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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)

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【十年中国风】“舞”动异域,天涯相约民族风******

  中新网北京10月2日电题:【十年中国风】“舞”动异域,天涯相约民族风

  记者 邢蕊

  提到广场舞,你脑海中会浮现出什么场景?是否是一群或烫着卷发、戴着墨镜,或身披彩色丝巾,在公园、广场伴着音乐起舞的大爷大妈们?

  广场舞是一项成本低廉、简单易学且颇具社交属性的健身娱乐方式。一份早年间的行业报告显示,中国广场舞人口已近一亿。随着十年间国内外交流的脚步密集,“广场舞大妈”们,也越来越多地吸引世界目光。

  “来自东方的神秘力量”

  英国小哥三秒,至今都对此记忆犹新。

  三秒住在英国谢菲尔德。他是中国传统文化的狂热爱好者,也是中国女婿。2019年,他和媳妇回中国探亲,在游览大好河山,品尝各式美食之余,同样令他难忘的,还有随处可见的“广场舞大妈”。

  他说,自己想不通到底是怎样一种魔力,可以让互不相识的人们,在同一时间、同一地点,整齐划一地排列在一起起舞?这上头的背景音和魔性的小步伐,又是哪位节奏大师的手笔?

  当他向妻子表达心中迷惑,却见对方煞有其事地笑道:“这是来自东方的神秘力量。”

  这股“神秘的东方力量”正有席卷全球之势。从巴黎卢浮宫、俄罗斯红场到纽约时代广场,十年间都曾留下国人翩迁舞动的身影。

  2014年,一曲《最炫民族风》响彻纽约时代广场上空,100位“中国大妈”在异国他乡的街头跟随节拍起舞,由内而外散发着自信的气场。

  这是纽约中华歌舞团参与的一次快闪活动,团长冯洁至今都对当时的场面记忆犹新:“跳完以后,我们挥舞着100面五星红旗,一起合唱《我的中国心》,场面十分震撼。”

资料图:2013年1月21日,美国宾夕法尼亚大街上参加游行的华人民间舞蹈团。资料图:2013年1月21日,美国宾夕法尼亚大街上参加游行的华人民间舞蹈团。

  “神曲”背后的自信身影

  当一群群东方面孔在异域高光中随性而舞,求同存异、兼容并包而又活泼豁达的中国文化特质,正跃动着勃勃生机。

  从身边巷陌到异国他乡,随处可见的广场舞成为国人追求健康生活方式和展现向上精神面貌的注脚。在这背后,是一份份对美好生活的渴望,是飞速崛起的国家为普通百姓带来的幸福感和自信心。

  在北京大学国家体育产业研究基地秘书长何文义看来,广场舞兼具时尚文化和体育文化属性。“广场舞的舞蹈和音乐都在不断推陈出新,受众囊括了各个年龄段,甚至包括有舞蹈功底的专业人士。当优秀人才进入这一领域,广场舞很可能从‘土文化’变成雅文化。”

  何文义认为,广场舞热潮所体现出的,正是普通老百姓享受美好生活的直接过程。而在国外街头起舞的“中国大妈”,不仅是文化自信的体现,在某种意义上也是中国“文化输出”的一种形式。

  来自英国的三秒眉飞色舞地告诉记者,自己看广场舞看到兴起时,也会情不自禁地加入其中,快乐得像个二十多岁的“小陀螺”。

资料图:2017年12月31日,2017“你好大妈”全国广场舞总决赛在美丽的云南西双版纳举办。陈春光 摄资料图:2017年12月31日,2017“你好大妈”全国广场舞总决赛在美丽的云南西双版纳举办。陈春光 摄

  民族的,也是世界的

  在国外生活数十年的冯洁,为了庆祝国庆60周年,于2009年创立了纽约中华歌舞团。13年时间里,冯洁和她的歌舞团一直致力于让优美的中国艺术在美国落地生根。

  2015年梅西感恩节大游行,纽约中华歌舞团受邀参加。她们以侗族音乐为伴奏,编排出了一套动作简单,却颇具少数民族风情的广场舞。当身穿民族服饰的队伍走上街头,围观人群向着游行队伍高呼:“China,你好。”那一刻,走在队伍里的她和许多演员们热泪盈眶,身为华人的自豪感油然而生。

  旅美20余年间,冯洁曾在美国朱莉雅音乐学院演奏并讲座过多部中国民乐作品、出版过琵琶独奏专辑,也曾自2009年起创办“纽约国庆晚会”、在大量中华艺术活动中担任节目策划人及总导演、艺术总监,还曾将来自辽宁芭蕾舞团自排的《花木兰》等多部晚会搬上美国主流舞台演出,以实际行动搭建中美文化桥梁,近距离向美国人民和华夏子孙讲述中国故事。

  “我们中国的优秀文化还有很多很多,歌剧、芭蕾舞、交响乐……兼容并包,海纳百川。”她说,“这些来自中国的艺术之美,每每都会令当地观众大为赞叹。”

2015年梅西感恩节大游行现场。受访者供图。2015年梅西感恩节大游行现场。受访者供图。

  当中国风与西方世界交融碰撞,无论是“阳春白雪”的艺术表演,还是颇接地气的民间健身,都在润物无声地讲述着一个个中国故事,将兼具传统色彩和时代意蕴的中华文化推向国际舞台。而每一个故事,无不记录着优秀中华儿女的努力与拼搏。

  “在美国,中国文化扮演着非常重要的角色。每次有多元文化交流活动,我们一定是最具亮点、最不可缺少被邀请的。”冯洁动情地说。而她语气中满满流露出的,是对中华文化坚定地自豪和自信。

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