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)
中菲元首会晤,习近平为何提到这段“历史佳话”?******
(近观中国)中菲元首会晤,习近平为何提到这段“历史佳话”?
中新社北京1月5日电 (记者 梁晓辉)“希望你这次访华不仅是一次‘怀旧之旅’,更是一次‘开创之旅’。”4日,中国国家主席习近平在北京同菲律宾总统马科斯举行会谈时,对马科斯此访表示期待。
1月4日,国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的菲律宾总统马科斯举行会谈。这是会谈前,习近平在人民大会堂北大厅为马科斯举行欢迎仪式。新华社记者 申宏 摄这是中方新一年接待的首位外国元首,也是马科斯上任后首次访华、首次对东盟以外的国家进行国事访问。马科斯此访在创下这些“首次”背后,他还与中国有段特别的缘分。
马科斯的父亲是菲律宾前总统费迪南德·马科斯,在其任内,菲中于1975年正式建立外交关系。而此前一年,年仅17岁的马科斯曾随母亲访问中国,还受到了毛泽东主席的接见。那次访问,也为两国建交做了铺垫。
“对于那段历史佳话,很多中国人至今耳熟能详、记忆犹新。”在与马科斯的会谈中,习近平特地提到了这段历史,表示“这份情谊弥足珍贵”。
回望过去,正是48年前中菲两国老一辈领导人洞察时局、顺应大势,共同作出中菲建交的历史性决定,才使得中菲关系有不断发展的基础。今天,中菲关系又一次站在新的历史起点上,习近平提及这段“历史佳话”,表达出对双方继续推动中菲关系发展的良好意愿。
“不知来时路,不可致远途”,习近平去年5月与刚刚当选总统的马科斯通话时曾引用菲律宾这句名言,并表示双方要传承好中菲友谊,写好新时期中菲友好的大文章。
外界也认为,马科斯当选将使近些年来实现了转圜巩固、提质升级的中菲关系进入新的时期,即:实现中菲关系“提挡加速”,开创中菲友好新的“黄金时代”。
中菲元首的良好互动,指引了双边关系的发展。去年5月以来,两国元首通过互致贺电、通话、派特使,奏响元首外交“三部曲”。去年11月,两国元首在泰国曼谷首次面对面会见,进一步展现出打造更为强劲紧密双边关系的一致意愿。此次马科斯来华,两国元首实现不到两个月时间里的二度会面。
“我将继续加强菲中两国人民之间的友谊纽带,并促进双边关系达到更高的合作水平。”马科斯在访华启程前表示,期待“开启菲中全面战略合作关系的新篇章”。
外界看来,习近平提到这段“历史佳话”,亦希望双方从历史中汲取更多有益的经验,开创两国关系新的未来。一系列访华成果也显示,“开创之旅”足以成为马科斯此访“怀旧”之外的另一关键词。
1月4日,国家主席习近平在北京人民大会堂同来华进行国事访问的菲律宾总统马科斯举行会谈。新华社记者 岳月伟 摄此访中菲关系进一步巩固发展。
在会谈中,双方重申了彼此在各自外交格局中的重要位置。习近平表示,中方始终把菲律宾放在周边外交优先方向,坚持从战略和全局高度看待中菲关系,并提出“三好”的关系定位——“做互帮互助的好邻居、相知相近的好亲戚、合作共赢的好伙伴”。马科斯则表示,我希望通过此访向世界证明,菲中关系十分良好,也十分重要。相关表述也写入此访发表的联合声明中。中国外交部部长助理吴江浩评论指出,此访为今后的中菲关系树立了一个新的里程碑。
此访中菲合作打开新局面。
在中菲元首上次曼谷会见时,习近平提出,双方要努力打造合作亮点,提升合作质量,造福两国人民。在此次北京会谈中,习近平在已有四大重点合作领域——农业、基建、能源、人文合作的基础上,进一步提出“培育增长点、打造新亮点”。尤其是在共建“一带一路”倡议和“多建好建”规划对接方面,双方进一步达成共识。
元首外交引领下,此次双方签署了有关“一带一路”、农渔业、基础设施、金融、海关、电子商务、旅游等合作文件。
分析指出,这些合作有三方面特点:一是互补性强,一方有优势,一方有需求;二是从量到质的双提升,在传统领域合作之外,有不少科技合作;三是惠及经济民生,如马科斯所言,“签署的多份合作文件,将极大助力菲律宾国家经济发展”。
一个细节也展现出双方合作的互惠性。菲律宾“榴莲之乡”达沃的媒体4日称,此次马科斯访华签署的协议之一就是将榴莲出口到中国,当地出口商正摩拳擦掌等待进入中国这个“巨大市场”。而社交媒体上,中国民众也对更多菲律宾榴莲走上自己餐桌表示出期待。
此访中菲积极推进有效管控分歧。
不可否认,中菲在南海问题上存在分歧。但此访对外发出明确信号:分歧不能成为中菲关系的全部,双方找到了不让分歧影响合作的有效方式。
在会谈中,中菲元首不约而同提到继续以友好协商方式妥善处理海上问题,重启油气开发谈判。此访达成的联合声明中也显示,双方愿尽早重启海上油气开发磋商,并决定建立中国外交部边海司与菲律宾外交部海洋司直接沟通机制。
中国社会科学院亚太与全球战略研究院研究员许利平认为,这是访问十分重要的成果。油气共同开发,是将南海构建成和平之海、友谊之海、合作之海的至关重要的一步。而到达这一步,首要的是管控分歧。
“直接沟通机制的建立,是管控南海分歧的有效途径,体现出双方的智慧,也体现出此访的开创性。”许利平说,也有理由期待马科斯此访与40多年前的访问一样,能成为两国关系发展史上的又一段“佳话”。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)