2018年5月，汪品先院士隨我國自主研制的“深海勇士”號載人深潛器赴南海科考。

劉嘉麒院士在野外採集火山噴發物樣品。

張繼平院士在為學生上課。 　　以上圖片均為受訪者提供

　　習近平總書記指出：“要注重挖掘和培養青少年興趣特長、科學素養、實驗能力，吸引更多具有科研潛質的青少年立志投身科技事業。”科普的深層落點，不只是傳播知識，更是孕育創新后備軍。

　　今年9月是第二個全國科普月。以“科技改變生活  創新贏得未來”為主題，多名院士積極參與和支持科普活動。本期“院士講科普·全國科普月特別報道”，我們邀請汪品先、劉嘉麒、張繼平三位院士，回答小讀者們提出的與科學相關的問題。期待以全國科普月為契機，激發青少年的想象力和探求欲，讓投身基礎研究成為更多青少年的人生追求。

　　——編  者  

　　

　　永恆黑暗的深海，有多少秘密等待探索？

　　願好奇心不滅！

　　小讀者提問

　　您曾說深海是另一個世界，那裡的生物長啥樣？能吃嗎？

　　人類的家園在陸地上，我們為什麼要往海裡鑽？深海值得探索的寶貝，到底有哪些？

孩子們：

　　我是汪品先，大半輩子都和海洋地質研究打交道。82歲時，我還鑽進“深海勇士”號，下潛到南海1400米的深海。

　　對於生活在陸地上的我們來說，深海的確是另一個世界，有許多生物是大家比較陌生的。比如，在馬裡亞納海溝8000多米處拍到的深淵獅子魚，乳白、半透明，骨頭軟得能打彎，是為承受上千個大氣壓“定做”的﹔再比如，在水深6000米以下偶有發現的極少數鼠尾鱈科等深淵魚類，不是它們會隱身，是我們去深海的次數太少。95%的海洋被籠罩在永恆的黑暗之中，在黑水裡找一條魚，比夜裡拿手電在操場找一隻蚊子還難。

　　過去，我們總以為深海是“沒有光線、沒有運動、沒有生命”的三無世界。其實除了沒有光線，其他認知都錯了。水深超過2000米的深海，佔海洋面積84%，佔地球表面60%，是地球表面的主體，也是我們在地球上了解最少的部分之一。海底地形起伏絕不亞於陸地，那裡有綿延數萬公裡的大洋中脊，還有1萬多米深的海溝﹔熱液“黑煙囪”旁邊擠著管虫、蝦和貝，串聯起不靠太陽的“黑暗食物鏈”﹔夏威夷的金珊瑚能活數千年，和金字塔同歲……深海不是死寂的終點，而是地球內部往上拱的出口。

　　但是深海生物是吃不得的，有的含硫，是有毒的，無毒的也不能吃，因為長得太慢。比如深海珊瑚可以長成“園林”，但是生長極慢，幾十年才長一毫米，經不起人類消費。

　　深不見底的海洋，到底藏了多少寶貝？

　　深海是“第二生物圈”。陸地上的我們總是天然地認為一切生物都離不開太陽提供的光和能量，可在深海熱液口、冷泉邊，管虫沒有口和肛門，靠肚子裡的硫細菌生存﹔蠕虫、蟹、貝，不靠太陽能而是靠地球內部能存活下來﹔微生物躲在岩石縫裡睡幾百萬年，岩漿一熱就醒……這些生物長得慢、活得怪，人類到深海去，可以破譯它們耐高溫、耐高壓、抗劇毒的本事從何而來。

　　深海是金屬倉庫。深海金屬礦有三大類：錳結核、富鈷結殼、熱液金屬硫化物。錳結核像土豆撒在海底，百萬年才長一厘米﹔富鈷結殼貼在海山上﹔熱液“黑煙囪”噴兩三百攝氏度的熱水，帶出豐富的銅、鋅、金、銀、稀土。但是這些礦不是現成的金條，人類對深海的開發尚處於原始階段，遠未成熟，把陸地的“淘金”法照搬到深海去，准得掉進陷阱。

　　深海也是未來的能源庫。水分子結冰把甲烷鎖在裡頭，那是點根火柴就能燒起來的可燃冰﹔近年來全球重大油氣發現，70%來自水深超過1000米的水域。海底有待開發的資源非常豐富，我們目前的探索才剛剛起步。

　　深海還是地球自己的“病歷本”。南海海底的珊瑚林、古熱液、磷塊岩，記載著千萬年來的氣候怎麼變、洋流怎麼走。不研究這些，我們就無法研究明白台風與冰期。

　　最長的山脈、最深的溝谷、最強的火山都在海底。地球怎麼運轉？氣候怎麼變？生命能不能不靠太陽？這些答案也都藏在海底。我寫《深海淺說》，就是想用淺的語言去講深的海，讓你們先“望一眼”再決定愛不愛它。科學貴在探索與懷疑，今天你們問深海生物長啥樣，將來就有可能去設計下一代深潛器，或者給一條深淵獅子魚畫譜系。只要保持“不解決一個科學問題就睡不著覺”的勁頭，那95%的黑暗裡，就永遠有人接著點燈。願好奇心不滅！

　　（作者為中國科學院院士，本報記者黃曉慧採訪整理）  

　　

　　冰與火，如何共同塑造我們生活的家園？

　　盼少年有志！

　　小讀者提問

　　火山的破壞力很強，如果沒有火山，地球會是怎樣？

　　您在南北極的湖裡打鑽，從冰芯和岩芯裡發現了多層火山灰，為什麼在那麼冷的極地也會有火山噴發？

孩子們：

　　我是“火山爺爺”劉嘉麒。我的科研生涯中，大半時光都在追逐大地的印記、記錄地球的變遷。細讀一個個充滿童趣與思考的問題，我能深切感受到你們對生命和自然純粹的善意和敬畏。

　　的確，火山破壞力強，“脾氣”也怪，但如果沒有火山，或許地球會是一個沉寂的星球，人們也無緣欣賞長白山天池、騰沖溫泉、潿洲島的美麗風光。其實，火山是星球有生命力的象征，哪個星球的形成和演化都離不開火山。沒有火山作用，這個星球就死亡了。

　　我曾七上青藏高原、三探北極、兩征南極，走過50多個國家和地區，跨越山川湖海、大漠高原，隻為探尋隱藏在大自然深處的秘密。越是深入自然，我越能體悟到：我們腳下的地球，有脈動、有呼吸，億萬年裡一刻不停地演化更迭。

　　也許，大家很難把南北極冰原和熾熱洶涌的火山聯系在一起。事實上，南北極既有古老的死火山，也有近期噴發過的活火山，甚至厚厚的冰蓋下面也隱藏著火山。火山活動是由地球內部物質和能量主導的，極地地表的低溫難以影響上千攝氏度高溫的岩漿，其地下同樣具備火山噴發的地質條件。

　　科考時，我們會在極地湖泊鑽探取樣，取出冰芯與湖底岩芯，就像拿到地球留存千萬年的“檔案”。岩層和冰層間細密的火山灰，是遠古歲月留存的珍貴印記。遠古時期，火山噴發后，火山灰隨風跨越山海，散落在極地冰面與湖泊之中，經過長年沉積、冰雪覆蓋，被完好封存至今。通過科學檢測分析火山灰，能夠精准判定火山噴發的年代、規模與強度。再將火山活動數據與冰川進退、氣候冷暖、環境演變等相互對照，就能完整還原千萬年來極地乃至全球的氣候和環境變遷軌跡。

　　地質研究不隻回望地球的過往，更要挖掘大自然饋贈的寶藏。

　　比如，我們研究的岩石中，其中一種火山岩叫玄武岩，是火山噴發形成的，在自然界分布廣泛。過去，這些岩石大多只能碾碎用來鋪路，價值十分有限。能不能讓冰冷堅硬的火山岩石釋放出新價值？

　　經過深入研究試驗，我們將天然玄武岩礦石粉碎，加熱至1500攝氏度以上，熔成液態岩漿，再經由特制漏板拉制成玄武岩纖維。這種新型材料和我們日常的棉麻、化纖完全不同。普通衣物柔軟舒適，怕高溫、極寒，遇到強酸強鹼易被腐蝕。而玄武岩纖維汲取火山岩石的優良特性，耐高溫、抗極寒、耐腐蝕，強度高且無污染。我國嫦娥六號在月背展示的國旗，正是採用玄武岩纖維制成，可耐受月球300多攝氏度的晝夜溫差。如今，這種火山岩石纖維廣泛應用於航空航天、國防、消防等領域，服務於我們的生產生活。

　　孩子們，冰與火，看似對立，卻共同塑造著我們生活的家園。地質科學不只是岩石與數據，它藏著山河變遷的故事和生態共生的智慧，更藏著人類與自然相處的答案。期待未來有更多人奔赴山野、踏向極地，繼續翻閱地球這本厚重的大書。盼少年有志！

　　（作者為中國科學院院士，本報記者吳月輝採訪整理）  

　　

　　至美又至難，數學該怎麼學？

　　祝一往無前！

　　小讀者提問

　　您認為數學追求至純、至真、至簡、至美，是一門追求極致的學問，可對很多人而言，數學就是“至難”，每天需要計算、背公式，感覺抽象又枯燥，您是如何堅持下來的？

　　如果有一天，AI（人工智能）把數學題全做對了，我們還需要學數學嗎？

孩子們：

　　我是張繼平，一個和數學研究打了大半輩子交道的大學老師。我對數學的熱愛就是從少年時期開始，那時候，一名學問好又很有魅力的數學老師把我帶進了這門奇妙的學科。從此，數學一直是我最擅長、最投入的學科之一。

　　其實，我完全理解你們覺得數學“至難”。研究數學幾十年，我遇到的困難和挑戰也很多。我曾經關注一個叫“虧零存在性”的問題，那是當時我們研究領域十大公開問題之一。當初大家對這個問題在素數階循環情形了解比較多，其他情形不怎麼清楚。我在深入思考后意識到，最關鍵的恰恰是大家最熟悉的循環情形。找到這一突破口后，困難依舊很多。問題在可解的情況比較容易，但在非可解的情況要分很多種類分別處理。我將整個研究分成11個步驟，像剝洋蔥一樣一層一層地解決，每一步都是巨大的挑戰。

　　我在北大讀書那會兒，過的是宿舍、食堂、圖書館“三點一線”的生活，聽起來單調吧？可我腦子裡想的都是研究學習的東西，學會用好就是我最大的快樂，心裡一點都不覺得苦。為自己追求的目標而奮斗，本身是幸福的事情，雖然一個成功可能伴隨100個失敗，但失敗的嘗試正是邁向成功的鋪路石和階梯。而且，難和不難並非絕對，主要看你對這個事情有沒有感覺、喜不喜歡。你們喜歡打游戲、踢足球，再難的操作也願意反復練﹔數學也一樣，有了興趣之后，就無所謂難與不難。

　　有人把數學家叫作天才，好像他們生下來就會解題，這話可不對。天賦加上汗水才造就出偉大的數學家。天賦固然重要，但后天的努力才是成功的關鍵。你們可能一時覺得數學難、枯燥，這不要緊。只要你們持續不斷地追問“為什麼”，堅持琢磨和練習，定會有所改變，可能會感覺到，原來數學也可以這麼有趣。

　　你們問我，如果AI把數學題全做對了，我們還需要學數學嗎？這問得很好，要回答這個問題，我們得聊聊數學的本質。

　　數學是科學的語言，能夠揭示大自然中紛繁復雜的現象與內在規律。追求至純、至真、至簡、至美的數學，是一門追求極致的學問，也是許多重大科技突破的基石。比如通信領域，有很多研究都是從解決數學問題開始﹔在航天等關乎國家發展的領域中，數學也發揮著不可替代的作用﹔你們平常看的電視，用的手機、導航、AI工具等，背后其實都是數學在支撐。數學是打基礎的東西，就像蓋房子，地基打得牢，上面才能蓋起高樓。

　　今天，AI能為我們解數學題，幫助驗証數學証明，還參與產生新的數學推理。未來AI必將在數學的發展中發揮越來越重要的作用。但強大的AI工具無法代替我們的思考，數學不僅關乎解題，它更是人類知識體系中不可或缺的基礎。想要在AI時代探索更廣闊的世界、實現更具想象力的突破，掌握全面而堅實的數學基礎知識仍是至關重要的第一步。而且，AI的重要底層邏輯是數學，AI不會顛覆數學的理論，數學家和AI的互動將推動數學的大發展。

　　孩子們，別怕數學難。數學是人類智力高地，是公認的智慧體操，自然有其挑戰性。數學路上最難的不是計算，是走到邊界還願意再往前邁一步的堅持與勇氣，AI或許能給出部分問題的答案，但這“向前一步”，只能靠我們自己。祝一往無前！

　　（作者為中國科學院院士、北京大學數學科學學院教授，姜子鈺、喻思南採訪整理）

　　

　　學術支持及數據來源：中國科學技術協會

　　《 人民日報 》（ 2026年09月24日 11 版）