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)
二十大代表风采丨“玫瑰姐姐”的玫瑰人生:让川西高原绽放“致富花”******
中新网成都10月7日电 题:“玫瑰姐姐”的玫瑰人生:让川西高原绽放“致富花”
作者 单鹏 安源
一片片香气浓郁、外形饱满的玫瑰鲜花片进入流水线,经过投料、提取、回流、接取纯露等工艺流程,淡黄色的玫瑰精油从大马士革玫瑰中提炼出来,9月中下旬,四川省阿坝州小金县的大马士革玫瑰进入采摘尾声。“每当玫瑰花开时,村民们满脸都是丰收的喜悦和灿烂的笑容,看到他们幸福,我就很快乐。”“玫瑰姐姐”陈望慧表示。
陈望慧是中国共产党第二十次全国代表大会代表、小金县达维镇冒水村党支部书记。曾有人说,“小金玫瑰”从无到有,经历了很多坎坷,玫瑰姐姐用“疯子”的想法、“傻子”的做法,成就了“小金玫瑰”产业,用一朵玫瑰花致富了千万家。
作为四川涉藏地区特色产业扶贫的样本,近十年来,“小金玫瑰”蹚出一条“致富路”:“世界高原玫瑰之乡”小金全县种植玫瑰1.5万亩,覆盖了13个乡镇、46个村,辐射带动3200多户2万余人增收。
2011年,在外经营餐饮生意的陈望慧被选为冒水村村主任。冒水村坐落在当年中央红军长征中翻越的第一座大雪山夹金山脚下,这里土地贫瘠、野猪肆虐,是典型的贫困村。
谈起小金县最初为何选择发展玫瑰产业,陈望慧笑言小金的玫瑰产业是“被野猪啃出来的”。2011年,陈望慧在高半山查看被野猪破坏的庄稼时,意外发现地边几株玫瑰含苞待放。因为花茎带刺,野猪无法啃食。这一发现让她萌生了种植玫瑰花的念头。在先后前往7个省考察学习玫瑰品种和种植效益后,2012年,陈望慧在冒水村成立玫瑰种植专业合作社。
在村干部和党员带头试种下,60多亩玫瑰花开得很好。后来这批玫瑰花运到甘肃兰州苦水镇加工,提炼出的玫瑰精油得到同行和专家的一致认可,他们认为小金县种植环境绿色生态,而且玫瑰花期长、含油量高、香气纯正。这让陈望慧更加坚定发展玫瑰产业的想法。
“小金玫瑰”的发展并非一路坦途,其今天蒸蒸日上的场景背后,是老百姓从“不愿种”向“自愿种”的转变。玫瑰花虽然每年都种,但有的老百姓将信将疑,打心眼里不认为玫瑰花能代替庄稼,花田管理并不用心;再加上玫瑰品种不够优质,早先“小金玫瑰”成活率很低。陈望慧只好提高价格收购鲜花,让老百姓得到实惠,同时更新品种,改种产量和品质更优的大马士革玫瑰。
渐有起色后,陈望慧加大投入,在村里建起玫瑰加工厂,引进生产线进行玫瑰精油、纯露、花茶、酱、鲜花饼的加工生产,采用“支部+合作社+公司+党员+农户+基地”发展模式。该模式不需要流转农户土地,老百姓在自己土地上多劳多得。随着“小金玫瑰”的名声在外打响,玫瑰不愁销路,老百姓脸上也露出灿烂笑容,“死心塌地”地跟着陈望慧种植玫瑰。
“以前一个村100多户人家,只有三四家是‘万元户’。种植玫瑰后,几乎家家户户的收入发生了翻天覆地的变化。”陈望慧说,除了显著的收入增长,玫瑰还促进民众思想观念转变,“现在大家对生活充满激情与自信,也越来越团结,期盼着共同富裕。”
疫情发生后,“小金玫瑰”出口保加利亚、新西兰、韩国等国家的海外订单被大量取消。面对市场压力,此前只负责玫瑰种植和加工的陈望慧主动投身销售前线,背上玫瑰精油化妆品来到广州开辟新市场,建立新销售渠道。“产业发展不遇到困难几乎是不可能的,但办法总比困难多。疫情平稳后,市场会逐渐回暖,我对此很有信心。”陈望慧表示。
随着乡村振兴战略的深入推进,陈望慧心中还有一幅更大的蓝图:将玫瑰产业与乡村振兴衔接起来,在一产、二产基础上发展融合高原玫瑰与红色文化的文旅产业。“种植玫瑰后,每个村有每个村的风景。”陈望慧称,冒水村正在更新基础设施,不少村民也抓紧装修房屋和庭院,为吸引游客“蓄力”,“未来乡村会发展得越来越好。”(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() ![]() 开心彩票地图 |