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)
2022,香江写下爱国爱港新篇章******
新华社香港12月25日电题:2022,香江写下爱国爱港新篇章
新华社记者黄茜恬
2022年,在庆祝香港回归祖国25周年的喜悦气氛中,香港社会积极弘扬以爱国爱港为核心、与“一国两制”方针呼应的主流价值观,爱国爱港力量持续发展壮大,香港同胞爱国意志日趋坚定。回顾这一年,“爱国者治港”原则成为愈加广泛的社会共识,为确保“一国两制”行稳致远筑牢根基。
“我们坚信,有伟大祖国的坚定支持,有‘一国两制’方针的坚实保障,在实现我国第二个百年奋斗目标的新征程上,香港一定能够创造更大辉煌,一定能够同祖国人民一道共享中华民族伟大复兴的荣光!”
在庆祝香港回归祖国25周年大会暨香港特别行政区第六届政府就职典礼上,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平发表重要讲话,着眼香港开创新局面、实现新飞跃提出4点希望,为香港攻坚克难、繁荣发展指明了方向。讲话充满为香港好、为香港同胞好的真情厚意,进一步激发香港同胞的爱国爱港情怀,努力拼搏创造更加美好的明天。
“爱国者治港”开新篇
2022年新年伊始,香港特区第七届立法会议员宣誓就职。在高悬的国徽之下,90名议员齐声高唱国歌。这是香港特区立法会议员首次在国徽下宣誓,也是在特区立法会议员宣誓仪式中首次引入奏唱国歌环节。
在“爱国者治港”原则下产生的新一届立法会,一改过去乱象丛生的局面,团结协作、求同存异、顾全大局成为主流。
“这一届立法会高效、‘贴地’的履职风格让我印象深刻。”香港市民陈振君说,以6月9日三读通过的《2022年雇佣及退休计划法例(抵销安排)(修订)条例草案》为例,新一届立法会仅用8至9个小时就完成审议,解决了困扰特区政府多年的“老大难”问题,“这在完善选举制度前是不可想象的。”
7月1日,第六届香港特区政府宣誓就职。为进一步增强特区政府公务员的国家认同感和施政能力,特区政府要求所有新入职公务员,须在3年的试用期内完成更全面的基础培训,内容包括认识“一国两制”、宪法、香港基本法、香港国安法、国家体制及重要政策。
“广义地说,‘爱国者治港’最庞大的队伍是香港特区政府公务员队伍。公务员队伍从上到下都有国家意识、爱国思想、对国效忠,能进一步巩固‘爱国者治港’风清气正的局面,更有效地服务香港贡献国家,让香港更好融入国家发展大局。”香港岛妇女联会主席金铃说。
新班子、新风貌、新气象,香港正处在从由乱到治走向由治及兴的新阶段,奋进正当其时。特区行政长官李家超在其任内首份施政报告中指出,香港发展不能耽搁,前提是要稳定,排除干扰。要弘扬以爱国爱港为核心、与“一国两制”方针呼应的主流价值观,凝聚社会力量,共同创造更美好的生活。
爱国爱港成为最强音
2022年,适逢香港回归祖国25周年,特区政府携手各界推出一系列庆祝活动。在喜庆的气氛中,爱国爱港力量空前团结,为落实“爱国者治港”原则厚植社会基础。
“七一”前后,香港大街小巷处处是耀眼的“中国红”。在九龙观塘的坪石邨,20多层高的公屋大厦天井,每一层的三面走廊都挂满五星红旗与紫荆花区旗;在香港岛,许多大楼外墙张挂着巨幅宣传画或庆祝海报,户外大屏幕滚动播放庆祝短片,巴士车身绘制着庆祝标语;新界乡民则在街头竖起各式各样的庆祝花牌,数量远超往年。
在香港少年警讯举办的《这里是中国》读书分享交流会上,香港青少年以琅琅书声涵养家国情怀;在“诗词歌赋颂中华湾区丽影耀香江”活动上,香港市民沉浸式体验中华优秀传统文化……
“现在,香港小朋友都主动跟着我们唱《歌唱祖国》。”香港市民秦凌说,他今年感受最深的是市民不断增强的爱国情怀,“我们在公园举办庆祝活动时,义工齐唱《歌唱祖国》,很多年轻的香港本地家长会带着小朋友自发参与进来,小朋友还会自己跑过来向我们要国旗,跟着一起唱歌。”
爱国爱港,正在成为香港社会最强音。
培育爱国爱港新一代
2022年第一天,正在“太空出差”的神舟十三号乘组与来自北京、香港和澳门的超过500名青年学生,进行了一场别开生面的“元旦京港澳天宫对话”活动。
“有国才有家,无论我们飞多高、飞多远,强大的祖国永远是我们最坚强的后盾,爱国主义将永远是激励我们飞天的动力源泉。”航天员的分享深深打动香港年轻一代,点燃他们的爱国情、报国志。
“国家的航天事业步步向前,如今已经发展到世界前沿水准,我感到欣慰又备受鼓舞。”香港大学计算机系学生鄢同学说,“期盼有一天我的科研成果也能成为祖国的骄傲。”
这一年,香港年轻一代的爱国教育如火如荼,宪法、基本法、香港国安法的学习和推广得到进一步加强,国情教育、国史教育不断深入:香港爱国教育支援中心揭幕;“国民教育——活动规划年历”推出,内含国庆节、国家宪法日等18个重要日子,每个日子都列出了详细的国民教育活动建议;2022/2023学年起,公立学校新聘教师均须通过香港基本法测试……
2022年元旦起,全港中小学每个上课日升挂国旗,每周举行一次升国旗仪式,同时奏唱国歌。香港科技大学、香港理工大学等高校也每天升挂国旗,每周举行升国旗仪式。
“我喜欢参加升旗仪式,当国旗升到顶点那一刻,总会有一股与祖国紧紧相连的暖流涌上我的心头。”香港教育工作者联会黄楚标中学学生念其泽说。
7月,备受期待的香港故宫文化博物馆正式向公众开放,成为香港市民尤其是青少年认识祖国历史文化的重要渠道。在馆方举办的“青年穿越故宫之旅”“香港故宫学生文化大使”等一系列教育活动中,越来越多香港青少年透过一件件故宫珍宝背后的动人故事,领略中华文化的博大精深。
随着《细说文物——中国历史教学资源册》、“我们的故宫”系列教材等相继走进香港校园,故宫文化在学校中得以进一步推广,帮助学生从认识、理解到欣赏、热爱,更加坚定了香港年轻一代的文化自信。
在2022年香港书展上,不少图书出版商推出许多关于家国题材的新书,并摆放在显眼位置重点推介,吸引往来读者驻足翻阅选购。在儿童读物展区,讲述祖国地理历史、文化艺术的书籍也比往年更受家长和孩子的欢迎。
“从今年的香港书展可见一斑,如今的香港社会,处处充满正能量。香港市民特别是年轻一代,对国家的认同感与日俱增。”香港各界文化促进会执行主席马浩文说,爱国爱港已成为这座城市的主流价值观,守护着这片港湾走向由治及兴的新阶段,700多万港人也将携手书写“一国两制”更精彩的篇章。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)