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)
多部委透露重要信号!******
文/李晓喻
岁末年初,又到部委“年会季”。从多部委对2023年重点工作的部署中,今年中国经济政策几大着力点清晰可见。
大力提振市场信心
此前,中央经济工作会议已明确要求“大力提振市场信心”,提出从改善社会心理预期、提振发展信心入手,纲举目张做好工作。多部委在部署2023年工作时,从助企纾困、支持民营经济等方面将提振信心落到实处。
中国人民银行工作会议明确,坚持对各类所有制企业一视同仁,引导金融机构进一步解决好民营小微企业融资问题。
国家发改委副主任赵辰昕称,2023年将继续打破各种形式的市场准入不合理限制和隐性壁垒,推动民营企业参与国家重大战略,加大对民营企业纾困帮扶力度和民营企业的产权保护力度,促进民营经济发展壮大。
去年11月,国家发改委已发布《关于进一步完善政策环境加大力度支持民间投资发展的意见》,提出将支持民间投资参与102项重大工程等项目建设。
全国财政工作视频会议提出,增强财政政策的针对性有效性,优化完善助企纾困政策,激发各类市场主体活力,落实落细就业优先政策,大力提振市场主体信心。会议明确,今年要完善税费支持政策,根据实际情况,该延续的延续,该优化的优化,着力纾解企业困难。
财政部部长刘昆日前表示,2023年将持续整治违规涉企收费,激发活力,坚决落实两个“毫不动摇”,在财政补助、税费优惠、政府采购等方面,对各类市场主体一视同仁、平等对待。
工信部部长金壮龙称,今年将全面贯彻《中小企业促进法》,持续开展中小企业发展环境评估和中小企业发展综合督察,开展减轻企业负担专项行动,维护中小企业合法权益。力争到2023年底,全国专精特新中小企业超过8万家、“小巨人”企业超过1万家。
努力恢复和扩大消费
相比投资和进出口,消费目前恢复进度相对缓慢。中央经济工作会议部署2023年经济工作任务时,将“着力扩大国内需求”摆在首位,并特别强调“要把恢复和扩大消费摆在优先位置”。
商务部新闻发言人束珏婷日前称,将积极采取措施努力恢复和扩大消费,不断增强消费对经济发展的基础性作用。
束珏婷表示,相关措施包括着力稳定汽车消费,支持新能源汽车购买使用,加快活跃二手车市场。支持餐饮等行业恢复发展,促进家电家居消费,推动绿色智能家电下乡和以旧换新;顺应消费升级趋势,促进绿色消费、智能消费、健康消费,发展首店首发经济;加快推进国际消费中心城市培育建设,稳妥有序推进步行街改造提升,统筹开展智慧商圈、智慧商店示范创建等。
近日,商务部已公布首批12个全国示范智慧商圈、16个全国示范智慧商店。这些示范商圈和商店将顺应消费需求变化,改善居民购物休闲体验。
住房消费仍将是中国最大的内需之一。住建部部长倪虹近日表示,对购买第一套住房的,要大力支持。首付比、首套利率该降的,都要降下来。对购买第二套住房的,要合理支持。以旧换新、以小换大、生育多子女家庭都要给予政策支持。
全国财政工作视频会议也提出,发挥财政稳投资促消费作用,强化政府投资对全社会投资的引导带动,促进恢复和扩大消费,加力稳定外贸外资,着力扩大国内需求。
切实保障基本民生
刘昆坦言,今年财政收支矛盾依然突出,但“我们不会在民生支出上退步”,将保持适当支出强度,把每一分钱都用到国计民生的关键处,持续增进民生福祉,努力让人民群众有更多的获得感幸福感安全感。
具体而言,这些民生支出包括继续增加对地方教育转移支付规模;加大力度支持健全公共卫生体系,保障好疫情防控所需资金;积极推进多层次、多支柱养老保险体系建设,保障好因疫因灾遇困群众、老弱病残等特殊群体的基本生活等。
就业是最基本的民生。人社部部长王晓萍称,2023年将调整优化即将到期的阶段性减负稳岗扩就业政策,突出对就业容量大的服务业、小微企业、个体工商户稳岗扩岗支持。
今年,中国高校毕业生将达到1158万人的历史新高,求职压力更大。王晓萍表示,将把高校毕业生就业作为重中之重,多渠道促进就业创业。
相关措施包括开辟中小微企业职称评定绿色通道,调动企业吸纳就业积极性;发挥好公共就业服务机构作用,定期举办招聘活动,招聘网站设立毕业生专区,免费向高校和用人单位开放;实施青年专项技能培训计划,开展适合毕业生的短期技能培训等。
防范化解重大风险
2023年或将是世界经济“风急浪高”的一年。据国际货币基金组织预计,2023年全球经济增速可能降至2.7%,比2022年低0.5个百分点,三分之一的经济体将陷入衰退。经合组织(OECD)的预测更为悲观,认为今年全球经济增速只有2.2%。经贸问题被日益政治化、大国博弈加剧等也给经济前景埋下隐忧。
在此背景下,中央经济工作会议已明确要求,要更好统筹发展和安全,有效防范化解重大风险。多部委也对防风险做出专门部署。
国家发展改革委主任何立峰在全国发展和改革工作会议上表示,要进一步提高防范化解重大风险能力,强化粮食、能源资源、重要产业链供应链安全保障,以新安全格局保障新发展格局。
根据全国能源工作会议,今年要全力提升能源生产供应保障能力,发挥煤炭兜底保障作用,夯实电力供应保障基础,推动油气增产增供,并加强能源关键信息基础设施安全保护和电网运行安全风险管控。
针对地方债风险,全国财政工作视频会议部署继续抓实化解地方政府隐性债务风险,加强地方政府融资平台公司治理,积极配合防范化解重要领域风险,牢牢守住不发生系统性风险底线。
据官方数据,截至目前全国政府债务余额占GDP的比重低于国际通行的60%警戒线,也低于主要市场经济国家和新兴市场国家水平,风险总体可控。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)