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)
李合亮:走中国式现代化道路必须扎实推进共同富裕******
本期光明网理论学术动态导读关注中国式现代化、马克思主义、乡村振兴、人民至上、高等教育等话题,欢迎网友踊跃参与讨论。
【李合亮:走中国式现代化道路必须扎实推进共同富裕】
山东省习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心特约研究员李合亮认为,以实现全体人民共同富裕为本质要求之一的中国式现代化,其核心要义是全体人民的现代化。从共同富裕的内容来看,强调在物质生活共同富裕的同时,实现作为上层建筑的精神生活的共同富裕;从共同富裕的过程来看,财富的创造与分配是贯穿其中的两条主线,是实现共同富裕的一体两面;从共同富裕的目标来看,人的自由全面发展是马克思恩格斯所描绘的人类社会最崇高的奋斗图景。实现共同富裕是中国式现代化的本质要求,是全面建成社会主义现代化强国的必然选择。首先,需毫不动摇坚持党的全面领导。党的一百多年奋斗征程不断昭示我们,为人民谋幸福、为民族谋复兴是党的永恒追求和奋斗目标。其次,健全完善实现共同富裕的顶层设计。更好地保证人民当家作主,持续将制度优势转化为治理效能,注重以民生建设为导向的社会建设,全力推进生态文明建设。最后,以历史主动精神和历史创造精神推进共同富裕。善于从党的一百多年奋斗历史中汲取养分,汇聚不竭前进力量,强化推进共同富裕使命担当。
摘编自《光明日报》
【胡海良:坚持“两个结合”,推进马克思主义中国化时代化】
浙江省社会科学院副院长胡海良表示,马克思主义是认识世界、把握规律、追求真理、改造世界的强大思想武器,是我们立党立国、兴党兴国的根本指导思想。只有把马克思主义基本原理同中国具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合,才能始终保持马克思主义的蓬勃生机和旺盛活力。100多年来,我们党坚持运用马克思主义科学的世界观和方法论解决中国问题、得出符合客观规律的科学认识,坚持把马克思主义思想精髓同中华优秀传统文化精华贯通起来,不断推进马克思主义中国化时代化。我们必须坚持“两个结合”,坚定历史自信、文化自信,把马克思主义思想精髓同中华优秀传统文化精华贯通起来、同人民群众日用而不觉的共同价值观念融通起来,不断赋予科学理论鲜明的中国特色,不断夯实马克思主义中国化时代化的历史基础和群众基础。
摘编自《人民日报》
【郑有贵:乡村要振兴,产业必振兴】
中国社会科学院习近平新时代中国特色社会主义思想研究中心研究员郑有贵指出,乡村要振兴,产业必振兴,要坚持精准发力,立足特色资源,关注市场需求,发展优势产业,促进一二三产业融合发展,更多更好惠及农村农民。第一,以形成新型工农城乡关系拓展乡村产业发展空间。要把推动农村一二三产业融合发展,与产业园区建设、特色小镇建设、推进新型城镇化等有机结合起来,推动产业集聚和人口聚集互促的产城融合发展,推进空间布局、产业发展、基础设施等县域统筹,发展乡村旅游、休闲农业、文化体验、健康养老、电子商务等新产业新业态。第二,以完善利益联结机制集聚乡村产业发展动能。通过就业带动、保底分红、股份合作等多种形式,让农民合理分享全产业链增值收益。一方面,要将推动乡村产业振兴和促进农民增收结合起来,通过“资源变资产、资金变股金、农民变股东”,形成企业和农户产业链上优势互补、分工合作的格局;另一方面,要将推动乡村产业振兴和坚持农民主体地位结合起来,既要充分发挥资本促进乡村产业振兴的作用,又要防止把农户从产业链中挤出来。第三,以深化农村改革激发乡村产业发展活力。需以处理好农民和土地的关系为主线深化农村改革,推动农村改革扩面、提速、集成,力争在巩固和完善农村基本经营制度、发展新型农村集体经济、发展新型农业经营主体和社会化服务、发展农业适度规模经营等方面取得成效。
摘编自《经济日报》
【马德坤:新时代践行“坚持人民至上”重在创造】
山东省高校网络思想政治工作中心特约研究员、山东师范大学马克思主义学院教授马德坤认为,实现中华民族伟大复兴这个伟大梦想是近代以来中华民族努力的方向,也是党所肩负的历史使命。中国共产党为实现自己的历史使命所作的努力一直都是指向中华民族与中国人民,坚持一切发展为了人民,坚持人民至上。在新时代,全面推进中华民族伟大复兴,需要凝聚全国各族人民的力量,需要密切联系群众、筑牢公平正义、实现共同富裕,这是坚持人民至上的关键。一是要密切联系群众。在长期的革命、建设和改革实践中,中国共产党形成了“从群众中来、到群众中去”的优良传统和工作方法。我们党是在同人民群众的密切联系中成长、发展和壮大起来的,不论过去、现在和将来,我们都要坚持一切为了群众、一切依靠群众。二是要筑牢公平正义。新时代,在全面建设社会主义现代化国家新征程上,坚持人民至上,就是要完善分配制度、实施就业优先战略、健全社会保障体系、推进健康中国建设,使人民利益得到充分维护,公平正义得到充分彰显。三是要实现共同富裕。实现共同富裕是中国特色社会主义的本质要求,也是坚持人民至上和社会发展的必然结果。在进入新时代的条件下,以共同富裕为目标指向是坚持人民至上的必然要求。
摘编自《中国社会科学报》
【刘晟:以高等教育高质量发展助力中国式现代化】
广东药科大学党委书记、教授刘晟指出,高校是人才培养主阵地和科技创新主力军,要充分发挥高等教育在教育、科技、人才“三位一体”战略布局中的重要作用,以高等教育的高质量发展为中国式现代化提供坚实的科技、人才支撑。一是坚持党的全面领导,始终引领高校高质量发展。加强党的全面领导和党的建设,牢牢掌握党对高校的领导权,坚决落实党委领导下的校长负责制,将党对高校工作的全面领导等制度优势转化为培养社会主义建设者和接班人的能力;把握高质量内涵式发展要求,围绕大学的主要职能,明确方向、突出重点,提升高校治理能力现代化水平;围绕建设高质量教育体系,统筹推进育人方式、办学模式、管理体制、保障机制改革,打造以服务国家和区域需求为支撑的学科专业体系,深化教育教学改革。二是勇攀科技创新高峰,不断推进高水平科技自立自强。坚定不移走自主创新道路,聚焦“四个面向”,瞄准高峰、基础、前沿、新兴、交叉领域布局一批战略性、储备性关键核心技术研发项目,提升关键核心技术创新能力;深化从源头、过程、评价到运用的全链条科技创新体制改革,营造宽松、多元、竞争、有序的科技创新环境;主动服务国家战略和区域发展,立足高校所在区域发展特点和自身学科优势,加速汇聚高质量创新资源,推进基础研究和重大科技创新突破。三是努力培育时代新人,全面提高人才自主培养质量。坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想铸魂育人,全面贯彻党的教育方针,加强思想引领和价值塑造,教育引导青年学生理解把握习近平新时代中国特色社会主义思想世界观和方法论;强化高校人才自主培养的战略规划。把国家所需和学校所能紧密结合起来,着力加强人才的创新、实践能力培养,按照新阶段新要求深化学科体系、教学体系、教材体系、管理体系等方面的改革;锻造高校人才自主培养师资队伍,建立完善人才引进、交流和专业化学科梯队发展等机制,创造有利于教师成长的体制、机制和环境氛围。
摘编自《南方日报》
(光明网记者 赵宇整理)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)