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)
对话|蔡斌:从“刻骨铭心”,到“尽我所能”******
时隔十个月,中国女排再次登上了奔赴国际赛场的航班。
2022年世界女排联赛将于5月31日启幕。中国女排今日从广州飞赴土耳其安卡拉,巴黎周期征程由此展开。6月1日,她们将迎来本次比赛的第一个对手荷兰队,这也是新一届中国女排的首次亮相。
未来一个半月的时间里,中国女排将辗转多地比赛、训练,其间不回国。类似经历,队内诸多年轻球员从未有过。迎接新女排的第一次大考,已经开始。
时隔十余年,蔡斌再次拿起了中国女排的帅印。
东京奥运会的场景仍历历在目。在许多球迷心中,最好的球队,走好了一步步过程,却错过了最好的结果。
这份遗憾,需要弥补。尽管关于2009年的记忆并不美好,但56岁的蔡斌,还是决定在此刻重新接手中国女排。
球队出发前夕,蔡斌向中新体育讲述了两次执教中国女排时的不同心境。在曾经那段“刻骨铭心”的经历过后,这一次,他渴望为这支队伍尽己所能。
中新体育:自4月中旬集结以来,新一届中国女排在漳州备战月余。球队近况如何,在哪些方面进行了针对性训练?
蔡斌:队伍现在士气非常好,球员训练的积极性与投入程度也都很好。
由于球队阵容较新,近期训练更多着重于整体配合,也已形成了一个框架。体能是另一重点,毕竟这次出国时间达一个半月,体能储备对球队而言十分重要。
防伤、防病也很关键,而且国外在对待疫情上可能与国内不同,球队在这方面还有预案。这次出国参赛,任务还是比较重的。
在漳州的这段时间,球队进入到整体磨合期,确定了基本的打法。但受时间所限,中间有些需要填充的内容,我们还没来得及完成。
随着世界女排联赛揭幕,我们会以练促赛、以赛代练。
中新体育:包括世界女排联赛在内,球队今年有何具体目标?
蔡斌:今年世界女排联赛与往年不同,它与巴黎奥运会积分相关联。因此在锻炼队伍的同时,我们还需考虑最后的成绩,两者兼顾。
中国女排报名大名单包括24位球员。每站比赛开始前,会从中选出14人参赛,不同站之间可以替换球员。考虑到此次中国女排阵容较新,球队需要通过比赛加以磨炼与磨合。
对于世界女排联赛,我们第一步要进入前八,然后再继续往前冲,全力去拼。
今年还有女排世锦赛,我们也要争取好的成绩。这两项赛事,涉及中国女排的世界排名。
中新体育:随着名单公布,袁心玥成为中国女排队长。如何评价她?
蔡斌:从年龄、进入国家队的时间、奥运冠军的资历以及在这次集训中的表现等各方面看,袁心玥很胜任队长这一角色。
成为队长后,作为教练的左膀右臂,袁心玥所承担的比以前多。我会给她一定的宽松,希望她不要给自己太大压力,否则反而会放不开。
我希望袁心玥在球场上敢于承担、敢于拼搏,同时也应该允许自己的失误,不要背上太重的包袱,能够大胆、放开地去冲击对手。
中新体育:自接手球队以来,遇到了哪些困难?
蔡斌:困难随时都有,包括技术或其他方面。但我认为,从事竞技体育的人,不应该惧怕困难,我们本就应该解决困难。像比赛中,对手就在制造困难,我们需要克服它才能赢球。
对于困难,我相信球队上下会保持积极的心态,敢于挑战、敢于面对。
思想上,我们从为国奉献、集体主义、拼搏精神入手,把整体团队精神建设好。
中新体育:外界很关心朱婷、张常宁的情况。如果恢复较好,她们可能参加世锦赛吗?
蔡斌:不仅是朱婷、张常宁,中国女排的大门向所有高手敞开。队伍在不断前进,我们会根据球队的发展,以及每个人不同的情况去评定、衡量。
我们的指导思想是,每个人都要愿意为国家效力,愿意为中国女排效力,这个首先一定要有。
中新体育:中国女排在东京奥运会上留下了遗憾,此时接手球队需要勇气。对于“二进宫”而言,承受的压力可能更大。何种原因促使你作出了这一决定?
蔡斌:主要的原因,还是出于对排球的这份热爱。
2009年,我曾担任中国女排主教练。那时我用了4个字来形容:刻骨铭心。
在我看来,有很多地方值得总结,值得自己反思。通过这些年的锻炼,至少在排球上,现在的我可能想法更加全面、更加成熟。
至于压力,我也思考过这一问题。无论哪个岗位,都会有不同的压力,关键在于如何看待压力与承受压力的能力。
任何教练都有压力,但作为中国女排主教练,就要把工作做得更好、更细,因为这支队伍的受关注程度不一样。
中国女排是一支光荣的团队。我进入中国女排,也带着使命与任务,要继续传承、发扬中国女排精神。希望每一届中国女排的队员,都能以这种精神作为动力。
所以第一步,我们要在比赛中打出士气与霸气。我对这批中国女排球员有信心,我们还能往前冲。
中新体育:时隔多年再次执教中国女排,有何不同感受?
蔡斌:现在的条件,比2009年更好。比如人员方面,首次执教中国女排时,我刚要推动主攻接发球,可那时能接能打的主攻手非常少。
这些年,中国女排一直向高水平发展,根据自己的特点,紧跟了世界的潮流。在技术的全面性上,我们还要继续加油。
中新体育:你用“刻骨铭心”形容上一次的执教经历。这一回,会有怎样的期待?
蔡斌:尽我所能。尽我所能,把中国女排这支队伍带好。
这不光是在成绩上,我希望能够把中国女排的团队精神与拼搏精神,继续传承下去。
我们会划分出不同时间段,希望通过每个阶段的努力,最终能够见到效果。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |