从“手搓”探空飞机到破解演化奥秘，中国高中生闯入高水平科研

高中生做科研的专业程度可能已经超出你的想象。在10月30日举行的2026世界顶尖科学家论坛主题活动“未来科学家大会”上，约150名青少年与全球顶尖科学家面对面交流，一起讨论未来科学的关键议题。6名中学生代表展示了他们的研究成果：从高空探测工程到人类智力演化的基因奥秘，从日常生活痛点到特殊人群的医疗照护，他们的科研项目展现出惊人的专业水平与想象力。2026世界顶尖科学家论坛主题活动“未来科学家大会”现场。图片由主办方提供从探空飞机到演化奥秘青藏高原被称为“世界屋脊”和“亚洲水塔”，其热力与动力作用直接影响亚洲季风、全球大气环流乃至气候变化。青海省的沱沱河气象站通常在每天早晚放飞两次探空气球，上面的气象探空仪会记录高空温度、湿度、气压和风向等数据。西宁市第二中学学生孔一宸发现，全球每年有数十万次探空仪发射，其中超过80%的设备是一次性使用并被丢弃的，每年造成上亿美元的损失。散落的电子元件和电池难以降解，对海洋和陆地野生动物造成了严重威胁。西宁市第二中学学生孔一宸在演讲中介绍他设计的可回收探空滑翔机。图片由主办方提供为了解决这个问题，孔一宸想到可以用可回收的小型滑翔机把记录着数据的仪器带回来。但是，要让轻小的滑翔机从两三万米的高空、在零下几十摄氏度的极寒和强风切变中返回地面，传统的固定翼设计往往力不从心。他从NASA早期的研究中汲取灵感，采用了一种极为罕见的“斜翼”（oblique wing）气动布局。通过旋转机翼改变翼展和面积，利用原本被视为缺陷的气动耦合效应来实现无副翼控制。同时，为了适应平流层的极端环境，他自己设计了带有主动加热功能的六层PCB电路板，实现了100公里以上的低功耗远距离通信。孔一宸带着他的原型机在沱沱河气象站进行了多次放飞测试。目前，他的第四代滑翔机正在研发中，并已申请发明专利。上海市世界外国语中学高三学生张子墨则关注到了失语症患者这一特殊群体。受奶奶个人经历的触动，她设计了一款可穿戴手环及配套的家人手机端与云端系统，通过监测老人的生理状态进行情感计算，并利用触觉、声音和光感帮助失语者与家人交互。除了工程设计之外，也有学生正在基础科学的领域中探索。上海中学国际部高三学生雷倩的研究更是直接试图回答一个演化生物学的大问题：为什么人类如此聪明？雷倩通过阅读文献发现，灵长类动物之所以比非灵长类哺乳动物聪明得多，核心在于大脑新皮质层的扩张，这得益于神经发生时间的延长以及外放射状胶质细胞的出现。与此同时，科学界还有一个神秘的发现：人类的大脑和睾丸尽管在形态和功能上截然不同，却在所有人体器官中表现出最相似的基因表达模式。既然大脑在演化中经历了神经祖细胞池的扩张，那么睾丸中的精子发生过程是否也有类似的“升级”？雷倩发现了一个比较冷门且未经验证的假说：存在一组尚未被认识的“智力与生殖基因”，共同调控了灵长类动物神经和生殖系统的祖细胞增殖，成为了演化驱动力。这个假说会是真的吗？她首先利用生物信息学方法，在公开数据库中对大脑和睾丸的基因表达进行无监督层次聚类分析。在经历了多次数据库比对无果后，她最终在婴儿期的大脑基因数据和青春期至成年期的睾丸基因数据中，找到了一组高度共表达的基因。这意味着，生殖系统相关基因对智力的影响可能发生在个体发育的早期，是一个演化与发育交织的过程。随后，她在实验室中进行了体外实验验证。通过慢病毒感染等技术将这些基因导入体外培养的人类胚胎干细胞和小鼠精原干细胞中，她成功观察到了神经祖细胞自我更新能力的增强，以及精原干细胞集落数量和大小的显著增加。这一发现不仅为理解人类演化提供了新线索，未来还可能应用于阿尔茨海默病等神经退行性疾病的类器官建模，或作为不孕症诊断的新型生物标志物。教育的分野不可否认，升学是推动许多高中生投身科研的直接动力之一。张子墨告诉记者，出国留学这条路径本身，某种程度上“迫使”学生必须尽早找到自己的方向，“越好的大学可能越希望你有自己的这样一个兴趣，还有一个持续的项目”。但这并不意味着高水平科研只是国际生独有的。上海外国语大学附属外国语学校高一学生刘诚恺告诉记者，他没有出国读本科的计划，但这并不妨碍他对科学探索的兴趣。除了参加化学竞赛之外，今年暑假，他在参加丘成桐数学夏令营时接触到了一个数学问题，尽管已有前人解出，但他依然凭着兴趣找到了一种全新的解法，并以“无限正则树上热核衰减的闭游走分析与谱边缘控制”为题写成了一篇全英文数学论文。上海市实验学校高二年级组长张老师告诉记者，上海“新高考”中的综合素质评价制度已经运行多年。很多高校在录取上海考生时，除了高考分数之外，还会依照比例对学生进行面试，科研活动也会纳入考量。除了升学制度的引导，不少学生也提到家庭的熏陶与支持。张子墨的父亲是一名通信工程师，在如何降低功耗、减少延迟等工程技巧上给了她很多指导。“（父母）对我的工程思维的培养，当我遭遇失败时给予支…