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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)

巴厘岛中美元首会晤:一次相向而行的握手******

  (近观中国)巴厘岛中美元首会晤:一次相向而行的握手

  中新社印度尼西亚巴厘岛11月15日电 题:巴厘岛中美元首会晤:一次相向而行的握手

  中新社记者 郭金超

  两国元首面带微笑,相向而行,在相距几步时,彼此向对方伸出手。随后,这一次跨越大洋的握手,成为中美元首巴厘岛会晤中令人印象深刻的一幕。

当地时间11月14日下午,国家主席习近平在印度尼西亚巴厘岛同美国总统拜登举行会晤。来源:新华社当地时间11月14日下午,国家主席习近平在印度尼西亚巴厘岛同美国总统拜登举行会晤。来源:新华社

  11月14日下午,印尼巴厘岛,中国国家主席习近平同美国总统拜登举行会晤。世界上最重要的双边关系间的这场互动吸引全球目光。

  与无数报道、关注这场会晤的媒体相比,能来到会晤现场的记者无疑是幸运儿。当天,在提前两个多小时候场时,中新社记者在现场看到,国际各大媒体记者早早齐集于此,不少媒体还开启直播模式,动态播报这场世界级会晤进程。

  这次会晤的地点在中国代表团的驻地。17时23分许,拜登车队来到巴厘岛努沙杜瓦湾的海滨酒店穆丽雅。美国代表团下榻的君悦酒店距此约10分钟车程。

  17时36分许,拜登步入会见厅所在大楼,他快步向习近平走来,两人相距还有五六步时,拜登首先伸出右手。在快门声中,习近平和拜登在八面间隔排列的中美两国国旗前站定,进行了长时间的握手。为更好拍摄这一重要时刻,现场记者各出奇招,大声呼喊以吸引两国领导人的注意。为配合记者的工作,习近平和拜登又一次面向镜头站定合影。

  此前,习近平和拜登多次会面,俩人相识已久。自2021年以来,双方已经五次通话或视频会晤。两国元首的这次握手背后,创下多个“首次”:中美元首三年来首次面对面会晤,拜登总统执政后两位领导人首次面对面会晤,中美各自完成今年国内重大议程后两国最高领导人的首次互动……

  这次跨越大洋的握手也饱含世界对中美关系的期待。作为世界上最大发展中国家和最大发达国家,中美两国能否处理好彼此关系,攸关世界前途命运。

当地时间11月14日下午,国家主席习近平在印度尼西亚巴厘岛同美国总统拜登举行会晤。来源:新华社当地时间11月14日下午,国家主席习近平在印度尼西亚巴厘岛同美国总统拜登举行会晤。来源:新华社

  17时42分许,两国元首移步到会谈厅,正式开始会谈。室内,一排排枝形吊灯下有两列长桌,每边有9个座位。中方陪同人员有中共中央政治局常委、中央办公厅主任丁薛祥,中共中央政治局委员、国务委员兼外长王毅,中共中央政治局委员、全国政协副主席何立峰等。随行参会的美方人员有国务卿布林肯、财长耶伦、总统国家安全事务助理沙利文、美国驻华大使伯恩斯等。

  英国广播公司(BBC)报道称:“坐在这个桌前的人,将在管理中美关系方面发挥重要作用。”

  在两国元首致开场白环节,拜登首先发言。他说:“我们有责任展现中美之间有能力管控分歧,避免竞争变为冲突,并在紧迫的全球性问题上设法开展合作。习近平主席,我期待着如从前那样持续的、开放的、坦诚的对话。”

  习近平在开场白中特别提到“我们今天的会晤举世瞩目”,并直言,当前,中美关系面临的局面不符合两国和两国人民根本利益,也不符合国际社会期待。他说:“我愿同总统先生就中美关系的战略性问题及重大全球和地区问题,一如既往地坦诚深入交换看法,我也期待同总统先生共同努力,推动中美关系重回健康稳定发展的轨道,造福两国,惠及世界。”

  简短的开场白后,媒体记者离场,会晤进入闭门阶段。根据官方披露的新闻稿可知,在随后的长时间会晤中,两国元首谈到了各自内外政策、中美关系、台湾问题、各领域对话与合作、重大国际地区问题等五方面议题,覆盖了两国关系最重要的方面和当前最紧迫的地区和全球性问题。

  时针指向20时48分许,会谈厅的大门打开,拜登一行离开中国代表团驻地,本次中美元首会晤结束。双方进行了约3小时12分钟的会晤,超过事先商定的时长,而且会晤使用的是同声传译。

  围绕这场会晤能否实现中美关系的稳定,国际媒体随即展开了铺天盖地的分析和跟踪报道。按照美方的说法,会晤为中美关系“建立地基”。中方则认为,会晤达到了深入沟通、明确意图、划清红线、防止冲突、指明方向、探讨合作的预期目的。(完)

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