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)
浙江政企携手推动经济回暖观察******
新华社杭州1月9日电题:提振“闯”“创”精气神,勇当“稳”“进”主力队——浙江政企携手推动经济回暖观察
新华社记者王俊禄、张璇、许舜达
出台稳经济38条措施、实施经济稳进提质八大攻坚行动、出台18条举措助企稳工稳产……过去一年,浙江密集出台惠企纾困政策,通过“组合拳”推动经济稳进提质。
走过万水千山,仍须越岭翻山。新的一年里,浙江正以“闯”的精神、“创”的劲头、“干”的作风,全力以赴拼经济,披荆斩棘向前进,以浙江的“稳”和“进”为全国大局多作贡献。
动起来,“顶风船”稳住基本盘
1月1日凌晨1时,在浙江台州玉环大麦屿码头,满载着245个标箱的集装箱船正缓缓离港。这些台州制造的小家电、洁具、汽摩配件等货物,预计20多天后抵达欧洲。
目前,大麦屿港区已开通国际国内航线15条,集装箱年吞吐量5年翻三番,从3万至5万标箱大幅增至42万标箱。
面对困难挑战,浙江勇于开好“顶风船”,稳住实体经济基本盘。在外贸方面,浙江政企联动,正以“时不我待”的紧迫感,全力稳外贸、拓市场。
“距离跟国外客户的上次见面,算起来整三年。”浙江省东阳市古瑞日用品有限公司负责人胡军伟说。近日他与当地经贸团一起前往泰国、越南商务考察拓市场,“总算先人一步把订单‘抓’到手,一定要好好维护”。
数据显示,2022年1月至11月,浙江对全国进出口、出口增长贡献率分别为18.2%和18.9%,均居全国前列。
1月4日,浙西南山区群众翘首以盼的景文高速正式建成通车。以重大项目为牵引,浙江积极扩大有效投资,增强经济发展动力。据了解,仅2022年12月以来,浙江交通集团就有7个项目实现开工建设。“‘十四五’期间,浙江计划完成综合交通投资超5000亿元。”集团相关负责人说。
图为景文高速航拍图。(受访者供图)
浙江是制造业大省。今年浙江启动实施先进制造业集群培育工程,以高端化、智能化、绿色化、国际化为主攻方向,着力打造全球先进制造业基地。
位于浙江宁波的领克汽车余姚工厂,车间内正开足马力生产,一辆辆新车从高度自动化的产线开出,其中相当一部分出口海外。“目前领克的欧洲战略正在稳步推进,已经在欧洲7国开出了线下门店。未来吉利将进一步借助宁波工厂拓展全球市场。”吉利汽车集团首席政府事务官李伟平说。
2022年1月至11月,浙江新能源汽车产销分别为53.46万辆和50.46万辆,产量同比增长210.2%、销量同比增长192.2%。
暖起来,“购物车”引动经济循环
夜幕降临,杭州一家餐饮店薛三爷铁锅肥肠店内已经满座,顾客们拿着取餐号等候吃饭。“最近生意恢复到了八成,平均一天接待70桌左右。”该店总经理薛猛感到“烟火气又回来了”。
随着生产生活秩序逐步恢复,消费在加速回暖。在杭州清河坊南宋御街的宋韵主题市集前,投壶、画扇等多种沉浸式体验,吸引不少年轻人驻足,成为国潮消费新场景。
在浙江省安吉县山川乡云上草原滑雪场,雪道上不少人疾驰而过。滑雪场负责人惠峰林介绍,元旦假期日接待游客约3400人,“近期我们推出沉浸式古风冰雪展,效果很好。大家对冰雪项目的热情也被点燃了。”
1月2日,滑雪爱好者在云上草原滑雪场滑雪。新华社记者 黄宗治摄
浙江推出多项促消费举措,也为这股久违的“消费热潮”按下快进键。
浙江省商务厅商贸运行处处长肖文表示,新一年将以“浙里来消费”为主线,贯穿全年举办多项主题促消费活动;以数字化改革为牵引,推动平台企业以数据赋能生产服务企业,加快供需衔接,丰富市场供给;以群众需求为导向,创新消费场景,深入推进高品质步行街改造提升,发掘和培育夜间经济消费地标,推介发布休闲旅游精品线路,持续提升消费体验。
“购物车”引动双循环,消费链连着产品端。1月9日,阿里国际站发布1月跨境指数显示,当前,美国地区各类服装需求明显回升,我国对美出口柔性定制类服装机会显著。在欧洲,家装翻新成为热潮,具备海外工程能力的中国建材商将迎来更多商机。
忙起来,“不动摇”坚定加速跑
新的一年、新的任务,浙江正按照中央的部署,努力将“干部敢为、地方敢闯、企业敢干、群众敢首创”落到实处。
1月3日,新年工作第一天,浙江省开展了“大走访大调研大服务大解题”活动。座谈会上,宁波江丰电子材料股份有限公司董事长兼首席技术官姚力军反映了在原材料供应、扩大产能等方面的诉求,随后省市部门逐一给予回复,并表示会把企业反映的问题办实办好。
“政府的关心和帮助给我们吃了定心丸,干劲儿更大了!”姚力军说。
切实落实“两个毫不动摇”、把恢复和扩大消费摆在优先位置……贯彻落实中央经济工作会议要求,浙江进一步明确政策、稳定预期,让民营企业家的信心更足。
2023年,浙江将突出建设全球先进制造业基地、“415X”产业集群、三大科创高地等,谋划一批重大产业项目、重大基础设施项目、重大民生项目。
各地锚定既定目标,千帆竞发谋发展。杭州全面实施数字经济“1248”计划,推进国家数字经济创新发展试验区建设;温州“新年第一会”发布人才政策40条,并提出聚焦科技创新“八大抓手”,重塑温州市域创新体系;宁波提出将在提升绿色石化、磁性材料等国家级先进制造业集群,加快汽车、新材料、高端装备、纺织服装等优势产业蝶变升级的基础上,全力打造新能源汽车之城。
“政府推出了机票补助等一系列政策,让我们感觉非常暖心。今年我们将组织员工奔赴全球多个国家,为企业带回更多订单。”绍兴上虞鸿达塑业有限公司相关负责人充满信心地说。