25萬美金獎勵給一位美國高中科學學生【官方雙語】【Veritasium真理元素】

到本影片結束時，三位高中畢業生中將有一位獲得25萬美元獎金 為他們原創的科學研究。 事情的經過是，本影片的贊助商再生元公司邀請我前去。 前往華盛頓特區參加雷格納恩科學人才搜尋獎的頒獎晚會。 這是該國歷史最悠久、聲譽最高的高中科學與數學競賽。 由「科學與公眾協會」創立並製作的高年級學生項目。 這裡，40位入圍者獲得了表彰，並公布了前十名獲獎者。 現在他們無法告訴我誰會獲勝，因為連他們自己事前也不知道。 因為學生們不僅僅根據他們項目的實力來評判 而且還包括面試，面試中他們會被問到關於廣泛範圍的極具挑戰性問題。 科學主題。 因此我選了三名學生跟進，進一步了解他們的專案。 說清楚一點，這三位並不是前三名獲獎者，而是我選出的學生。 提前 但恰好我選中的正是獲勝者。 那你能選出勝者嗎？ 讓我們來認識一下候選人。 羅納克·羅伊重新設計了檢影鏡。 那是用來確定眼鏡度數的儀器。 它包含數十片精密玻璃鏡片，因此體積龐大、重量沉重、價格昂貴，設計上也顯得笨重。 這兩百年來並沒有真正改變過。 我想要製作一些東西，你知道的，能適合地球超過一半的地區 人口中，有些人根本無法隨便開車去眼科醫生診所就輕鬆解決問題。 處方箋 那我們能看看嗎？ 沒錯，絕對是這樣。 這是我的孩子。 這是便攜式檢影鏡。 如你所見，它具備液態鏡頭，這正是實際負責更換的部分。 這裡有數十片精密加工的鏡片。 那麼，這種液態鏡頭是如何工作的呢？ 好的，它有一滴極性物質，例如水，還有一滴非極性物質， 像礦物油一樣。 當你在其兩端施加電壓時，該電壓將使極性物質發生偏轉。 實際上改變其形狀，並去擁抱或排斥鏡片的表面。 因此，透過改變氣泡的形狀，你便改變了光線穿過它時的折射方式。 它穿過了兩扇玻璃窗。 因此，你知道，你正在改變鏡頭的焦距。 你開發了一個應用程式？ 是的，我做到了。 你正在查看的螢幕，運行於我智慧型手機上的應用程式，顯示的是一項測試。 繪製圖表並執行演算法來實際計算折射。 我的意思是，那些字實在太小了。 那三片靜態玻璃鏡片能夠使來自於 手機的影像將被投射到虛擬的20英尺距離處。 所以基本上是在模擬那個測試房間，不過你知道的，是透過光學方式。 工作原理是，手機應用程式中有一個演算法正在運行，用以產生 患者用來比較的鏡片電壓對。 為了在兩種鏡片電壓之間切換，患者可以點擊一個按鈕 一副耳機 因此，你可以點擊一次來切換兩者之間的狀態。 當你找到兩者之中較好的那一個之後…… 好的，這樣好多了。 好的，你可以雙擊它，這樣就能告訴演算法了 確實是最佳的，並生成下一組。 哦，我想情況更糟了。 是啊，所以…… 然後我要點擊…… 嗯，是的。 好的，這樣好多了，但還不是我見過最好的。 該演算法將基本上循環執行此鏡頭電壓對產生過程。 這簡直是天壤之別。 這根本不是一個問題。 直到鎖定最適合你的那一個電壓為止。 好的。 好的，那個，或者…… 啊哈！ 是的！ 測試已完成！ 好的，太棒了。 你想知道…… 我真想知道我的視力怎麼樣！ 好的。 因此，我計算出負1.25屈光度，這大致處於大多數人 輕微的近視會導致的狀況。 安娜·哈姆弗雷希望用數學找出隱藏的系外行星。 開普勒太空望遠鏡至今為止是最 prolific 的行星發現者，已偵測到 通過測量它們經過時其母恆星亮度的下降，已發現超過2,000顆系外行星。 在它前面。 但如果行星僅僅從恆星上方或下方經過呢？ 而且，如果那顆行星其實非常小呢？ 當雜訊很多時，那些微小的陰影實在很難去除。 另一個挑戰是開普勒任務僅運行了四年。 這意味著我們的絕對極限是，很難找到耗時更長的東西。 四年的軌道週期。 為了找出開普勒可能錯過的行星，安娜檢視了現有的多行星系統。 並計算了在我們觀測到的行星之間是否還能容納更多的行星 不擾動它們的軌道。 我猜你們這裡已經有某種行星了。 因此，我們將這顆行星稱為X。 那麼這兩行是什麼呢？ 這條線和外側的這條線是一樣的。 這是指你的想像行星能靠近你的外行星有多近。 而這條線就是你的 AXmin。 因此，這取決於你的幻想行星能靠近內側行星多近。 所以是這一行這裡。 我們有這片穩定區域，考慮到我們能放置行星的極端位置。 我們有在那裡能容納的最大質量。 以及這個區域內的任何部分，也就是我們標籤周圍的陰影區域，介於這兩者之間的任何部分 圖形是行星質量與我們可觀察到的行星位置的結合。 嵌入我們已知的兩者之間，並維持系統的穩定。 酷。 是的。 現在每個人會問你的問題是，例如，有什麼能證明這顆行星確實如此 存在於現實中，而不是你隨意捏造的東西？ 因此，我進行研究時所持的假設是，系統將試圖 盡可能地塞入最多的行星。 這稱為緊密行星系統假說。 我們可以在560個位置中安置額外的行星。 所以相當多。 我們究竟該如何實際找到他們呢？ 其中一種做法是進行資料折疊（folding the data）。 所以，假設我們算出一顆行星的公轉週期約為一個月。 假如我們有一整年的資料，並將這些資料分成12份，使其恰好對齊。 對，我們可以讓這些交通信號實際上疊加在一起。 然後我們會得到一個較大的信號，比起那些非常微弱的信號更容易發現。 那種情況很容易被噪音掩蓋。 你想自我介紹一下嗎？ 當然可以。 你叫什麼名字？ 你做什麼？ 我的名字是安賈莉·查德哈。 我是肯塔基州路易斯維爾市杜邦曼紐爾高中的畢業班學生。 這是什麼？ 安吉莉擔心飲用水中的有害污染物。 這是我的砷感測器的原型。 所以你想把水樣放入這個隔間裡。 整個過程從自動化的化學反應開始。 因此，有一堆化學試劑放在水面上方的這個隔間裡。 範例。 因此，第一種試劑是酒石酸。 接下來是一種稱為磷酸一鉀的鹽類混合物。 然後第三個是鋅。 砷是一種元素，從來不會以游離狀態存在，總是與其他元素結合。 基本上，這個化學反應將有助於釋放出所有的砷，然後 砷含量轉化為砷氣體形式的砷氣體。 這基本上是砷最易被檢測到的形式。 之後，當氣體形成後，會有一條試紙覆蓋在上面 在溴化汞中，會因砷的影響而被氧化，隨後顏色發生變化。 所以它實際上是一個漸變的尺度。 如果砷含量非常少，就會變成淺色；如果砷含量多 它變得非常深暗，中間的一切也隨之改變。 因此，我接下來使用一些嵌入式電子設備編寫了一個影像處理演算法。 具體來說，這款裝置稱為 ArduCam。 這只是一個內建的攝影機，本質上攝影機會拍攝那條試紙的影像。 在它變色之後。 然後，它會提取試紙的所有顏色值，並轉換為濃度數據。 因此，我撰寫了一些數學模型，用來實現這種轉換。 然後，拼圖最後一塊是這個裝置。 這是一個稱為 Particle Electron 的微控制器，並連接至這副蜂窩天線。 使資料能即時傳輸至雲端。 那樣做的真正優勢在於，多人能夠存取所收集的資料。 來自一個感測器。 無論是同一社區中想要獲取該資訊與知識的人們 關於他們的水源，或是從事研究的機構人員正在嘗試的問題 要真正學得更多，就要學會測試什麼，改進什麼，以及哪些網站才是真正值得關注的。 工作。 所以那些就是我選擇這麼做的原因。 是時候見真章了。 這幾位高中生中，誰將贏得25萬美元？ 現在我要指出的是，所有40名入圍者每人至少可獲得25,000美元，其中第一名獲得的獎金更高。 10，多於這個數量。 第一名得主，並獲得來自T.C.威廉斯高中25萬美元獎金的獲獎者 在維吉尼亞州阿靈頓，安娜·哈姆弗雷。 恭喜安娜·亨弗雷在本年度雷格納恩科學人才搜尋賽中獲勝。 如果你認識任何優秀的美國高中生，請考慮將此資料轉交給他們。 影片 他們下一個可能就輪到登上那個舞台了。 如果你是一名美國高中生，請考慮一下這些數字。 美國每年約有三百六十萬名學生高中畢業，但只有兩千人 或可申請參加雷格納恩科學人才獎。 這意味著如果你提交你的科學研究項目，獲獎的機率是五十分之一。 至少25,000美元。 在高中時期，你還何時能有這樣一個獲得財務支援的機會並獲得 對你在科學和數學方面能力的認可？ 這個機會可能真的會改變人生。 那麼，邁出下一步吧。 點擊說明中的連結並註冊，以接收有關比賽的最新資訊。 明年起，所有美國高中畢業班學生均可於6月1日起申請。 祝你好運。 現在，來談談安娜的尾聲。 你知道嗎，我問過她，究竟是什麼激勵她一開始從事這項研究的。 她告訴我…… 加州理工學院的一位研究人員曾預測這顆第九顆行星的存在。 你知道研究者的姓名嗎？ 邁克·布朗和康斯坦丁·巴蒂金。 我總是說他的姓。 因此我拿了她的作品給康斯坦丁·巴蒂金看。 當我第一次看到這份作品時，我驚訝於這竟是一位高中生所創作。 是吧？ 我的意思是，這至少是高年級大學部學生的程度。 也許是研究生，對吧？ 我的意思是，那是博士級的學生。 最後，當我那天早上觀看黑洞新聞發佈會時…… 我們已經拍攝到了黑洞的影像。 誰應該在觀眾中提問？ 安娜·哈弗雷 她身上彷彿流淌著科學的血液。 我預期這位天資卓越的年輕科學家未來會有更出色的表现。 安娜，再次恭喜你。