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)
中国出境游提振全球经济复苏信心******
据统计,今年春节期间,中国游客出境游整体订单同比增长640%,跨境机票订单增长4倍以上。东南亚及欧洲等热门旅游目的地以各种方式热情欢迎中国游客。国际人士表示,中国游客走出国门,有利于重振全球旅游市场,带动相关就业。出境游快速升温,展现了中国经济的巨大活力,为世界经济发展注入了信心和动力。
“为旅游市场带来了勃勃生机”
1月22日,中国农历大年初一。在印度尼西亚巴厘岛国际机场,印尼旅游部和巴厘岛省政府为春节期间第一批抵达的中国游客举行隆重欢迎仪式,现场还有当地传统舞蹈和中国舞狮表演。巴厘岛省长科斯特表示,中国游客的回归将有助于巴厘岛旅游业恢复正常。
这个春节假期,中国游客再次徜徉在风光旖旎的泰国普吉岛上。统计数据显示,近半个月中国赴泰国旅游落地签证申请人数比去年增加了3倍,购买泰国旅游产品的人数同比增长了10倍。泰国卫生部、旅游与体育部等多部门表示,中国游客正逐渐回归。“我们通过泰国外交部、航空公司及游客来源国的旅游信息咨询中心等机构,对赴泰游客进行相关疫情防控措施建议及宣传。目前来看,国际旅客并未带来疫情风险,没有必要对其进行入境限制。”泰国卫生部疾控厅厅长他叻说。
在人员穿梭的埃及开罗国际机场,记者在现场采访了解到,埃及对中国游客入境没有特殊限制。埃及《金字塔报》副总编塔里克·苏努提表示,中国高效统筹疫情防控和经济社会发展,取得了非凡的抗疫成绩。“当前,中国根据实际情况及时优化防疫政策,为公民出境旅游创造了便利条件。事实证明,中国游客没有给我们带来疫情风险,而是为旅游市场带来了勃勃生机。”
疫情发生前,中国是澳大利亚入境游客人次、消费总额排名第一的客源国。“中国游客重返澳大利亚是重大利好消息,将极大提振澳旅游业复苏。”澳大利亚旅游局局长哈里森发出诚挚邀请,欢迎更多中国人到澳大利亚旅游,感受澳洲风情。
在法国西南部城市蒙托邦,中国彩灯节活动吸引了不少游客。福柯公园里,“领略华夏风光”“漫步感知蒙托邦历史”等主题的大型灯组恢弘壮观。“我们很高兴迎来中国游客,彩灯节能让他们感受到中国春节的氛围。”蒙托邦旅游局工作人员卡特琳娜告诉记者,相信随着中国来法旅游人数逐渐增多,法国旅游业将更快复苏,“我们期待中国游客多来法国西南部城市旅游,感受不同于巴黎的文化和美食”。
“我们的生意渐渐好了起来”
红彤彤的灯笼,憨态可掬的兔子挂饰……春节期间,泰国曼谷很多商场装饰都体现了中国新年元素,还举办了以春节为主题的集市、展卖活动,吸引中国游客。曼谷的唐人街更是张灯结彩,热闹非凡。春节旅游热潮给泰国经济带来了新活力。
“中国游客一直是我们的主要客源。目前,中国旅行团的预订已经到了3月份。”普吉岛一家度假村的经理翁猜兴奋地说。泰国小伙儿吉姆从事旅游服务多年,很多和他一样的旅游从业者都期盼更多中国游客到来。
泰国国家旅游局局长育塔萨对记者表示,2023年是泰国旅游年,游客人数预期达2500万人次,中国是重要客源国。“随着中国公民出境游有序恢复,中国游客回归将助力泰国旅游业加快复苏,促进泰国经济增长。”育塔萨说。
巴厘岛华人旅游协会会长、星光旅行社总经理林美兰向记者表示:“不仅巴厘岛,全世界的旅游业都离不开中国游客。现在,来这里的中国游客逐渐增多,我们的生意渐渐好了起来。希望随着包机和直航的恢复,更多中国游客选择来巴厘岛观光。”
不久前,中越边境河口口岸恢复客运通关后,一个由约30名中国游客组成的旅游团通过该口岸进入越南老街省。老街省政府对中国游客的到来表示欢迎,希望通过旅游业的恢复推动当地经济社会发展。
澳中工商业委员会北领地分会主席戴若·顾比表示,长期以来,中国游客是澳大利亚旅游业最大的消费群体。2019年约有150万中国游客到澳旅游并消费124亿澳元(约合580亿元人民币),占澳全年旅游收入的约28%,“赴澳旅游的中国游客人数不断攀升,将带动澳大利亚经济增长”。
“埃及一直盼望中国游客早日到来。”埃及天堂鸟旅行社总经理叶海亚说,疫情发生以来,埃及旅游业遭受重创,旅行社不得不裁员以应对危机。“现在中国游客来了,旅行社的中文导游可以重新上岗了,我们的营业额也将大幅回升!”
“为全球经济发展创造新机遇”
2月6日起,中国将试点恢复全国旅行社及在线旅游企业经营中国公民赴有关国家出境团队旅游和“机票+酒店”业务。
“中国将菲律宾列为首批恢复出境团队游目的地之一,我们深表感谢。这将极大助力菲律宾产业转型和旅游业恢复进程。”菲律宾旅游部部长弗拉斯科表示,菲方将以开放姿态欢迎中国朋友。
印尼政府设下了今年接待约25万名中国游客的目标,并希望有所超越。印尼旅游和创意经济部部长桑迪亚加·乌诺说:“我相信,中国游客的到来将加快本地旅游业复苏,创造更多就业岗位。”印尼狮航公司日前宣布将增加来自中国的包机和定期航班。
瑞士也是中国恢复出境团队旅游的20个试点国家之一。“这一消息令人振奋。”瑞士国家旅游局局长尼德格尔表示,瑞士国家旅游局以及瑞士旅游业界十分期待中国游客回到瑞士,将会同相关部门做好准备,促进瑞中两国人文交流。
“我们近期加大力度培训导游等服务人员,未来希望通过深度游、定制游等方式为中国游客提供更具文化体验感的游览活动。”法国文华旅行社董事长李晓彤告诉记者,“中国重启出境游,将为全球经济发展创造新机遇。”
总部位于开罗的阿拉伯研究院院长卡迈勒告诉记者,恢复出境游彰显中国不断优化防疫政策和推动经济社会发展的信心和决心。“中国是包括埃及在内的很多国家的重要客源国,中国游客的到来将帮助提升旅游目的地国收入。更重要的是,中国经济呈现持续向好态势,为世界经济复苏注入强劲动力。”
(本报北京、曼谷、雅加达、开罗、堪培拉、巴黎、河内2月3日电 记者时元皓、李琰、孙广勇、刘慧、张杰、黄培昭、陈效卫、刘玲玲、杨晔)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)