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)
李泽泉:坚持人民至上,推进实践基础上的理论创新******
本期光明网理论学术动态导读关注社会慈善资源、理论创新、国际循环、全面推进乡村振兴、立德树人等话题,欢迎网友踊跃参与讨论。
【胡彬彬:做到“三个注重”,有效推进社会慈善资源融入基层社会治理】
贵州民族大学社会学院副教授胡彬彬指出,社会慈善资源是慈善事业持续发展的基石,也是基层社会治理有效推进的活力源泉,必须做到“三个注重”,有效推进社会慈善资源融入基层社会治理。一方面,要注重创新融入理念。树立主动融入理念,充分激发全民的爱心、调动全社会的热情;树立全域融入理念,探索建立“慈善+党建”“慈善+金融”“慈善+教育”“慈善+救助”等实践模式;树立协同融入理念,加强指导和管理,使各类基层组织按需设置、按职履责、有人办事、有章理事。另一方面,要注重健全融入机制。健全党建引领机制,积极创新激活社会慈善资源的组织化形式,探索激活社会慈善资源的方式方法,充分发挥党组织的战斗堡垒作用和党员先锋模范作用;健全慈善激励机制,充分发挥基层政府的主责作用,积极创新慈善行为的激励方式,推进慈善公益组织与媒体平台的合作,探索慈善积分奖励、慈善时间银行等多样化激励机制。同时,要注重拓展融入路径。以社区为主体创建融入场域,以增强居民的“社区共同体”意识为目标,积极开展“社区慈善日”等活动,努力打造“慈善标杆社区”;以社会力量为依托拓宽融入渠道,社会组织要利用自身的组织优势,加强资源整合平台建设,最大限度地整合社会慈善资源,并使之服务于基层社会治理。
摘编自《光明日报》
【李泽泉:坚持人民至上,推进实践基础上的理论创新】
杭州师范大学纪委书记、教授李泽泉表示,新时代新征程,继续推进实践基础上的理论创新,必须坚持人民至上。一方面,党的理论来自人民。必须深深植根亿万人民的生动实践,站稳人民立场、把握人民愿望、尊重人民创造、集中人民智慧,及时概括提炼人民群众的新鲜经验,形成为人民所喜爱、所认同、所拥有的理论。另一方面,党的理论为了人民。必须始终坚持全心全意为人民服务,不断实现好、维护好、发展好最广大人民根本利益。同时,党的理论造福人民。必须牢记中国共产党是什么、要干什么这个根本问题,把造福人民作为理论创新的价值旨归,不断把人民对美好生活的向往变为现实。
摘编自《人民日报》
【黄晓凤:多措并举提升国际循环质量和水平】
广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、广东财经大学广东数字经济研究院院长黄晓凤指出,在经济全球化时代,开放融通是不可阻挡的历史趋势。我们要坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引,在加强国内大循环在双循环中的主导作用的同时,重视提高国际循环质量和水平。一是以国内大循环吸引全球资源要素。围绕国内发展新兴产业的市场需求,拓宽使用外资来源,扩大市场准入;通过吸引全球技术、资金、人才等优质要素和产品,不断塑造高质量发展新动能。二是稳步扩大制度型开放。对标高标准国际经贸规则,积极推动制度创新,在数字贸易等领域创设高标准规则体系,提升我国在国际循环中规则、价格、标准制定的话语权。三是提升产业链供应链韧性和安全水平。推动产业链供应链优化升级,集聚力量进行原创性引领性科技攻关;打通物流、信息流、数据流和交通运输堵点,全面增强与世界各国的互联互通;借助互联网、人工智能和云计算技术,通过精准匹配实现产业链供应链各链条的无缝对接。
摘编自《经济日报》
【于家明:处理好三对关系,稳步推动乡村振兴“提档升级”】
北京市委党校第23期局级研修班学员于家明指出,全面推进乡村振兴,是中国式现代化的重要内容,必须坚持系统观念,强化辩证思维,稳步推动乡村振兴“提档升级”。一是在乡村发展中兼顾效率与效益的关系。切实推动城乡二元结构调整、促进城乡融合发展,蹄疾步稳地推进城镇化;完善乡村产业利益联结机制,鼓励工商资本和社会资本下乡,拓展乡村产业的市场空间;着力于改变分散、粗放的传统农业经营方式,避免片面追求大干快上的倾向,把握好农业生产规模经营的尺度;始终绷紧粮食安全这根弦,主产区、主销区、产销平衡区都要树立保面积、保产量的责任意识。二是在乡村建设中协同有形与无形的关系。在充分掌握乡村的历史渊源、民俗文化、现实状况、农民呼声等信息的基础上,坚持规划先行,做到分类施策;注重风貌保护,尤其要保护好乡村的生态环境,增强乡村的生态涵养功能,打造现代版“富春山居图”;推动机制创新,激活大量沉淀的实体资产,挖掘生态价值。三是在乡村治理中融合硬件与软件的关系。进一步加大农村公共基础设施建设力度,进一步推动教育、卫生等公共服务下乡,要在公共资源配置上体现农业农村优先;突出抓基层、强基础、固基本的工作导向,锻造一支懂农业、爱农村、爱农民的农村基层干部队伍,加强农村基层组织建设;不断完善自治、法治、德治相结合的乡村治理体系,建立健全符合农村基层实际的治理体系和治理方式。
摘编自光明网
【刘凤义、余一凡:扎实推进落实立德树人根本任务】
南开大学马克思主义学院院长、教育部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刘凤义,南开大学马克思主义学院副院长余一凡表示,思政课教师要切实在实际工作中将立德树人根本任务落实落细,真正做到为党育人、为国育才。一是坚持用习近平新时代中国特色社会主义思想铸魂育人。教育系统必须将学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想作为首要任务,推动习近平新时代中国特色社会主义思想进教材进课堂进头脑,引导广大青年坚持对马克思主义的坚定信仰、对中国特色社会主义的坚定信念。二是讲深讲透讲活思政课的道理。思政课教师必须在讲道理上下功夫,坚持学原文、读原著、悟原理,透过现象看本质,强化学理支撑;主动回应学生们关心关切的深层次理论问题和现实问题,甚至是一些敏感问题,用马克思主义的逻辑力量征服学生;用好信息技术手段,创新教学方式方法,增强思政课教学的时代感。三是运用好大思政课提升育人成效。高校要将习近平新时代中国特色社会主义思想有机融入“大思政课”建设;推行“师生四同”,围绕重大理论问题和现实问题,广大师生同学同研同讲同行,共同将理论知识用于实践,运用生动鲜活的实践强化认同;运用国家教材建设重点研究基地等教学科研平台,推进科研教学相互促进,坚持课程思政与思政课程同向同行。
摘编自《中国教育报》
(光明网记者 赵宇整理)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)