静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******
翁红明在讲解电子运输理论。
田春璐摄
人物简介:
翁红明,1977年出生,现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究,成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。
在中科院物理研究所(以下简称“物理所”)的年轻人里,研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年,他因在数学物理学领域的杰出贡献,获得第四届“科学探索奖”。
在国际计算凝聚态物理研究领域,翁红明成果颇丰。其中最为人称道的,是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破,对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。
自由思考、厚积薄发,真正对人类文明有所贡献
1928年,英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔指出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子,即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷,却不具有质量,因而具有确定的手性(指一个物体不能与其镜像相重合,如我们的双手,左手与右手互成镜像,但不能重合)。
但是80多年过去了,科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初,中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作,从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后,这个理论预言经过实验得到了进一步验证。
在研究过程中,翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发,并通过第一性原理计算,初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成,没有磁性,没有中心对称,是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。
翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”
在外尔费米子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“预言”:在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。
2017年6月,这个新预言被实验证实,三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后,在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破,引起国际物理学界广泛关注。
成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”
自由思考、厚积薄发,一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章,而是能攀登科学高峰,真正对人类文明有所贡献。
科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的
作为理论物理学家,翁红明专攻量子材料的计算和设计。
物理学通常分成两大类,即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”,“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。
在翁红明看来,他接连获得的几次重大发现,都离不开与同事们的通力合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。
“理论预言、样品制备和实验观测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今科学领域细分程度非常高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时,我们几个小组紧密合作,在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”
在许多人的想象中,理论物理学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。
但翁红明认为,计算推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展,然后分析、思考、计算,再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候,我的一些想法,或者说突然的一些灵感,其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”
“发现三重简并费米子”这一成果,就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。
物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉,不但因为咖啡好喝,也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见,聊着聊着,灵感经常“火花四射”。
和大家一样,翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩;石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑,也会第一时间反馈给翁红明。
“闲聊中就能交换信息,我们的交流是完全敞开的,毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。
翁红明告诉记者,在科研道路上,自己非常珍视的成功秘诀有两个,一个是注意总结和积累,另一个就是跟别人多交流。
“目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究,其实也是基于这两点考虑,因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。
做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题
1977年,翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民,家里还有一个姐姐。
初中开始,翁红明第一次接触到物理,从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。
兴趣是最好的老师。对物理的热爱,指引着翁红明叩开了物理科学的大门。
1996年,翁红明参加高考。在填报志愿时,他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终,他如愿被南京大学物理系录取。
南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究,一学就是9年,直到博士毕业。毕业后,他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究,主要研究各种材料的导电性质。
到日本一年半后,翁红明萌生了转换研究方向的想法。
“我想要转到计算方法和程序的发展上,这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来探索重要的基础科学问题,要比做一些“短平快”研究更有意义。
想归想,但真正下定决心,翁红明也经过了一番纠结。
他坦言:“当转到一个更基础的方向,也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备,去做一些积累性的工作。”
2008年,翁红明的人生又有了一次重大转折。
那一年,物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流,翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。
翁红明告诉记者:“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解,却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”
在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职物理研究所,成为方忠团队的一名成员。
翁红明说:“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈,但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发,我觉得这是非常宝贵和幸运的。”
在新的一年里,翁红明说自己有很多研究工作要做,尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破,促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这,需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。
翁红明相信,拓扑时代的黎明时分正在临近。(记者 吴月辉)
苏贞昌下台送茶叶让人琢磨,岛内舆论称暗示留任者将饱受煎熬******
【环球时报特约记者 陈立非】距离去年“九合一”败选过去了两个多月,台“行政院长”苏贞昌终于在1月30日率行政团队总辞。对岛内民众来说,这出“歹戏”虽然总算落幕了,但陈建仁31日将接棒,且行政部门成员多数没有更换,让他们实在难以对民进党当局今年的表现有什么期待。
“请各位继续耐住高温、泡出好茶”
苏贞昌1月30日召开临时院会并率领“阁员”总辞。他在致辞时称,他这次当“行政院长”当了1478天,真的是殚精竭虑,“当然限于自己的能力有限,还是觉得有些地方我们做得还不够……我们缘尽于此,当整个情势走到这里,需要有人承担的时候,就是我来担待,各位留下来”。苏贞昌自吹自己的团队“是被肯定的、被检验的、被留下来的”,纯度达万分之9999,成色十足。他接着回顾1月12日宴请时曾送大家一个茶壶,“今天我没什么可以送给大家,我送大家一些好茶叶,请各位继续耐住高温、泡出好茶”,还说“有时候不能尽意,所以在茶袋上我给各位留了一张小卡片代表我的心意,请各位琢磨”。
有岛内舆论分析称,苏贞昌的“临别赠言”以及茶叶暗示这些留任者未来将饱受煎熬。按惯例,苏贞昌会后与“阁员”合影拍“毕业照”留念。联合新闻网称,他“全程展露笑容,显得十分轻松”。
多人留任被批“不可思议”
1月31日,陈建仁将就任“行政院长”,全部“内阁”成员名单已经确定,除了“内政部”“文化部”“财政部”以及台北故宫博物院负责人有异动外,其余部会首长均获留任。台媒30日称,前台北市议员梁文杰将接任陆委会副主委,引发普遍质疑。2011年11月,当时的台北市议员林瑞图爆料称,郑文灿(出任“行政院副院长”)和梁文杰在同年6月前往澳门,接受博彩大亨陈盈助的招待,并无偿受赠约50万澳门元的赌场筹码,当时郑文灿是民进党桃园县党部主委,并参选桃园“立委”,梁则为台北市议员,担任民进党发言人。梁、郑随后向台北地方法院提告,诉请林瑞图赔偿两人各200万元新台币外,同时向士林地方法院提起自诉,控告林诽谤罪。但法官认为林瑞图已经合理查证,而且是就可受公评之事进行评论,判决郑梁二人败诉确定。国民党“立委”李德维30日称,当年备受争议的郑文灿与梁文杰都将担任要职,蔡当局的用人标准到底在哪里?“立委”郑丽文痛批,完全不见梁文杰有何两岸经历与专长,民进党完全没有检讨败选原因,只见政治酬庸与派系分赃。国民党副主席连胜文也表示,两岸事务相当复杂,且情势严峻,陆委会应找有经验的,而不是找在脸书骂人或上政论节目胡扯乱扯,扮演网军角色的人,他无法胜任陆委会这么重要的工作。
台“农委会主委”陈吉仲获留任也被视为“不可思议”。中时电子报1月30日称,陈吉仲先前多次透露会回大学教书,回老家养猪,各界也猜测他将下台走人,没想到居然获留任。分析称,关键在于陈吉仲惯用补助政策,下任“主委”若无法延续,恐会招致批评,导致这一职位乏人问津。有农业学者认为,陈任内将台湾农业彻底打造成“福利事业”,还有农民不留情面地直言,“陈吉仲下台”才是最刻不容缓的农业政策。他有诸多争议,包括“1450事件”、开放莱猪、“班班吃石斑”未兑现、农产品出口成问题,只能不断使用补贴来掩盖施政不力。
上任后第一个冲击
尤其值得关注的是,台安全部门除了“国安局长”陈明通下台外,“外交部长”吴钊燮、“国防部长”邱国正与陆委会主委邱太三均留任。前民进党“立委”林浊水1月30日质疑称,兵役延长、应对解放军军演失当以及“论文门”都是民进党当局声望急挫的最大原因,针对处理两岸关系,民众评价也偏低,“但是政府人事异动,国安三巨头纹风不动合不合理?”台湾地区前领导人马英九称,“行政院正副院长”都有学术伦理问题,难以成为社会仰望的对象。国民党要自我检讨,以此为鉴,更要努力团结,让民众信赖,以2024年下架民进党为目标,为台湾找出路。新的一年,他希望海峡两岸都能以对话取代对抗、以谋和消弭战争,回到10年前两岸的和平与繁荣。国民党主席朱立伦说,这次“内阁”改组非常平庸且没有特色,可能都只是基于党内派系的利益。
“台湾民意基金会”董事长游盈隆更是气炸了,1月30日炮轰陈建仁“内阁”都是一堆“破铜烂铁”,让他不禁感慨蔡英文当局似乎是被虐待狂,常常搞那种授人以柄的事,然后被在野党和民众鞭笞。他说,31日陈建仁就要粉墨登场了,“正副院长”加9个新部会首长和发言人共11人,约占1/3,苏“内阁”成员2/3留任,基本上是小幅改组,并没有呼应社会主流民意希望全面或大幅改组。
台湾《中国时报》1月30日评论称,当局“新瓶装旧酒”看不出改革,但面对2024年选举,连打3场胜仗的国民党别想着靠“争议内阁”捡到枪,赶紧推出最强人选,才能好好为民众做事。《联合报》30日的社论称,港媒援引相关分析认为,一旦美国众议院议长麦卡锡窜台,解放军将采取“更加全面、震撼的行动方式”,借势把反“台独”军事行动推向一个新的高度。而岛内新安全团队上任的第一个挑战,就是麦卡锡可能窜台的冲击。蔡英文当局将陷入两难,如果热烈欢迎麦卡锡,可能会得罪拜登政府;但如果不欢迎,又会得罪主导众议院的共和党,“不可不慎”。