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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)

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库木孜琴声唱响新时代新疆故事******

  【新时代新征程新伟业】

  光明日报记者 姚亚奇 李 慧

  “库木孜琴声很悠扬,二十大精神来歌唱。认真学习贯彻好,踔厉奋发很自豪。两个确立要领悟,四个意识要增强……”

  连日来,克州歌舞团的文艺作品《库木孜弹唱·礼赞二十大》,在新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州唱响。

  “地虽偏,心相连,心向党。”新疆克州歌舞团党支部书记杨花明说,当下,党的二十大精神学习宣传在克州如火如荼地开展,各族党员群众欢欣鼓舞,反复研读、学思悟践。克州歌舞团深入学习宣传贯彻党的二十大精神,用好红色资源,编创了一系列舞台艺术精品。

  “从城市、乡村到牧区,从学前小朋友到耄耋牧民,全州人民把党的二十大精神口耳相传。作为文化宣传的‘玛纳斯奇’,我们要用接地气、有朝气、振人心的方式,通过悠扬的库木孜琴弹奏传唱党的二十大精神。”克州歌舞团的乐队演奏员买买提吐尔孙·马曼说。

  买买提吐尔孙·马曼用心用情创作的《库木孜弹唱·礼赞二十大》和《我是党员我知道》,以各族人民群众喜闻乐见的方式,增加了大家对党的二十大精神的深入了解。演唱作品发布后,已有超50万人次“点赞”。

  “我们今天的好日子,幸福甜蜜美滋滋,你要问我咋来滴,喝水不忘挖井人,幸福不忘带头人,党是咱的领路人,二十大报告暖人心……”玛纳斯奇艾山吐尔·库尔班那里创编了宣传党的二十大精神的歌曲《帕米尔欢庆二十大》和《党是咱们的领路人》。赴农牧区现场表演时,这两首充满柯尔克孜风情的歌曲,获得了阵阵掌声,掀起克州人民学习宣传贯彻党的二十大精神的高潮。

  克孜勒苏柯尔克孜自治州,位于新疆西南部。这里是中国西极,是一个边境之州。在克州,16万多人口的柯尔克孜族,能歌善舞,热爱祖国、忠诚于党、坚守边境线。他们也是英雄玛纳斯的后裔。

  “说起英雄史诗《玛纳斯》,我不由地想起今年习近平总书记考察新疆时,来到新疆维吾尔自治区博物馆,观看世界级非物质文化遗产柯尔克孜族英雄史诗《玛纳斯》说唱展示,并同非遗传承人及克州歌舞团演员亲切交谈。”杨花明说,“我们谨记总书记的谆谆教诲,立志要把世界级非物质文化遗产《玛纳斯》保护好、传承好、发扬好。”

  不久前,歌舞剧《玛纳斯》在克州文化中心进行了带妆彩排,伴随着铿锵的鼓点、美妙的库木孜乐曲,演员们用灵动的肢体语言演绎了传唱千年的英雄史诗。

  歌舞剧是对英雄史诗《玛纳斯》的艺术化创作,又以党的二十大精神为引领,发扬中华优秀传统文化,丰富了人民群众的精神世界。

  克州歌舞团不仅精心排练了一台精彩绝伦的大型歌舞剧《玛纳斯》,还制定了一系列发展《玛纳斯》的文化工程——重点打造27个(含国家级、自治区级、自治州级)的非遗项目,培育50名玛纳斯奇传承人,打造玛纳斯歌剧院,启动成立克州玛纳斯协会……

  杨花明说:“歌舞剧《玛纳斯》将到全疆14个地州会演,再去全国各地巡演,进而走出国门、走向国际,把我们优秀的非物质文化遗产传播到全世界。”

  在克州,各族人民守边护边、建设家园,作出了积极贡献,涌现出许多典型人物和故事,这些也成为克州歌舞团创作的素材。

  目前,克州歌舞团正在创作《撸起袖子加油干》《边境线上的爱》《党徽大叔》《糖包子的故事》等舞台作品,讲述各族人民与援疆干部一起共同奋斗的感人故事;《红船精神》《星星之火》《追寻》《血,总是热的》等作品,则以筑牢中华民族共同体为主线,大力弘扬中华传统文化和革命故事。

  “作为文艺工作者,我们感受到一种沉甸甸的历史使命感,一种舍我其谁的社会责任感。”杨花明表示,“今后,我们要创作出更多弘扬劳动精神、奋斗精神、奉献精神、创造精神、勤俭节约精神的高质量舞台艺术精品。”

  《光明日报》( 2022年12月26日 03版)

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