丘獎物理解析 | 自制“微縮宇宙”、探索天體運動規律，物理銅獎作品有哪些過人之處？

物理學是現代科學技術發展的基礎，它對現代生命科學、材料科學、機械工程、通訊、航空航天等領域產生了重大影響。物理學還提供了理解自然世界的方法論和世界觀。

美國的物理研究水平強大、成果豐富，一直以來都是申請的大熱門之一。對于喜歡物理的學生來說，如何在申請時讓招生官看到自己對物理的熱愛與堅持、在物理領域的鉆研與認知是非常重要的。

擁有一段高含金量的科研賽事經歷，能為自己樹立飽滿的申請人設，還能用這段經歷豐富自己的文書。每年的丘成桐中學科學獎就是一個很好的舞臺。

去年，來自北京大學附屬中學的三位中學生摘下了丘獎物理銅獎 ！能從眾多優秀項目中脫穎而出，他們的研究到底有怎樣的過人之處？

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從二維世界看物理的本質

研究這個課題，源自三位同學對科技館中固體凹陷曲面上小球和硬幣運動的思考。他們設想這樣的固體曲面可以由重物在具有彈性的膜或者網上擠壓形變得到。

他們查閱了大量文獻，發現前人已經在此基礎上開展了一些研究。為了區別于前人，三位同學把重點聚焦在討論單一“天體”的運動。他們希望利用常見的彈性體，去理解愛因斯坦所謂的物質讓時空彎曲、用形變的彈性體去模擬形變的“時空”。

以此為靈感，他們將一張二維的彈性薄膜用長尾夾固定在直徑一米的鐵環上，通過在薄膜中心放置鐵球的方式在上面施加力的作用，從而使薄膜彎曲，形成“微縮宇宙”。

三位同學探索了二維引力世界中“天體”的運動規律，并與三維世界的真實引力支配下的天體運動進行對比。通過實驗定性分析了二維世界引力勢中天體的運動，得到了一些普遍規律。
三位同學遞交的丘獎論文

“物理的本質是很難隨便看得到的。我們想用普通的、二維的、直觀的方式模擬出來，讓更多人了解。”在頒獎典禮上，學生們說道。“我們的項目從三月份就開始準備了，暑假期間也投入了大量時間，用來做實驗、分析數據和寫報告。”

談及參加丘獎的經歷，三位同學一致認為自己的收獲頗豐。通過丘獎，他們學會了如何準備答辯、撰寫英文論文；使用Mathlab、Tracker等軟件做軌跡分析等。

對于學生們來說，參加丘獎是一段寶貴的經歷，他們也將以此為新的起點，繼續努力，不斷在學術之路上鉆研和攀登。

*以上信息來源于丘獎官網

近年的丘獎物理賽道“偏愛”什么樣的研究？上述物理銅獎作品又能帶給未來的參賽者怎樣的啟發？聽聽翰林有方老師是怎么說的！

Dr.Wu / 翰林有方學術-教學教研主管
· 加州大學與華東理工大學重點聯合培養博士；
· 發表SCI論文16余篇；
· 帶領10+學生晉級ISEF決賽，并斬獲哈佛、斯坦福、MIT等TOP美本Offer。

我們團隊分析了近幾年所有賽區、學科的丘獎獲獎論文。就物理學科來說，這幾年的獲獎風格相對穩定，組委鼓勵學生從生活中發現問題，通過理論分析和實驗檢驗（如果有家庭實驗，將更加吸引評委），得到一定的結論。

今年丘獎物理金獎項目，作者們利用改造過后的家用微波爐來進行相關實驗；銀獎作品《探究粘稠液體墜落中的形變與卷積現象》，作者們在家中的客廳中搭建實驗設備進行實驗觀測。

這些看似生活化、沒有那么“高大上”的研究課題，不僅完美切合中學生的身份，還能體現物理學的真正意義：利用物理工具解釋我們看到的現象。

這些源自于生活的科學問題，邁出了探索未知世界的步伐。在晦澀的學術世界中，學生在用自己的觀察和思考點亮一個又一個火花，這些都是他們能在丘獎中獲獎的重要原因。

4月15日，丘獎組委正式公布了今年內地賽區的賽程，還不了解時間線的家長可以看下《2022丘獎內地賽區報名指南》。

從三位獲獎學生的分享中也可以看出，丘獎需要預留較長的備賽時間，他們的項目能夠準備的如此完善，和他們寬裕的準備時間密不可分。

現在正是備賽丘獎的黃金時機！我們在之前的推文也提到，從現在開始每周投入4-6小時，持續4個月（受具體項目、學生基礎等因素影響，投入時間將略有出入），是比較合理的備賽時長。

按參賽時間來推導，亞洲賽區備賽的開始時間建議不晚于4月下旬；內地、海外賽區建議不晚于5月中旬，若是5月下旬才開始準備，要做好每周投入8-10小時的準備。盡早定題、盡早開始，方能預留充足的時間打磨項目、準備答辯！