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极速快32023-01-31 16:05

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)

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深刻领悟团结奋斗的时代要求******

  作者:陶文昭(中国人民大学习近平新时代中国特色社会主义思想研究院副院长、二十一世纪中国马克思主义研究协同创新中心主任)

  党的二十大报告题为《高举中国特色社会主义伟大旗帜为全面建设社会主义现代化国家而团结奋斗》,团结奋斗第一次出现在党代会报告的题目中。团结奋斗贯穿党的二十大报告全篇,体现在主题、导语、正文、结束语各个部分。党的二十大报告的主题强调,“为全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴而团结奋斗”。报告在总结过去十年我们经历了对党和人民事业具有重大现实意义和深远历史意义的三件大事时强调,“这是中国共产党和中国人民团结奋斗赢得的历史性胜利”。报告在各方面战略部署之后,强调“团结奋斗是中国人民创造历史伟业的必由之路”。报告在结语之前以重要段落专门强调团结奋斗的重要性,报告全篇也以团结奋斗四个字结束。党的二十大报告如此强调团结奋斗,引人瞩目,值得深思。

  团结奋斗是新时代新征程使命任务的需要。手段服从于目标。之所以强调团结奋斗,是因为新时代新征程中国共产党的中心任务就是团结带领全国各族人民全面建成社会主义现代化强国、实现第二个百年奋斗目标,以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴。

  宏伟的目标要求我们团结奋斗。目标如灯塔,指引着扬帆破浪的征程,汇聚起团结奋斗的合力。实现中华民族伟大复兴是近代以来中华民族最伟大的梦想。中国共产党一经成立,就义无反顾肩负起实现中华民族伟大复兴的历史使命。通过几代人的接续奋斗,实现中华民族伟大复兴进入了不可逆转的历史进程,今天我们比历史上任何时期都更接近、更有信心和能力实现中华民族伟大复兴的目标。与此同时我们也要看到,“行百里者半九十”,越是接近目标,就越是处于吃劲阶段,越是充满挑战,越需要勠力同心、奋勇搏击。要保持团结奋进的姿态,咬定青山不放松,一鼓作气直达顶峰。

  艰巨的任务要求我们团结奋斗。我们要在2035年基本实现社会主义现代化,21世纪中叶把我国建成综合国力和国际影响力领先的社会主义现代化强国。全面建设社会主义现代化国家,前途光明,任重道远,有大量改革难题、发展课题、矛盾问题需要破解。我们只有团结奋斗、凝心聚力,把14亿多中国人民的积极性、主动性、创造性充分激发出来、凝聚起来,才能成功推进人类历史上最为宏大而独特的中国式现代化。

  复杂的形势要求我们团结奋斗。民族复兴的新征程,绝不是风平浪静的,而是风高浪急甚至是惊涛骇浪,必然会遇到各种可以预见和难以预见的风险挑战。从国际看,世界百年未有之大变局加速演进,世纪疫情影响深远,敌对势力处心积虑阻滞中华民族伟大复兴的历史进程。从国内看,我国发展内外环境发生深刻变化,所有制形式更加多样,社会阶层更加多样,社会思想观念更加多样。只有团结奋斗,准确识变、科学应变、主动求变,才能筑起防范化解各种风险挑战的铜墙铁壁,才能打赢各类遭遇战、攻坚战、持久战。

  团结奋斗必须加强党的领导。全面建设社会主义现代化国家、全面推进中华民族伟大复兴,关键在党。我们这样一个有着56个民族和14亿多人口的大国,如果没有党的领导,很容易成为“一盘散沙”。中国共产党是团结奋斗的圆心,只有在党的领导下全国各族人民才能团结一心、众志成城。我们一次次跨过急流险滩,一次次战胜困难危机,都是因为中国共产党领导人民团结奋斗取得的。

  要坚持和加强党的全面领导。我们党是高度集中统一的马克思主义政党,思想上的统一、政治上的团结、行动上的一致,是党的事业不断发展壮大的根本所在。要深刻领悟“两个确立”的决定性意义,增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”,把党的领导落实到党和国家事业各领域各方面各环节,使党始终成为风雨来袭时全体人民最可靠的主心骨,确保我国社会主义现代化建设正确方向,确保拥有团结奋斗的强大政治凝聚力、发展自信心,集聚起万众一心、共克时艰的磅礴力量。

  要坚持不忘初心、牢记使命。中国共产党把实现共产主义作为最高理想,把为中国人民谋幸福、为中华民族谋复兴作为初心使命,这种远大志向和抱负赋予共产党人团结一心、顽强拼搏的强大动力。我们党来自于人民,为人民而生,因人民而兴,必须始终与人民心心相印、与人民同甘共苦、与人民团结奋斗。要坚持全心全意为人民服务的根本宗旨,树牢群众观点,贯彻群众路线,尊重人民首创精神,坚持一切为了人民、一切依靠人民,从群众中来、到群众中去,始终保持同人民群众的血肉联系。

  团结奋斗必须弘扬优良传统。团结奋斗是中华民族的精神标识。中华民族是有着伟大团结奋斗精神的民族,团结奋斗的价值理念深深融入并深刻影响着中国人的精神世界和日常行为。“人多力量大”“人心齐,泰山移”“众人拾柴火焰高”“天时不如地利,地利不如人和”等耳熟能详。在几千年历史长河中,中国人民依靠团结奋斗建立了统一的多民族国家,开发了辽阔壮美的大好河山,战胜了数不清的自然灾害。近代以后,面对国家蒙辱、人民蒙难、文明蒙尘的劫难,中国人民依靠团结奋斗同内忧外患作坚决斗争,捍卫了民族独立和尊严,书写了革新图强、共御外侮的壮丽史诗。

  团结奋斗是中国共产党的优良传统。党的百年历史,就是一部党领导人民团结奋斗、赢得伟大胜利的历史。土地革命战争时期,我们党号召“唤起工农千百万,同心干”;抗日战争时期,我们党号召团结全党同志如同一个和睦的家庭一样,如同一块坚固的钢铁一样,倡导建立抗日民族统一战线,为打倒日本侵略者而浴血奋战;新中国成立后,我们党强调正确处理人民内部矛盾,号召团结全国人民,为了建设一个伟大的社会主义国家而奋斗;党的十一届三中全会的历史转折点,我们党强调解放思想,实事求是,团结一致向前看,号召为把我国建成现代化的社会主义强国而奋勇前进。党的十八大以来,我们党结合形势任务发展变化提出团结奋斗的新要求,使我们这个拥有9600多万名党员的马克思主义政党更加团结统一,中华民族更加团结统一,为新时代取得伟大成就提供了坚强政治保证。

  团结奋斗的传家宝必须发扬光大。习近平总书记反复强调:“团结就是力量,奋斗开创未来;能团结奋斗的民族才有前途,能团结奋斗的政党才能立于不败之地。”通过一代一代人的接续奋斗,跨过一道又一道难关,取得一次又一次胜利,创造了今天的伟大成就。我们靠团结奋斗创造了辉煌历史,还要靠团结奋斗开辟美好未来。新时代新征程,我们要继续赓续中华优秀传统文化,弘扬伟大建党精神,将团结奋斗的传统继承好、发扬好,不断夺取全面建设社会主义现代化国家新胜利。

  团结奋斗必须汇聚强大合力。全面建设社会主义现代化国家,实现中华民族伟大复兴,是造福亿万人民群众的宏伟事业,也是需要亿万人民群众为之付出辛劳和智慧的光荣事业,必须充分发挥亿万人民的创造伟力。团结就是力量,团结才能胜利。团结的面越宽、团结的人越多,我们的力量就越强、胜利的把握就越大。我们要团结一切可以团结的力量,调动一切可以调动的积极因素,最大限度凝聚起共同奋斗的力量。

  必须坚持大团结大联合,巩固和发展各民族大团结、全国人民大团结、全体中华儿女大团结。要坚持一致性和多样性统一,加强思想政治引领,广泛凝聚共识,广聚天下英才,铸牢中华民族共同体意识,促进政党关系、民族关系、宗教关系、阶层关系、海内外同胞关系和谐,努力寻求最大公约数、画出最大同心圆,形成携手并肩、和衷共济的生动局面。

  必须敢于斗争、善于斗争。团结与斗争是矛盾统一的,奋斗自身就蕴含斗争之义。无论敌人如何强大、道路如何艰险、挑战如何严峻,我们都必须毫不畏惧、绝不退缩,敢于进行具有许多新的历史特点的伟大斗争。要敢于同敌对势力作斗争,团结一致,同仇敌忾,增强全党全国各族人民的志气、骨气、底气,不信邪、不怕鬼、不怕压,坚决顶住国际上的霸权霸道霸凌行径。要敢于同各种错误作斗争。中国共产党追求的团结,是有原则的团结。在涉及旗帜、道路、方向等重大原则问题上,必须坚持真理、修正错误,勇于同各种错误言行作斗争,在斗争中巩固和增强团结。要敢于同各种困难作斗争。在百年变局和世纪疫情交织的复杂形势下,前进的道路不会一帆风顺,往往荆棘丛生、充满坎坷。惟其艰难,更显勇毅,要在团结奋斗中攻坚克难,知难而进、迎难而上,统筹发展和安全,全力战胜前进道路上各种困难和挑战,依靠顽强斗争打开事业发展新天地。

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