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)
中国推动绿色低碳高质量发展 欧企坚定在华投资信心******
中新网北京11月17日电 (记者 李金磊)“在新征程上,中国将更加注重推动绿色发展。推动经济实现质的有效提升更多体现在绿色、低碳。我们要的发展是减少黑色经济、高碳经济,增加绿色经济、美丽经济。”
11月16日,生态环境部与欧在华跨国企业高层圆桌会在北京举行,向外界传递出中国推动绿色低碳高质量发展的决心,提振外资企业在华投资的信心,进一步深化生态环境领域合作,共同推进美丽中国建设。
11月16日,生态环境部与欧在华跨国企业高层圆桌会在北京举行。明确方向
中共二十大报告提出了“高质量发展是全面建设社会主义现代化国家的首要任务,推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节”等重要论断,并做出了相应的战略部署。
许多在华外资企业希望及时、全面、准确把握二十大报告的最新精神和主要内容,也非常希望了解习近平生态文明思想和中国在绿色发展方面的相关部署。为响应企业诉求和关切,生态环境部环境与经济政策研究中心、中国新闻社主办,中国新闻网承办了此次圆桌会。
此次会议是继国家发展改革委与美在华跨国企业高层圆桌会后,“中新论坛·解码二十大”系列的第二场活动,也是二十大之后中国新闻社、中国新闻网政企交流一次重要活动,为促进在华跨国企业发展与国际经贸合作发挥积极作用。
圆桌会以“启航新征程 推动绿色发展”为主题。中国欧盟商会及道达尔能源、UPS、法国兴业银行、大众汽车、康明斯等50余家外资企业高级代表参会,涉及能源、汽车、交通、金融、物流、高端制造等行业。
会议强调,中国将坚定不移推进高水平对外开放,坚持绿色低碳高质量发展是坚持高水平对外开放的应有之义。全球经济绿色复苏与中国生态文明建设目标总体一致,绿色发展国际合作潜力巨大。
在新的征程上,中国将更加注重推动绿色发展,加快发展方式绿色转型,深入推进环境污染防治,提升生态系统多样性、稳定性、持续性,积极稳妥推进碳达峰碳中和。
明晰路径
绿色经济是人类发展的潮流。绿色低碳发展创造的需求会非常大,无论是在绿色技术、绿色产品,还是在绿色管理方式、绿色人才方面,都有极大的需求,市场前景广阔。
会议指出,中国将鼓励发展绿色环保产业,大力发展可再生能源,促进资源节约集约和循环利用,同时将坚持高水平对外开放,吸引全球资金、技术、人才等优质要素和产品,加强绿色发展领域国际合作,与各国一道共建清洁美丽世界。
会上,企业代表围绕党的二十大报告相关内容以及美丽中国建设、多双边环境合作、碳市场建设、企业绿色转型等议题与生态环境部相关司局负责人进行了深入互动交流。
在环境信息依法披露方面,会议介绍了相关政策措施的出台背景、主要内容、当前进展,并从推动企业绿色转型的角度提出了下一步考虑,强调打通市场主体间、市场主体与监管部门间的信息壁垒,引导企业采取环境友好的生产、经营、投资方式,让环保工作突出的企业更好地展现自身。
在碳市场建设方面,会议介绍了中国碳市场第一个履约周期建设取得的进展成效,各项预期目标基本完成,分析了当前全国碳市场建设面临的主要挑战,并提出了相关工作考虑。下一步,将加快完善制度机制,持续强化市场功能建设,稳步推进温室气体自愿减排交易市场建设。
会议希望与会企业继续保持对华投资的热情,积极融入中国新发展格局,深度参与中国生态文明建设和绿色低碳高质量发展进程,为确保全球产业链供应链安全稳定、促进全球经济绿色复苏做出贡献。
坚定信心
当前全球经济低迷,中欧作为当今世界两支重要的力量,双方加强合作,不仅有利于中欧双方,也有利于世界经济复苏。近年来,面对复杂严峻的国际形势和层出不穷的风险挑战,中欧经贸与投资合作依然延续增长势头,为面临衰退的全球经济注入更多稳定性和新动能。
会议指出,中欧在绿色发展、环保产业领域具备坚实的合作基础。
从发展前景看,绿色发展是国际社会的共识和世界发展的潮流,欧盟“绿色新政”与中国生态文明建设目标总体一致,路径相似,双方有着广泛的共同利益、相似的战略诉求,在新能源、绿色制造、绿色服务等领域已经开展了卓有成效的合作。
随着中国生态环境保护工作力度加大,形成了巨大的产业市场。中欧环保产业和技术合作契合程度高、新机遇多,双方有着技术、制造和资金互补的优势。
会后,企业代表表示,通过聆听圆桌会关于党的二十大报告精神、习近平生态文明思想核心要义解读以及中国环境信息依法披露和碳市场建设等方面政策措施的介绍,对于在华深化生态环境领域合作有了更深入更全面的掌握和理解,更加坚定了在华投资的信心。
企业代表表示,未来将紧扣中国新发展理念和绿色发展主题,积极把握新发展机遇,为促进中欧绿色经济合作走深走实、共同推进美丽中国建设、推动建设一个清洁美丽的世界做出积极贡献。(完)
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