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)
重庆丰都县委书记张国忠:答好“乡村两问” 激发乡村振兴新动能******
中新网重庆2月3日电(王婷婷)重庆丰都县地处三峡库区腹地,总人口85万人,是特色旅游县、重点移民县,是成渝地区双城经济圈节点城市,成功创建国家首批对外开放县和全国优秀旅游城区、全国十佳生态休闲旅游城市、国家园林县城。
近年来,丰都落实“四个不摘”要求,持续巩固“两不愁三保障”成果,加快推进乡村振兴,建设宜居宜业、景美人和的美丽乡村。新春伊始,记者跟随由中国新闻社重庆分社、丰都县委统战部主办的“同心共绘乡村‘兴’风景——聚焦重庆统一战线助力乡村振兴”主题活动走进重庆丰都县,专访丰都县委书记张国忠,如何答好“乡村两问”,激发乡村振兴新动能。
坚持问题导向 大力培育“新农人”
根据2022年丰都县对人口流动摸底显示:过去10年丰都县每年约有1.5万人进城落户,其中近1万人去了县外,有26.5万人在外面打工,留守儿童较多;农村80%为“三留守”人员,在家的“一老一小”有心无力,在外的力不能及。“90后”“00后”基本不会种田,振兴乡村力量不足,未来发展后劲缺失是最大的难题。
“现在靠谁来振兴乡村?今后靠谁下田种地?”丰都县委书记张国忠表示,乡村振兴根本在于人才振兴,将坚持“三个导向”,即目标导向、问题导向、结果导向,答好“乡村两问”,把丰都建设成为丰都人民喜欢的样子。
“未来丰都的总体思路是:突出‘小巨人’抓工业,突出‘新农人’抓农业,突出‘年轻人’抓文旅,突出‘带头人’抓党建。”张国忠称,“新农人”很顽强,只要有一点生长条件就活下来,只要给一点帮助就活得好,相比于大型企业比较灵活,更容易克服自然风险、技术风险、社会风险,因此“新农人”将会成为乡村振兴的生力军。
图为丰都县三建乡夜力坪村种植油菜彰显梯田资源特色。 重庆丰都县乡村振兴局供图为解决谁来振兴乡村难题,丰都县开展“心回家、人回乡、力回引”服务,鼓励在外地的丰都商会动员有条件的务工人员返乡创业,为有意愿回乡的大学生提供帮助和支持。同时,通过建立产业互助会,以“新农人+村集体+农户”方式振兴乡村。在当地政府支持下,新农人侯俊、王合兴的农业项目已投资7000多万元,带动400多户村民就业增收。
“以前的‘新农人’是靠自己的感觉、经验和资源,凭借一腔热情和情怀,有很多信息不对称,经验和资源缺乏。成立新农人互助会以后,把大家集聚起来,推动资源共享、信息互通,实现抱团发展。”张国忠说。
张国忠表示,要把培育“新农人”作为推动乡村产业发展的重要抓手,实施“新农人”培育提升行动,筹建“新农人”专项资金,打造“新农人”会客厅,组建“新农人”服务团,建设“新农人”学校,不断完善“新农人+村集体+农户”乡村产业发展机制。
目前,丰都县727户“新农人”扎根乡村,组建起新型农业经济组织310个、联结农户2.2万户7.8万人,他们带去新技术、新模式、新理念,重新擦亮了“农二代、果二代、养二代”的身份标识,激发出了乡村发展的巨大潜力。
坚持“农民主体” 推动乡村两大目标建设
“丰都确定了乡村建设的两大目标:让农村基本具备现代生活条件,让村庄成为农民喜欢的样子。”张国忠说,在这一过程中,丰都没有采取“大包大揽”的方式,而是坚持“农民主体”,充分征求农民意见,尊重农民意愿,动员群众参与,把广大农民积极性激发出来,自己动手建设自己的家园。比如,在实施现代生活条件改善的项目建设中,完善自下而上的项目申报机制,通过村民代表大会、“一事一议”等,由农民提出项目需求,确保政府建的是农民想要的;通过以工代赈、投工投劳等,让农民参与项目建设,避免“干部干、群众看”。
“乡村振兴包含乡村发展、乡村建设、乡村治理三个方面。”张国忠称,乡村治理其本身是乡土社会的治理,而家庭是社会的最小细胞,是解决所有社会问题的最后兜底单元,为此丰都县提出了“党建为魂、家庭为根、组织为本”的理念。
“家庭为根”如何体现、怎么去做,是个难题。“我们认为,基于家庭的传统文化是最本质、最恒久的力量。我们在分析丰都社会文化时发现,孝善文化是丰都传统文化当中的精髓。把孝善文化作为丰都基层社会每个人、每个家庭的共同价值理念传承下去,是解决目前丰都家庭建设问题的根本举措。”张国忠说,丰都县有26.5万人在外面打工,“一老一小”问题成为解决家庭建设问题、推动乡村治理的一个突破口、一个切入点。
如何解决?丰都县以会促会、组织家长、选好会长。在农村发展农民工工会,目前已经发展了28个农民工工会组织,有1.7万名农民工工会会员。通过这部分人把家长组织起来,在充分尊重农民意愿的情况下,引导他们自愿组建家庭教育互助会,选好会长,选好“轮值家长”,真正让家庭互相帮助。
建“大家”为小家、伸大手牵小手。在城市划小网格、划小自治单元,在农村建村级大院、乡村书院,建好“大家”带小家。同时,伸大手牵小手,家里的人帮在外打拼的人,你在外面安心打工,我在家里给你看孩子。
张国忠表示,乡村治理的丰都做法,是把家庭教育互助会这个点放大,有效地把乡村、家庭、农民组织起来,推进乡村建设。目前,丰都各乡镇已建立家庭教育互助会41个,覆盖2058个家庭2432名留守儿童,2022年暑期儿童溺水事故“零”发生,很多孩子得到了实实在在的帮助,在外打拼的人员也能安心工作。
“丰都是传统农业县,建设现代化的美丽丰都乡村振兴是重中之重。”张国忠说,丰都将围绕答好“乡村两问”,全力抓好乡村发展、乡村建设、乡村治理,加快建设宜居宜业和美乡村,真正将丰都建设为丰都人民喜欢的样子。
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