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)
中新社70年 | 25年前,有这样一群中青年******
▲《中新将士出征图》,中新社“香港回归”报道组部分成员整装待发。从左至右依次为章新新、王晓晖、刘末利、周景洛、田惠明、谭宏伟、王瑶、杨瑞春、郭健、宗金柱
这是25年前的一张照片。摄于1997年6月30日下午四点多,距香港回归还有数小时。
香港回归,举世瞩目。精兵强将,齐聚港岛。现场报道,历史一瞬。
北京是第二战场,在时任社长郭瑞、总编辑郭健(又名郭建)的统一指挥下,抽调总社、分社的十几位中青年记者,组成了香港回归北京报道组。我当时担任总编辑助理,在报道组做些穿针引线的工作。
十年一剑,霜刃利否?
每逢大战,记者格外兴奋,北京报道组抓住百年一遇的机会,人人摩拳擦掌,个个跃跃欲试:十年一剑,霜刃利否?
▲首都各界庆祝香港回归晚会,中新社发 王瑶 摄下午四点,报道组将士欲出征天安门广场,去记录子夜零点香港回归那历史一瞬,去记录广场排山倒海般的欢声雷动。
郭健总编辑前来相送,大家站在办公楼前的老墙根下,一起合影留念。照片名为:《中新将士出征图》。照片中男女各半,共计十人。女士站中间,男士环周边,绅士风度也是中新风格不可或缺的。
照片中右侧第一位,肩扛“大炮”的年轻人是摄影部记者宗金柱。他人大文科毕业,喜写诗填词做文章,又生得“柱子”体格,偏好摆弄相机,30多斤重的照相器材包拎起就走,毫不费力。
他的摄影作品张弛有度,略带诗文意境,曾获奖无数,后来升任摄影部主任。正欲大展拳脚,孰料病毒侵袭,与之搏斗五年,五十岁不到的“柱子”倒下了,令人心痛!
站在“柱子”旁边的是总编辑郭健:条纹T恤,皮带横腰,斯文眼镜,儒将风范。哪里像个年过半百之人,分明是风度翩翩一帅哥。
郭健系赣南寒门子弟,自幼苦读经史,腹有诗书,功底深厚。60年代中期,他从江西大学新闻系毕业即进入中新社。他见证过文革的黑白颠倒,体会过干校的身心磨练。
蹉跎的日子里,他苦吟着普希金的《假如生活欺骗了你》,不要悲伤,不要忧郁。寒冬的岁月中,他坚信:昨夜杜鹃又啼血,不信东风唤不回。
▲庆祝香港回归祖国20周年文艺晚会 中新社记者 洪少葵 摄终于,东风来了!他像一只报春的布谷,键笔纵横,鼓呼神州改革开放;吐气扬眉,书写文化科技精英。捕捉新闻,才思敏捷,遣词造句,行云流水,他是中新风格的开创者之一。
令人惋惜的是,今年初,这位笔中一流的老总编驾鹤西去了。追忆往事,睹物思人,25年前,他是那样的英姿勃发!
照片中左起第一人,身材高猛,双手叉腰,衣着考究,英气外露。他是时任海外中心副主任的章新新。侧立一旁的弱女子,刘海齐眉,短发垂耳,肩挎书包,略显青涩,好像刚迈出校门的学生妹,她是时任政文部副主任的王晓晖。
十几年后,这俩人成了黄金搭档:男社长、女总编,率领中新社千余将士遨游在网络新媒体时代,成绩斐然。章新新社长功成名就,隐退江湖,专注美术创作,情趣高雅。王晓晖总编转战母校南开大学,开坛传道,解惑授业,非凡人可及。
▲庆香港回归活动微型艺术展开幕 中新社记者 李志华 摄照片中最年轻的女孩是摄影部记者王瑶(右四)。她五岁学摄影,十岁获大奖,20多岁又获世界级顶尖的“荷赛”金奖,这是中国摄影第一人获此殊荣,她后来升任摄影部主任、副总编,后转任中国摄影家协会主席一职,执棒多年。
王瑶右侧穿花裙子的女孩叫杨瑞春,是港台部记者。《中国新闻周刊》2000年创刊后,她请缨加盟,成为主笔之一。后被《南方周末》挖走,委以重任。新媒体浪潮中,她又跳到腾讯集团,成为高管。她说,东家换了好几个,而娘家就一个,永远是中新社。
王瑶左侧的姑娘叫谭宏伟,人大新闻系毕业后即投身中新社,从事时政报道。当年国务院新闻办人手短缺,将她借调一年,因其业务精湛,深得外宣办高层青睐,欲招揽,未果。只因小谭对中新社痴心不改,忠贞不二。她现在正外派美国分社,重任在肩。
照片中年龄稍长者是着黑裙的女士,时任上海分社采编主任的刘末利。60年代中期,她曾是复旦新闻系的“系花”,外貌沉鱼落雁,文笔柔中带刚,穿衣打扮,精致时尚,还会烧得一手“本帮菜”。
就是这位典雅的“上海小资”,当众人尚不知股票为何物时,她就捕捉到了“上海将建股票交易所”的独家新闻,发至海外,一片惊呼!足见“茉莉小姐”眼力、笔力了得!
照片后排悄然站立两中年男子,左侧的是福建分社长周景洛,他与老社长郭招金系福建师范的同门师兄,大学期间,两人均品学兼优,难分伯仲,后又双双选调入京,进入新华社中新组。唯一不同的是,同窗期间,周同学扬其诗文之特长,悄悄与“班花”鱼雁传书,最终抱得美人归,令同学羡慕。
退休后,景洛社长生活有滋有味。或临池泼墨,仿欧柳苏黄,书法了得!或品茗赋诗,文言现代兼收,意味隽永。
后排右侧那个就是我本人,一生经历四老:老三届,老知青,老工人,老记者。在中新社三十多年,没写过小书,没获过大奖,只留下了无数美好的回忆。
开启中新社全天候发稿先河
▲北京迎回归夜景,中新社发 杨佐桓 摄遥想当年,这些中青年记者个个身怀绝技,齐聚在“中新风格”大旗下,钟爱新闻事业,不为名缰利索所困,大胆创新,写了一条条独立、独创、独有、独到之独家新闻,为“中新风格”增光添色。
细看这张照片,将士出征,装备齐全,心态轻松,眼神淡定,举重若轻,志在必得,个个胸有成竹。透出了一股团结、拼搏之豪气,显出了一派进取、向上之风貌。
其实,北京报道组还有一些记者没有出现在照片里,当时他们还在五楼会议室里策划构思:如何以香港回归为主线,调动各分社力量,发挥通讯社的优势,滚动发布新闻,全方位报道各省市庆典盛况。
最后,我们决定做一组系列报道,题目为:《跨越九七的24小时》,将北京天安门倒计时牌前十万人集会,南京静海寺敲响了警世钟,福州林则徐故居前告慰林公,广州虎门销烟地、上海外滩前、天津海河边、山城重庆朝天门以及诸多省会城市串接起来,以香港回归庆典为纲绳,每隔一小时滚动发布一篇稿件,其形式新颖,内容丰富,绘制了一幅举国同庆香港回归的画卷。
▲庆祝香港回归25周年活动陆续展开 中新社记者 李志华 摄这组系列报道开启了中新社全天候发稿的先河。
这组系列报道荣获了1997年中国新闻奖大奖。
25年如一梦,至今忆起,恍如昨日。特写下此文字,以示存留。
作者:田惠明(中新社原副总编辑)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |