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)
【回眸2022年网信发展这一年】这些重磅盛会,我们一起走过!******
【回眸2022年网信发展这一年——重磅盛会篇】
2022年,是党和国家历史上极为重要的一年。年终岁尾,我们驻足回望,过去的一年里,中国绘就着一幅“携手构建网络空间命运共同体”的生动图景;过去的一年里,中国形成了全球最为庞大的数字社会;过去的一年里,水乡乌镇、榕城福州、喜都长春……在中国大地上,一个个城市坐标、一场场互联网重磅盛会,见证了网信发展的砥砺奋进,也续写着互联网发展的时代新故事。
■2022年中国网络文明大会
2022年8月28日至29日,以“弘扬时代新风 建设网络文明”为主题的2022年中国网络文明大会在天津举办。
本届大会由中央网信办、中央文明办、中共天津市委、天津市人民政府共同主办,由中国网络社会组织联合会、天津市委网信办共同承办。大会期间发布了《共建网络文明天津宣言》、2021年度中国网络诚信十件大事、《中国网络诚信发展报告2022》和网络文明主题歌曲。期间,围绕网络内容建设、网络生态建设、网络谣言治理、个人信息保护等主题举办了10场分论坛。
作为大会的重要组成部分,新时代中国网络文明建设成果展分为综合展区、地方展区和互联网企业展区三个展区,以线上线下相结合的方式,集中展示党的十八大以来我国网络文明建设取得的丰硕成果。
光明网记者 李政葳 摄
■2022年世界互联网大会乌镇峰会
2022年11月9至11日,以“共建网络世界 共创数字未来——携手构建网络空间命运共同体”为主题的2022年世界互联网大会乌镇峰会在浙江乌镇举办。11月9日,国家主席习近平向2022年世界互联网大会乌镇峰会致贺信。
本次峰会是世界互联网大会国际组织成立后的首届年会,由世界互联网大会主办,浙江省人民政府承办,采用“线下+线上”相结合的方式举办。峰会发布了《中国互联网发展报告2022》《世界互联网发展报告2022》蓝皮书;举办了“世界互联网领先科技成果发布活动”、“携手构建网络空间命运共同体”实践案例发布展示活动、“互联网之光”博览会、“直通乌镇”全球互联网大赛等重要活动;还围绕四大板块设置20场主题分论坛。
光明网记者 刘昊 摄
■第五届数字中国建设峰会
2022年7月23日至24日,以“创新驱动新变革 数字引领新格局”为主题的第五届数字中国建设峰会在福建福州举办。
峰会由国家互联网信息办公室、国家发展和改革委员会、科技部、工业和信息化部、国务院国有资产监督管理委员会、福建省人民政府共同主办,包括开幕式、主论坛、政策发布、分论坛、成果展览会、数字产品博览会、创新大赛、云生态大会等八个环节,以及“闽江夜话”“有福之州·对话未来”等交流活动;峰会继续设立“云上峰会”平台,并全新打造云上国际数字产品博览会平台;主论坛发布了《数字中国发展报告(2021年)》。作为峰会的重要组成部分,第五届数字中国建设成果展览会设置专题展展示党的十九大以来数字中国的辉煌发展成就。
新华社记者 林善传 摄
■第六届世界智能大会
2022年6月24日至25日,以“智能新时代:数字赋能、智赢未来”为主题的第六届世界智能大会在天津举行。
本届大会通过云上办会方式举行,形成“会展赛+智能体验”“四位一体”模式。在继承发扬前五届大会经验成果基础上,“云”上聚首,共话未来,激荡思想火花;“云”端发布,引领趋势,展现前瞻成果。此外,还有“云”中展示、“云”播场景、“云”腾赛事,并采用“云洽谈”“云对接”“云协调”等途径吸引全球优质资源落户天津。
大会通过XR、AI、3D、动作捕捉、元宇宙等前沿新技术,打破时空限制,让观众身临其境。闭幕式上还发布了《中国新一代人工智能科技产业发展报告》《中国新一代人工智能科技产业区域竞争力评价指数报告》。
新华社记者 赵子硕 摄
■2022中国国际大数据产业博览会
2022年5月26日,2022中国国际大数据产业博览会在贵州贵阳举行。本届数博会由国家发展和改革委员会、工业与信息化部、国家互联网信息办公室和贵州省人民政府主办,紧扣“抢数字新机 享数字价值”的年度主题,采取线上方式举行,设置了开幕式、“数谷论坛”、“数博发布”等线上活动。
其中,“数谷论坛”活动围绕“东数西算”“数据安全”“元宇宙”等前沿话题举办8场论坛;“数博发布”活动依托“数博会云网平台”等,采用智慧会务、NFT区块链等技术,打造元宇宙“数博发布”场景,发布一批全球大数据领先科技成果奖项以及企业成果,来自中国和德国、日本等国家100余家知名企业参加展示。
■2022全球数字经济大会
2022年7月28日至30日,由北京市人民政府、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、商务部、国家互联网信息办公室、中国科学技术协会主办的2022全球数字经济大会在北京举行。
本届大会以“启航数字文明——新要素、新规则、新格局”为主题,设置了开幕式及主论坛、6个主题峰会、近50场专题论坛,并首设元宇宙会场,通过数字孪生手段复刻线下会场;还举行了数字经济体验周、数字经济精品展、全球数字经济创新大赛以及成果发布会等4大特色活动,发布了《全球数字经济白皮书》《北京数字经济发展报告(2021~2022)》《2022年中国云计算生态蓝皮书》等研究成果。此外,大会还宣布成立国际数字经济治理研究院,共同探讨全球数字经济基础共性规则标准制定。
新华社记者 陈钟昊 摄
■第二届中国新电商大会
2022年7月29日,以“推动新电商 促进新消费 助力新发展”为主题的第二届中国新电商大会在吉林长春举行。本届大会由国家互联网信息办公室、商务部、吉林省人民政府指导,中国网络社会组织联合会、吉林省互联网信息办公室、吉林省商务厅、长春市人民政府主办。
会上发布了《中国新电商发展报告2022》《网络直播主体信用评价指标体系》团体标准;15家数字经济企业与吉林省有关地方政府签订项目合作协议;5场主题分论坛围绕新电商环境建设、技术创新、消费服务、融合发展、国际合作等议题展开交流和探讨。作为本届大会的重要配套活动,第二届中国新电商大会项目对接会、“高质量发展吉林行”网络主题活动也同步举办。
■2022年国家网络安全宣传周
由中央宣传部、中央网信办、教育部、工业和信息化部、公安部、中国人民银行、国家广播电视总局、全国总工会、共青团中央、全国妇联十部门联合举办的2022年国家网络安全宣传周,于9月5日至11日在全国范围内统一举办。
本届宣传周开幕式、网络安全高峰论坛等重要活动在安徽合肥举行,以“网络安全为人民,网络安全靠人民”为主题,举办了开幕式、网络安全博览会、网络安全技术高峰论坛,以及8场分论坛、网络安全赛事、六大主题日以及网络安全“七进”等系列活动。其中,长三角网络安全协同发展分论坛发布国内首个《网络安全人才实战能力白皮书》,20多家高校和高新技术企业与合肥市签约落地,总投资达22.1亿元。
光明网记者 李政葳 摄
■2022(第二十一届)中国互联网大会
2022年11月15至17日,由工业和信息化部、深圳市人民政府主办,中国互联网协会、广东省通信管理局、深圳市工业和信息化局等单位承办的2022(第二十一届)中国互联网大会在深圳举行。
本届大会以“发展数字经济 促进数字文明”为主题,围绕“论坛会议+特色活动”主线,举办开幕式、开幕论坛、分论坛、案例发布、嘉宾交流会、互动嘉年华、线上挑战答题赛、法官讲案例等活动,内容涵盖算力基础设施、人工智能、工业互联网、车联网、智慧医疗、智慧教育、元宇宙、数字政府、中小企业发展、未成年人保护、合规治理、个人信息保护、数据安全等热点领域。大会同期还举办了互联网技术与应用的主题博览会。
图源:中国互联网大会微信公众号
监制:张宁、李政葳
统筹:孔繁鑫
撰文:雷渺鑫、王一涵
视频:刘昊、雷渺鑫
出品:光明网要闻采访部
(文图:赵筱尘 巫邓炎)