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)
《5·12汶川——疼痛的笔锋》代后记******
王晓晖
1.
大地震过去3个月了。
从灾难中走出的中国人,拍打了地震废墟落在心上的灰尘,揉过红肿尚未消尽的双眼,惊艳在鸟巢烟火喷薄绚烂的繁华之夜。
那一刻,鸟巢在跳舞,从大地舞向天空;那一刻,北京在跳舞,从过去舞向未来;那一刻,北京奥运凝聚着全民的期待,挑高了中国人的幸福指数。
生活可以这样的美好——只是有些人已经不能再看到。
那些在山川土地的碰撞中瞬间消失的人,那些我们还未曾谋面命运已突然改变的陌生人,留给我们身体和心灵的疼痛,依旧清晰和真切。“向大地震索要更多的财富”——这句在大地震的报道中重复过无数次的话,今天,依旧在我们的心底大声响起。
“向大地震索要更多的财富”——从国家的体制设计和制度安排、社会结构的合理构建与和谐营造、新闻行业的自身突破和社会责任……到一个媒体的壮大和长高、一次报道的深入与实现、一个记者的锻造和打磨……都必须向有国人太多付出和牺牲的大地震索要到更多的回报。
这便是大地震3个月后,中国新闻社还执意要出版这本报道经验集的原因,尽管我们并不想再回望淋漓的鲜血,尽管又有奥运报道撕扯着我们的敬业与精力。因为投入过,伤痛过,然后我们要长出骨头。因为深思着,惕厉着,或许才会走得更远。
2.
“当我死后站在天堂之门的时候,我遇到的第一个人将是美联社记者”——美联社在出版自己记者的报道集时,把穆罕默德•甘地的话这样骄傲地写在它的扉页上。
“最多的时候,中新社五十六位将士在四川灾区,这个数字,超过任何一次突发事件和重大报道”;“最多的时候,中新社一天发稿数达到四百多篇,这个数字,刷新了中新社五十六年的历史”——我们也很骄傲,在汶川的旷世灾难发生时,中新社以前所未有韧性和力量站立在大地震的现场,展示了她前所未有的方向感和爆发力。
3个月后,这种充满方向感的爆发力令人生发出守土有责的骄傲。但3个月前,在信息尚不周详,指令尚不明确,硝烟未散、惊魂未定的张惶与混乱中,能够明晰地判定方向、界定线路、布局兵力,也并非一件简单明了的事情。
我们可以相信并作为判断依据的是:2008年的中国,已经是世界的中国,经历了国际化的洗礼、全球化的磨砺;2008年的中国,已经是成年的中国,经历了少年的轻狂、青年的迷惘、30年改革开放的现代化和城市化过程、30年的摸索、疼痛和积淀,使中国多了平实、理性和成熟。
可以作为判断依据的重要细节还有:中国已经有了《突发事件应对法》、《政府信息公开条例》、《北京奥运会及其筹备期间外国记者在华采访规定》,中国三级新闻发布和发言人制度已经初步建立,并且正逐渐规范化和专业化。
中国的进步赋予包括中新社在内的中国媒体在关键时刻作出正确选择的力量,这力量正化作悲情迷茫时刻无声却坚定的方向感,它使我们在回首汶川大地震报道工作时可以庆幸,我们因此没有彷徨缺位,没有南辕北辙。
3.
当小孙第一次穿越八百里死亡线,当老贾料理好他的相机他的武器第二次飞赴灾区,当老社长肖老师经过千百次的追问、拼抢、核实,终于拿到发现失事飞机残骸的独家第一手消息时……我们就在悲情与感动中体验到,中新社采访实现能力在跳跃性地增长。
采访实现能力——这个总在寻常日子里掣肘我们的经年累月的老难题,在汶川大地震之后不平常的日日夜夜,得到了艰苦卓绝的突破、再突破。所谓“中新风格”,不能来自网上信息和一纸文稿的剪切与粘贴,不能远离中国发展的重大问题而只关“风月”。正如没有经济的发展和强大的国防,就没有一个国家真正的软实力,“中新风格”也必须用采访实现能力一次再一次地予以证实,“短、快、活”必须用“现场和立场”的速度、力度和深度去支撑,“中新风格”可不是可有可无、花里胡哨、飘在空中的形容词。
所以,让采访实现能力在寻常日子里保有可持续发展的动力,就自然地成为中新社“后震报道时期”的新问题:在没有大地震的外在震撼力、在失去悲情迸发出的巨大内趋力、在没有官方与民间、各个阶层与团体共识并形成合力的情况下,我们的记者能否还有克服种种令人沮丧的摩擦力、进行第一百零一次追问的执着和勇气?
当然,体制要完善,管理需提升,社会应更宽容,新闻的责任和空间将更大。我们,则应该在期待环境变更的同时,强身健体,练就点功夫。做一个现实的理想主义者,总比抱怨离目标更近。
4.
当永志的背在思索中变得更深邃,当小夏的眼睛熬得更红更英俊,当丹鹰的嗓子由喑哑变得更斯文,当大地震后方报道组的激情飞扬在一个月后变成才思枯竭的执着守望……我们深知:现代战争没有后方,前方多么需要一个强大的、战时状态的后方。
在弄清楚虽然身在后方但没有任何理由推诿、懈怠甚至游移时,我们历时一个月的清晨策划就开始了。思路大致有三:第一,依循前方救援和重建工作的角度,依循大地震中的爱与勇气的角度,进行特别策划;第二,依循科学解释、科学救助、科学重建的角度,进行科学的回答,解疑释惑;第三,依循对历史重大事件的思索,官方对大地震前所未有、举世公认的处理,从向大灾难索要大财富的角度,进行综述和评论。三者归一的方向,就是前方:前方在想什么?前方最需要什么?读者最关心前方的什么?
想要作一个前后契合与呼应的后方、作一个不辜负前方的后方是不容易的。尤其在前方物质的路和信息的路相继断掉的情况下,后方在数量上的补足、在质量上的补充都是不可或缺的。
我们的收获是,通过一个月清晨策划、之后采访和写作、下午到黄昏出稿这样一个近乎残酷的工作流程,中新社一批年轻的记者极大地展示出他们善良和敬业的本能、才华的挥洒和流动、深度的探索和超出想象的耐力和韧性,它们随着大地震报道喷涌而出,成为中新社极为珍视的又一笔财富。
我们的遗憾是,因为思想深度和宏观关照不够,因为前后方力量整合不够,因为后方资源盘整和调动不够等原因,我们的报道还没有达到应该达到的力度和深度。在独家新闻越来越难以企及的时候,独家的观点和独家的视角就变得越来越重要。作为负有向世界说明中国使命的中新社,必须在追求速度与亲和力的同时,提供力度、深度和更多的向度。
5.
幸好大地震结束了,它也是一个开始;幸好中新社还年轻,还有足够的时间和空间;幸好时代在快板和慢板的交错中进步,环境在变,蓝天会越来越多。
我们在期待中乐观,在乐观中努力。
我们会在新的起点,再次出发。
(历史资料)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)