020年度丘成桐中学科学奖经过12月12-13日的全球总决赛，终于在北京落下帷幕，数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模六个学科共评选出61项大奖。每学科均设立金奖1项、银奖1项、铜奖3项、优胜奖5项，综合大奖科学金奖1项。获奖团队除了会被颁发奖杯和证书外，还将获得丰厚奖金。南京外国语学校由郭凯诚、孙昊天、孙雨辰组成的学生团队最终获得了丘成桐中学科学奖的物理金奖，该团队指导教师为南京大学王思慧教授和南京外国语学校潘志民老师。

南京外国语学校团队荣获本届物理金奖的论文题目是《Physical Mechanism and Governing Factors of Spontaneous Knotting of Strings》。该论文主要研究线绳自发打结的物理机制与过程，以及相关参数的影响，包括理论分析、转动实验以及振动实验。团队对打结过程进行了细致分析，并结合实验现象观察，建立了理论模型，进而推导出打结的能量阈值以及绳子刚度和线密度因素决定的打结的临界长度。然后，他们研究了驱动（振动或转动）以及绳子这两类因素对打结的影响。在绳子驱动因素方面，团队推导出打结时转速、摩擦系数范围、振幅、最优驱动频率、时间等公式；在绳子的影响方面，导出了打结概率与绳长的公式，并对绳子盘绕方式、绳子材料的影响进行了定性分析。在实验方面，团队通过反复尝试，自制了两种实验装置，分别进行了振动和转动实验，获得了振幅、频率（转速）、时间、盘绕方式、绳长、材质对线绳打结的影响规律，他们还进一步对绳结的打结与解结进行了实验探究，并讨论了打结的可逆性、容器尺寸等影响因素。

该团队于2020年6月完成组队，在之后的近半年时间里，团队的三位同学在王思慧教授和潘志民老师的指导下投入了大量的时间和精力对课题展开研究，最终取得了满意结果。在这个“科研”过程中，让团队成员感触最深的就是探索的过程。刚开始的时候，他们在理论分析方面毫无头绪，实验仪器也比较简陋，但是他们不畏艰难，在老师的指导下不断探索，终于形成了可行的研究思路和方案。在上海的半决赛中，团队一度因教授的“你们的论文没有物理”而情绪低落。但是也正是因为这一句话点醒了他们。此后，团队不断努力，取得新的成果，创新性地提出了“能量”的观点。在总决赛前的最后时刻，团队画出了一幅漂亮的图像，完美解释了诸如临界绳长、离群值等在半决赛时无法回答的问题。总决赛的评委们对这张图像产生了极大的兴趣，称之为“New Physics”。在角逐总金奖的答辩中，其他学科的教授（包括丘成桐先生）提出的诸如“数学上的结”、“DNA分子打结”等物理领域之外的问题也激励着团队成员继续不断探索。

科学的道路永无止境，希望更多中学生朋友们能参加这个比赛，与全球各个学科的大师们一同探索科学。

附丘成桐中学科学奖简介：

国际知名的数学大师丘成桐先生坚持并倡导“培养和发现人才应从中学开始”的教育理念，将国际化竞赛的组织、选拔模式引入中国。自2008年开始设立丘成桐中学数学奖，发展到今天拥有数学奖和物理奖、化学奖、生物奖、计算机奖、经济金融建模奖这六大奖项的知名中学生科技奖项。它区别于普通科学竞赛：面向全球华人中学生，倡导创新思维和团队合作，让学生以提交研究报告的形式参与竞赛。旨在推进中学科学发展，激发和提升全球华人中学生对科学研究的兴趣和创新能力，发现和培养有前途的年轻科学天才，帮助他们更好地适应未来社会的挑战。

历经十余年，丘成桐中学科学奖已形成以科学为总体框架，以数学、物理、化学、生物、计算机、经济金融建模六大学科为基础的中学生科研创新能力培养模式。累计1800余所学校，9000余支队伍参加比赛，覆盖国内30个省市自治区和北美、新加坡等多个海外地区，共350余个学生团队的近600人受到奖励。300余位来自全球的科学家担任评委或顾问。超过1/2的获奖中学生经推荐分别进入清华、北大、哈佛、MIT、耶鲁和
普林斯顿等中外知名大学就读，其中不乏进入理想大学后依然坚持学术研究的科研人才。