迪皮卡·库鲁普 (Deepika Kurup):清洁水资源的化学研究
将水倒入一块由沙子、水泥和二氧化钛制成的板料中,并在阳光下放置一刻钟,其中的所有大肠杆菌菌落便会死亡。这个配方是由来自新罕布什尔州纳舒厄市的一名高中生构思出来的。她在童年时期去印度探亲时,常看到其他孩子去汲取她明知饮用不安全的水。迪皮卡·库鲁普 (Deepika Kurup) 并没有为此写一篇关于社会不公的文章,而是去寻找一种足够廉价的材料来解决这个问题。
一位拥有第二故乡的新罕布什尔州女孩
库鲁普于1998年4月12日出生于新罕布什尔州纳舒厄市,成长在一个将物理世界的非魅力基础设施视为家族行业的家庭。她的父亲普拉迪普·库鲁普 (Pradeep Kurup) 于1983年从印度移民,后来成为马萨诸塞大学洛厄尔分校的土木工程教授。这门学科恰好关注的是他女儿后来在桶里混合的物质:土壤、水泥、水以及它们之间的相互运动。她的母亲米娜·库鲁普 (Meena Kurup) 来自印度南部的喀拉拉邦。这两个事实很大程度上解释了后来发生的事情,因为它们赋予了库鲁普大多数科学展参赛者所没有的东西:一个可以与第一个国家进行比较的第二国家。
她无法忽视的问题
该家庭去印度的往返旅程是问题的起源。库鲁普在那里遇到的不是关于发展中国家的统计数据,而是她面前反复出现的场景——孩子们从明显受到污染的水源汲水,以及这种污染迫使任何必须取水的人进行的日常算术。她很早就注意到,负担的分配是不平等的。一个没有安全水龙头的家庭不仅仅是饮用了更差的水;它还失去了那些被派去取水的人(绝大多数是妇女和女孩)的时间,并导致女孩们失学。
“女性每天需要花费数小时去取水,而不是陪伴家人,也不是从事工作或赚钱,”她说。这是一个发人深省的句子,并非因为它所表现出的同情。库鲁普将水危机定义为时间和收入的被窃取——这是一种经济论证,而非人道主义论证——这种定义方式暗示了她如何进行化学研究。目标从来都不是实验室级别的净化器。而是一种极其廉价且被动的方案,以至于它所节省的时间不会被用于维护上。
第一版:水泥、锌和阳光
2012年,库鲁普参加了探索教育3M青年科学家挑战赛 (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge),提交了一种廉价的太阳能净水方法。她最终获胜,并获得了25,000美元奖金。
该设计并不是普通意义上用于过滤杂质的屏障。它是一种光催化复合材料:将二氧化钛和氧化锌结合在波特兰水泥中,并加入空心玻璃微球,从而使照射在材料上的阳光能够驱动水中物质的分解,而不仅仅是将其截留。她报告的数据简洁且可核查。总大肠菌群(作为粪便污染的标准指示生物)从每毫升8,000个菌落形成单位下降到50个。她用作测试底物的亚甲基蓝,其氧化速度比标准的太阳能消毒法更快,而她设计的这种复合材料正是为了击败这种将水置于阳光下的低技术手段。
这种比较比奖项本身更重要。太阳能消毒正是因为零成本才成为目前普遍的方法,任何声称负担得起的替代方案都必须证明它值得多出的那一步。库鲁普的基准选择是诚实的。
第二版:制造多孔块体
她在随后的三年里持续研究,第二代材料在本质上已是完全不同的产物。2014年,她被提名为国际斯德哥尔摩青少年水奖 (Stockholm Junior Water Prize) 的决赛入围者,其项目标题很好地描述了整个事业:“一种用于降解有机物和灭活废水中细菌的新型光催化多孔复合材料”。关键词是多孔 (pervious)。她没有使用水必须流过的光活性表面,而是构建了一个可渗透的物体,水可以通过它,并结合了沙子、二氧化钛、波特兰水泥和硝酸银。
结果从有前途转变为决定性:过滤后总大肠菌群立即减少了98%,在阳光照射十五分钟后,总大肠菌群实现了100%的灭活。现在有两个机制在顺序工作——通过复合材料的物理通过,然后在阳光下的光催化处理。2015年,这项工作在谷歌科学竞赛 (Google Science Fair) 中获得了国家地理奖,同年1月,福布斯将其列入“30位30岁以下能源领域领袖”榜单。《Teen Vogue》杂志还报道了她的环境工作。
从科学展到社会企业
2016年,库鲁普迈出了大多数年轻获奖者从未迈出的一步,她创立了“全球水催化” (Catalyst for World Water),这是一家旨在全球推广其净化技术的社会企业。这在组织形式上承认了清洁水最困难的部分从来不是化学。此后,她进入斯坦福大学医学院学习,计划专注于神经生物学研究——从水泥转向大脑的转变表明,水研究的动力与其说是源于对材料科学的终身依恋,不如说是源于一个自身出现且无法摆脱的问题。
为什么迪皮卡被称为天才
这个词之所以与库鲁普联系在一起,主要是因为“压缩”:她在14岁时做了26岁的称职研究生做的事情,并在17岁时做得更好。所展示的具体认知质量不是原始的计算能力。而是问题的选择和迭代。她选择了一个有明确、廉价的现成方案要击败的目标,挑选了无法作弊的可衡量终点(大肠菌群计数、染料氧化率),然后,至关重要的是,当第一个版本有效时,她回过头来重建了材料。对一个已经赢得25,000美元的项目进行三年的改进,是她记录中最不引人注目但却是最具有科学严谨性的部分。
诚实的反对意见是实实在在的。公共记录归功于她的奖项,而非同行评审的验证、大规模的现场部署或独立复制;受控测试中98%的大肠菌群减少与村庄供水还有很大距离,而记录她职业生涯的文章并未显示这一差距正在缩小。她的父亲是土木工程教授,这并不构成取消资格的理由,但这是背景。而且,记录中没有引用任何人称她为天才;这个标签是公众贴给一位很早就非常擅长解决实际问题的青少年的。这本身已经足够令人印象深刻,无需夸大。
遗产
库鲁普的持久贡献可能不仅是化学上的,同样也是修辞上的:她提出了水危机是一个时间和收入问题的论点,并坚持任何解决方案都必须以人们已经在使用的最廉价手段作为衡量标准。“全球水催化”能否将其复合材料投入实际应用仍是一个悬而未决的问题。她自己的注意力已经转移到了神经生物学,值得注意的是,同样的本能——找到特定的机制,然后攻击它——同样适用。



