可期。