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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)

广西博白:乡村的年味儿越来越浓******

  本报驻广西记者 宾 阳

  腊月迎春,桂东南乡村的年味越来越浓。1月5日晚,六万大山西麓、千岛湖东岸,广西壮族自治区博白县江宁镇长江村锣鼓喧天、载歌载舞、热闹非凡,“我们的中国梦——文化进万家”文化惠民文艺演出正在这里举行。

  有一股力量催人奋进

  当晚的节目丰富多彩,独唱、舞蹈、杂技、小品、快板等各种形式的文艺演出深受村民喜欢。“特别是采茶戏小品《三下跪》,讲的故事就发生在我们身边,让我非常感动。”长江村村民李阿姨有感而发。

  《三下跪》讲的是养羊专业户刘济源对偷羊村民李中田的谅解并提供就业机会的故事。博白县采茶剧团团长吕光东说:“守法、孝顺、包容互助、坚定理想信念和奋发图强,是该作品展现给观众的主题思想,弘扬社会主义核心价值观。”

  《三下跪》正是根据长江村发生的故事而创作的。刘济源的生活原型是长江村土生土长的“80后”刘入源。近年来,刘入源以“公司+合作社+农户”的产业化经营模式,带动1500户贫困户养殖黑山羊脱贫致富,户均年增收2万元以上。与此同时,刘入源热心公益,2017年起,每年捐助120万元,用于扶贫帮困。2018年以来,刘入源先后被授予“全国农业劳动模范”“中国青年五四奖章”“全国脱贫攻坚先进个人”“全国十佳农民”等称号,当选第十三届全国人大代表。

  “自己的经历被搬上文艺舞台,是乡亲们的信任、社会的认可,我更觉责任重大。”刘入源表示,今后要不断创新模式,把特色产业做强做大,推动乡村振兴,让更多的乡亲发家致富。

  把欢乐送到村头巷尾

  “《秋意》《心之愿》两个舞蹈节目美到醉人。”1月4日晚,博白县的文化惠民演出在水鸣中学举行,喜欢舞蹈的初三学生李美琳说,“看到精彩的演出,学习疲劳感立马烟消云散。”

  “通过下乡演出,我们更了解基层,更清楚观众喜欢什么节目,对创作很有帮助。”李开贵是博白县采茶剧团的年轻舞蹈演员,他认为,基层舞台是一个实打实的练功坊、大学校。

  水鸣中学教师宾业菊表示,演职人员下午就来搭台了,晚上演完还要拆运,加上天寒地冻,演职人员好辛苦,“基层群众的欢乐当中饱含艺术工作者的汗水”。

  “虽然辛苦,收获也是满满的。”身兼演员和主持人的黄一苹感慨地说,从2017年至今,她主持文化惠民演出已经有200多场。印象最深的是有一次演出中下起了雨,很冷,演员们坚持演出,观众一个也没走,撑着雨伞看完演出。“结束后,乡亲们送来了姜糖水,并感谢演员们冒雨表演精彩节目。那一刻,我们感动得泪流满面。”黄一苹说。

  按照计划,2022年10月10日至2023年1月10日,“我们的中国梦——文化进万家”博白县2022年文化惠民文艺演出共38场,由博白县采茶剧团艺术中心组织举行,在全县28个乡镇的乡村、社区和学校巡演。

  “演职人员白天在县城上班,下班后到相关乡镇村屯演出,持续近3个月。”吕光东表示,有时候去一些偏远的乡镇,路程较远,演出后回到县城,已经是凌晨一点多了。

  在节目方面,博白县的文化惠民演出注重基层群众喜闻乐见、文化传承、艺术欣赏和生活科技普及,兼顾艺术性、娱乐性、正能量和政策宣传,提高乡村群众参与热情。

  乡村振兴需要文化振兴,需要把文化发展成果带到基层,丰富群众精神文化生活,增强群众文化自信。“把欢乐送到村头巷尾,让艺术走进基层、贴近群众、融入生活。”吕光东说。

  促进人民精神生活共同富裕

  习近平总书记指出,共同富裕是全体人民共同富裕,是人民群众物质生活和精神生活都富裕。

  博白是人口大县、农业大县,全县常住人口近200万,近六成在农村。在乡村振兴中推动人民群众精神生活共同富裕,任重道远。

  “除了县采茶剧团艺术中心承担的文化惠民主题演出,全县还有70多个民间文艺团体,每年到各个村屯演出数千场次。”博白县文体广电和旅游局副局长庞剑表示,其中,大部分演出被列入政府扶持范围,每场补贴2000元至3000元。执行过程中实施抽查机制,调查演出的群众满意度,并据此协调演出团队,确保演出质量。

  水鸣联合采茶戏团目前有11人,以演出桂南采茶戏为主,剧目多为《吕蒙正》《董永卖身葬父》等古装剧,每年演出近300场。该团的骨干演员梁振业表示,政府补贴可以解决剧团部分开支,更重要的是激发民间艺人创作和演出的热情,不断提高节目质量。

  博白是中国民间文化艺术之乡,桂南采茶戏是该县代表性民间戏曲艺术。在国有文艺院团体制改革当中,博白县采茶剧团改制成立县采茶剧团艺术中心、县民间文化艺术保护传承和展演中心,并在各乡镇成立30个艺术培训中心。2015年起,博白县与广西艺术学校合作,委托办班培养采茶戏和杂技人才,培养对象均为各艺术培训中心发现的好苗子。几年来,一批又一批青年艺术人才从学校毕业回到县里,队伍日益壮大。

  青年演员覃福友2015年被选送到广西艺术学校学习戏曲专业,2018年毕业回来之后,他参加了新编排的大型桂南采茶戏《绿珠女》《八桂先锋朱锡昂》等剧目排演,表现出色。如今,覃福友已成为采茶剧团独当一面的年轻骨干演员。

  “下一步,我们将继续着力提升公共文化服务水平,推动文化事业和文化产业发展,为人民精神生活共同富裕提供丰富精神食粮和重要保障。”庞剑说。

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