gpwph03349的部落格

前言  創造奇蹟

第一章  全球最年輕的核融合天才 
第二章  來自印第安的太陽能男孩
第三章  勇敢面對痲瘋病的女孩
第四章  仰望星空的感化院少年
第五章  開朗少女馴馬師
第六章  對抗杜邦的小小環境化學家
第七章  破碎家庭之女 vs. 科學兩人團隊
第八章  讓失聰少女溝通無礙的手套神通
第九章  找出蜂群消失原因的小辣妹
第十章  啟迪自閉兒的才女
第十一章  在家自學，造就出下一個比爾．蓋茲
第十二章  科展中的超級盃
第十三章  得獎者是……

終局  科展結束後，人生才要開始

前言

創造奇蹟

　　活了這麼大把年紀，我終於領悟到一件事情，
　　那就是與事實相比，至今所有科學發現只不過是處於起步階段，尚未成熟。
　　不過，人生中最寶貴的東西就在於此。

—馬克吐溫

　　眼前的蟑螂隻隻如手機般大小，郵局快遞寄來時還活著。

　　十五歲的崔斯坦．威廉斯（Tristan Williams）把一整包蟑螂倒進箱子後，開始在蟑螂背上編號，總共從1號編到20號。他用雞飼料及吃剩的食物餵蟑螂，但卻慢慢發現有一種食物牠們始終不吃，那就是Krispy Kreme牌的甜甜圈。崔斯坦開始納悶起來——難道蟑螂發現這牌子的甜甜圈裡，有某種不為人知的祕密？這個問題雖然值得深入探究，但此時崔斯坦卻有其他要務必須先完成。

　　時值三月，科學展覽會（簡稱科展）競賽季即將展開，有一系列的活動讓各家好手一展高下，對此崔斯坦滿心期待，沒有什麼事能更吸引他。四眼田雞的崔斯坦今年讀高二，他絕頂聰明、卻毫無運動細胞，很小就立志朝科學發展。從幼稚園開始，崔斯坦就經常參加科展競賽，成績極為優異，除了小學五年級那次之外，年年得第一。他究竟有何獲勝祕訣？答案當然是「昆蟲」。

　　崔斯坦在小一時，發現螞蟻非常討厭樟腦的味道，於是發明了樟腦驅蟲劑，成功的讓蒼蠅遠離他妹妹的馬。到了小六，他從書上得知球潮蟲（pill bug）習慣吃含鉛、鎘等有毒化學物，於是進行了一項實驗，證明這種蟲可用來清理有毒廢棄物垃圾場。九年級時，他聽到母親抱怨食物儲藏室裡有麵粉甲蟲出沒，於是想出了利用油瓜當驅蟲劑的辦法。崔斯坦在這方面的聰明才智無與倫比，他的臥房裡擺滿了各種比賽獎盃和藍絲帶。他努力往上爬，在郡級和州級比賽不斷得名；今年，崔斯坦更決心要以他的作品角逐科展的最高榮譽。

　　這次他想利用蟑螂來得名。更明確的說，他想用的是「馬達加斯加蟑螂」。他從書上得知，這種昆蟲有兩大絕活：敏銳的嗅覺、以及受威脅時會發出很大的嘶嘶聲。崔斯坦家位於美國新墨西哥州拉斯克魯塞斯市，離美墨邊境僅八十公里，常可見到警察定期在高速公路及學校查緝毒品。他聽說緝毒犬非常昂貴，每隻須花費兩千千美元來訓練。崔斯坦於是靈機一動，心想可否訓練馬達加斯加蟑螂，讓牠們聞到某些氣味時便發出嘶嘶聲？如果訓練成功，執法單位便可以捨棄昂貴的緝毒犬，改用便宜許多的蟑螂來緝毒。

　　參加科展的天才就是有這種稍縱即逝的絕妙靈感，崔斯坦衷心期待的就是這一刻。然而絕妙靈感只是第一步，崔斯坦必須先解決一連串的棘手難題，他的實驗計畫才有可能著手進行。首先是毒品的使用。他知道爸媽絕不可能同意他私藏大麻，即使純粹用在實驗上也不行。除此之外，依照規定，要在科展上使用非法物品，必須先經過冗長的文書申請作業，獲准後才可使用。為了避免麻煩，崔斯坦想要以其他氣味代替毒品，讓他一樣可以證明他的觀點。想著想著，他不經意看到桌上有一枝墨水筆，隨手拿了起來，打開筆蓋，聞聞筆尖的墨水。「這個味道可以，」崔斯坦心想。

　　他開始精心設計實驗內容，擬定各種參數。一切就緒之後，崔斯坦準備應付下一個更棘手的難題：蟑螂可以訓練嗎？不過凡事總得試試才知道。他決定展開行動。

　　崔斯坦把手伸進箱子，抓出一號蟑螂，放進塑膠碗裡，以防牠跑掉。接著他取下墨水筆的筆蓋，用筆尖在蟑螂前方略微揮動，再以手指戳一下蟑螂，看看牠是否會發出噓聲。崔斯坦不斷揮筆、戳蟑螂，一直重複，想知道蟑螂是否會單純因為聞到墨水的氣味，而發出噓聲。在重複了八十五次之後，一號蟑螂終於學會了，這證明崔斯坦的假設正確無誤。此刻的他，無比興奮，一口氣訓練了二十隻蟑螂，詳實記錄所有結果，並寫了一份報告，說明如何將此發現應用在毒品檢測上。他知道警察不大可能以蟑螂取代緝毒犬，但以往也有一些更奇特的發明獲得重視，他的發現應該也有成功的機會才是。

　　數星期後，崔斯坦在當地一場科展裡公開他的實驗，雖然在會場上沒有引起很大的注意，但卻讓評審留下深刻的印象。結果崔斯坦拿到冠軍，取得進入州級競賽的資格。他後來在州競賽裡同樣獲得勝利。皇天不負苦心人，經過十年的各種實驗之後，崔斯坦終於可以在全國競賽裡大展身手了。

　　《紐約時報》風聞他的實驗後，給了他一個「蟑螂神童」的封號。許多電視台蜂擁到他家，拍攝蟑螂現場發功的畫面。崔斯坦甚至聽說，附近羅沙拉摩斯市（原子彈誕生地）的科學家也採用相同原理，訓練了一窩會聞炸彈的蜜蜂。至此，崔斯坦還必須跨越最後一道障礙，才能在科展圈裡永久留名，那就是搭飛機前往俄亥俄州克里夫蘭市，參加英特爾國際科展。

　　英特爾國際科展堪稱是科展中的超級盃，每年至少吸引五十個國家、超過一千五百位高中生來參加比賽，角逐價值四百萬美元以上的獎品和獎學金。崔斯坦知道英特爾國際科展是科展界裡最頂尖的比賽，競爭想必非常激烈。但一直到真正踏入比賽大廳，在一排又一排的比賽攤位繞了一圈之後，他才赫然發現，他的競爭對手竟然如此厲害。在大廳一角，有位戴眼鏡的女孩展示如何合成一種藥物，來減緩癌細胞的生長。在另一個展示間裡，三位來自巴西的男生，展示一隻類似電影「魔鬼終結者」的生物手臂，現場觀眾為之驚訝不已。在另一個角落裡可以看到，基因改造植物似乎可望徹底解決全球飢餓問題。這些都還只是崔斯坦看得懂的實驗作品。有些參賽作品，例如〈利用P450酵素的交互作用，以擴增內生動情素：誘發動情的創新機制〉，單單是標題就已經讓他暈頭轉向了。

　　看了所有參賽作品後，崔斯坦開始冒汗。與這些堂皇的科學作品相較，他訓練出來的蟑螂根本難登大雅之堂。儘管多年來苦心進行實驗，儘管忍受了同學對他的蟑螂作品百般嘲諷，崔斯坦看來終究要空手而歸了。他根本一點勝算也沒有。

　　真是如此嗎？

　　菁英聚集英特爾科展

　　很多人都參加過科展。實驗培養皿、馬鈴薯時鐘、吸引眾人目光的蘇打火山……這些都是科展會場裡必備的東西。記得小學五年級的時候，我的參展作品是一張硬紙板，上面貼著從家裡後院挖來的小石頭。雖然沒有得名，但我卻對自己的作品感到自豪。當時的夢想是長大之後成為科學家。

　　二十幾年後，我來到紐約當了記者。某天上網時突然看到《紐約時報》的一篇文章，報導崔斯坦以及他訓練出來的嗅毒蟑螂。看到他這麼有創意，努力不懈，且對科展抱持如此崇高的理想，我無比的感動。科展有如高智商學生的「星光大道」節目，讓崔斯坦這樣聰明的小孩有大顯身手的機會。我熱情的為崔斯坦喝采，但更加深入挖掘後，卻很遺憾的發現，英特爾國際科展根本不覺得他值得獲獎。怎麼會這樣呢？這個競賽真是如此嚴酷嗎？

　　二○○九年五月十日，我搭機前往內華達州雷諾市，參加該年的英特爾國際科展。抵達會場後，我閒逛一番，隨即了解為什麼「訓練蟑螂」會落選。在展場上，首先讓我震驚的作品是一座核融合反應爐，它用太陽產生能量的原理來融合原子。往下走幾個攤位，我赫然看到一位學生利用基因改造技術，繁殖出所謂的「智慧毛毛蟲」，牠可是神通廣大，可以做一些跟毛毛蟲完全無關的事。隔壁攤則是一位學生的奈米科技實驗，已獲得五項專利，並且有一家公司捧著一千兩百萬美金準備投資。每參觀一個隔間，我都必須隨時提醒自己，這些實驗的設計者都是「小朋友」，而非大人。許多大人也跟我一樣，看完一個個超現實的三面隔間實驗室之後，莫不留下深刻的印象。

　　南密西西比大學生物科學教授貝利班尼（Larry Bellipanni）四十年來參加過無數科展，專門研究學生的參賽作品。他表示：「科學家多年來無法解決的許多難題，現在正由高中生在解答。」亞利桑納大學醫學院教授耶格爾（Andrew Yeager）擔任科展評審已三十年，他也認同貝利班尼教授的看法，並且補充說道：「這些參賽實驗的複雜程度，許多皆已超越碩士、甚至博士階段的研究水準。」科展會場也是找尋創意人才的好地方。美國國家衛生研究院的代表、聯邦政府機構、頂尖大學以及許多組織，都會親臨各個科展隔間，找尋科學界的明日之星及創新的實驗概念，每次都滿載而歸。

　　以防止墜機為例，二○○九年美國全美航空公司的一架飛機由於引擎遭受鳥擊而故障，最後迫降在哈德遜河上。為此，航空界的工程師更加倍努力，希望發明一套野鳥雷達系統，來避免類似問題再發生。不過現在有一位學生已想出一個更為簡單的方法。住在南卡羅萊納州希爾頓希德市，年僅十七歲的史黛恩（Katie Stine）設計了一具網狀金屬圓錐，放置在飛機引擎前端，可以讓空氣自由通過，但把所有外來障礙物導引開來。由於無法實際在飛機上測試，史黛恩想到利用網球發球機來模擬相同的情況。她把發球速度設定在每小時一百六十公里，然後密集朝圓錐體發射，模擬鳥擊的情況。她的實驗原型獲獎無數，或許很快便可申請專利。其實這種成就在科展上隨處可見。平均每五個科展項目中，就有一個正在申請專利。

　　參加科展的學生，都希望自己的作品有朝一日可以改變世界，而這絕不是異想天開。一九九一年，美國航太總署發射伽利略號太空船到木星時，曾貼著九五一號小行星（Gaspra）的軌道進行自動拍照，當時使用的資料即是由美國麻州牛頓市一位十七歲學生馬德拉斯（Claudine Madras）蒐集的。治療自閉症、阿茲海默症等疾病的部分方法，也是某些科展學生的貢獻。佛羅里達州根茲維市的十七歲少年凱爾．瓊斯（Kyle Jones），發現一種稱為共軛亞麻油的物質，能在三天內殺死百分之九十的結腸癌細胞。著名的安德森癌症中心隨即以他的研究為基礎，進一步進行各種實驗。田納西州亞科雅市的十六歲學生泰勒．瓊斯（Taylor Jones），發明了一種殺菌燈，可以在販賣機發送瓶裝飲料的同時，殺死瓶身上潛藏的微生物。這項發明已申請專利，不久之後，我們從販賣機購買飲料將更加安全。

　　除了癌症療方和更乾淨的飲料罐之外，參加科展的學生還有很多發揮空間。有些專家堅信，美國的未來完全掌握在這些孩子身上。根據國際教育統計中心最近的一份報告顯示，美國十五歲學生的科學成績，遠遠落後中國、日本、加拿大、捷克及其他十八個國家的學生。負責研究國家安全威脅解決方案的哈特拉德曼委員會（Hart-Rudman Commission）表示，美國數學和科學教育的失敗「對美國帶來的威脅高於……任何潛在的常規戰爭。」就連比爾．蓋茲也憂心美國的科學教育。他在一場州長高峰會上表示：「我到國外旅行，看到他們的高中生，再看看我們自己的高中生，相較之下，我對美國下一代的工作能力感到無比憂心。」

　　高中的科展不像運動一樣，很少吸引熱情粉絲。不過這個現象正在改變。二○○九年，美國總統歐巴馬宣布：白宮將開始舉行年度科展，期望將美國「在國際科學及數學競賽的排名，從中等提升到頂尖，預計在未來十年內達成目標」。畢竟誠如歐巴馬總統所言：「如果獲得美國大學運動協會（ＮＣＡＡ）比賽冠軍，可以來白宮接受表揚。同樣的，年輕學子如果在實驗、設計、軟硬體的研發等方面有非常傑出的成就，也應該獲得認同。科學家和工程師理應與運動員和演藝人員一樣，成為大眾榜樣。白宮現在這麼做，就是要起示範作用。我們要讓年輕學子知道，科學可以很酷！」

　　十二個感人的故事

　　走在二○○九年英特爾國際科展的會場裡，一排排的實驗發明讓我瞠目結舌。其實我訝異的不只是實驗的複雜程度，更是背後感人的故事。許多學生都是為了解決生活中的難題，而想出這一個個傑出的實驗。

　　有一位男同學全家住在廢棄的拖車裡，生活非常困苦，沒熱水、沒暖氣。於是他利用一九六七年份龐蒂克舊車上的散熱器，搭配六十九個汽水鋁罐及家裡附近找來的垃圾，設計了一套太陽能熱水器。

　　另外有個女孩，她的小表妹有自閉症，於是她寫了一個電腦程式，幫助表妹讀書、寫字以及與他人互動。這個軟體非常成功，如今已在全國各級學校使用。

　　離科展會場不遠的一個小鎮，日前曾發生莫名其妙的自殺潮，當地警察為此疲於奔命。有一位科展學生於是訓練了一群「療癒系馬兒」，有效幫助創傷症候群的人遠離悲傷。

　　除了應付複雜的粒子物理學和熱力學之外，參賽學生在出了實驗室後，甚至會遭遇一些難以招架的棘手問題。有位女孩發現，知名的杜邦公司排放致癌化學廢料到水溝裡，女孩竟然因此遭聯邦調查局懷疑為恐怖份子，而受到調查。

　　有些學子則幸運多了，因為自己的科研成就而獲得各種意外的收穫，例如高達四十二萬美元的獎金、返校後可與足球隊獎杯並排陳列的科展獎杯、在「早安美國」節目上邀請女友參加畢業舞會等等。

　　在追尋他們人生裡的高潮與低潮時，我看到的不僅是這些學子改變世界的能力，同時也了解到這些人生經驗，為他們留下了不可磨滅的印記，左右他們未來的志向。透過科展，有兩位在少年感化院裡的男生發現，自己竟然如此聰明。透過科展，有一位罹患痲瘋病的女孩發現，只要願意尋找，即使是最可怕的疾病，也有光明的一面。

　　科展給了這些孩子信心、勇氣和希望。

　　參加二○○九年英特爾國際科展的學子實在了不起，我決定留下來好好觀察一番。在五天的行程裡，我看著他們布置自己的參展作品、回答評審的問題，然出席頒獎儀式，等待比賽成績揭曉——是否美夢成真，成為科展明星，或者黯然鎩羽而歸。

　　這屆英特爾國際科展，共有一千五百六十二位學子報名，我從中挑選六位印象最深刻的學生，把他們的故事寫成本書六個章節。另外五章則記錄過往的得獎學生，他們的故事早已是科展界的傳奇。為了驗證這些學子的故事是否只是傳言，我決定前往他們家裡或實驗室參訪，結果總是讓我無比訝異。

　　科展永遠充滿驚喜，但這並不保證結果都令人滿意。本書介紹的參展選手，有些得名，有些失敗。但不管輸贏，科展讓所有孩子都改變了。雖然我只是旁觀者，在場邊為這六位選手加油，但我得說，科展也改變了我。

　　這個世界雖然充滿壞消息，例如全球暖化、核擴散、科學教育的沉淪等等，但是科展永遠為我們帶來希望。科展讓我們深信這個世界或許不如想像的那麼糟。

　　撰寫本書的過程中，我深刻認識到這些孩子如此勤勞、謙遜又令人心疼。他們改變了我對青少年的所有看法，他們的能耐讓我刮目相看，也讓我了解，一個人只要有心，無論是八歲還是八十歲，都可以創造奇蹟。