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)
消费市场实现“开门红”******
重点零售和餐饮企业春节假期销售额同比增长百分之六点八
消费市场实现“开门红”(经济新方位·大力提振市场信心)
1月31日,习近平总书记在中共中央政治局第二次集体学习时强调,建立和完善扩大居民消费的长效机制,使居民有稳定收入能消费、没有后顾之忧敢消费、消费环境优获得感强愿消费。
消费市场实现“开门红”。据商务部监测,全国重点零售和餐饮企业销售额与去年春节假期相比增长6.8%,促消费活动丰富多彩,年货等商品销售旺盛,休闲消费精彩纷呈,生活必需品货丰价稳。
当前,各地各部门采取强有力措施,增强消费能力,改善消费条件,创新消费场景,充分激发消费市场潜力。在多重利好下,消费市场有望加速回暖,成为经济主拉动力。
政策发力,增强消费意愿
恢复和扩大消费,激励政策发挥作用。春节假期,多地发放消费券,对餐饮消费的拉动作用明显。美团数据显示,浙江、广东等省份多个城市通过美团发放消费券后,春节假期其餐饮堂食消费同比增速均达到两位数。以杭州为例,在春节消费券发放期间,全市堂食的订单量同比增长71%,交易额同比增长80%。
近日,多个省份以召开会议或发布行动方案等形式部署工作,把恢复和扩大消费摆在优先位置:1月29日,上海召开发布会,提出将恢复和提振消费行动作为重点工作之一,从促进消费扩容升级、促进汽车家电等大宗消费、全面激活文旅市场、支持会展行业恢复重振等方面推出多项举措;1月28日,广东召开高质量发展大会,会上透露,今年全省社会消费品零售总额增长目标设定为6%;1月27日,辽宁印发通知,明确推动消费复苏回暖,提出多元化提供消费补贴、着力打造消费新场景、加大对县域商业和重点商贸流通市场主体支持力度、鼓励合理住房消费等举措……
“政策发力的重点,是要有针对性地破解扩大消费面临的一些制约。”中国社会科学评价研究院院长荆林波说,看需求侧,这几年受疫情影响,老百姓收入增长放缓、预期下降,不敢消费、不便消费,存钱避险倾向上升;看供给侧,市场主体的创新能力不能完全适应高质量发展要求,有效供给和人们个性化、多样化的消费需求还有一定差距。
“腰包鼓了,消费才有动力。”国务院发展研究中心市场经济研究所研究员陈丽芬建议,要多渠道增加城乡居民收入,特别是提高消费倾向高、但受疫情影响大的中低收入居民的消费能力。适当增加消费信贷。落实落细就业优先政策,支持发展吸纳就业能力强的产业和企业,及时有效缓解结构性物价上涨给困难群众带来的影响。
完善设施,改善消费条件
“智能服务更加普及,跟以前拿着地图找路线相比,自驾游可是方便多了。”春节假期,北京市朝阳区居民刘鑫选择了自驾旅游过大年,从北京出发一路开到陕西西安。查找出行攻略、选择路线导航、预订酒店和景区门票,都可以轻松地通过手机APP完成。
作为消费的重要组成部分,旅游市场在春节假期明显升温,大众文旅消费需求加速释放。经文化和旅游部数据中心测算,今年春节假期全国国内旅游出游3.08亿人次,同比增长23.1%,恢复至2019年同期的88.6%;实现国内旅游收入3758.43亿元,同比增长30%,恢复至2019年同期的73.1%。
消费条件改善进一步带动消费升级。春节旅游市场显示,随着旅游消费升级,人们更倾向于在目的地增加停留时间,进行深度旅游。去哪儿旅行的数据显示,平台国内酒店预订间夜量达到历史新高,其中连住3天以上的预订更创历史新高,平均入住时长同比增长3.6小时,相当于1/3的游客选择比去年多住一晚,带动了目的地城市的餐饮、交通、娱乐消费。“今年春节假期的预订情况比去年好很多,客人的入住周期都是3—5天。”途家民宿上海朴宿花园房东程先生说。
得益于不断出台的改善文旅消费条件的政策利好,长线旅游也在明显复苏。一家旅游出行平台发布的数据显示,春节假期半程境内长途游订单量同比增长超500%。高德地图数据显示,用户跨省长途自驾游的人均导航距离较去年同期上升17%。去哪儿旅行数据显示,旅客春节假期出行平均半径同比增长超五成,每名旅客出行距离相较去年平均增加400公里。
专家建议,应通过增加高质量产品和服务供给,不断提升国内供给质量水平,推动供需在更高水平上实现良性循环,使消费潜力充分释放出来。
创新供给,增加消费场景
“对于露营爱好者来说,预制菜挺方便的。”春节假期,广东深圳的高校教师李晓一家三口外出露营旅游,提前购买了不少预制菜。李晓说,作为餐饮市场上的一种新产品,烹饪和携带更加方便的预制菜,满足了家庭聚餐和露营野餐的需求。数据显示,春节假期,预制菜成为餐饮消费的热门品类,销量实现同比大幅增长。
当前,我国居民消费呈现多样化、多层次、多方面的特点。
文旅深度融合,市场加速回暖。今年春节假期,各地各部门紧跟文旅消费升级新趋势,提供文旅产品新供给,推出更多符合游客口味的优质产品和服务。美团发布的数据显示,春节假期新消费场景加速涌现,提灯夜游、雪橇冰车、非遗表演等新玩法走俏,美团上露营地相关的餐饮服务订单量同比增长272%。
线上线下互动,餐饮人气恢复。无论是大型餐饮企业、老牌酒店,还是时尚饭店、网红料理店,都发挥各自服务优势和特色,联合团购网站开展打折促销、限时抢购、返利抵现等活动。
模式产品出新,激发消费潜力。春节消费升级趋势明显,健康、时尚等成为消费者更加关注的元素。京东数据显示,主打健康概念的菜品热销。
商务部研究院电子商务研究所副研究员洪勇表示,应不断改善消费条件,更好地支持住房改善、新能源汽车、养老服务等消费。如因城施策支持刚性和改善性住房需求;继续实施免征车辆购置税政策,推动汽车消费由购买管理向使用管理转变;推动养老事业和养老产业协同发展,加快健全居家社区机构相协调、医养康养相结合的养老服务体系等。
中央经济工作会议提出,要把恢复和扩大消费摆在优先位置。商务部相关负责人表示,将认真贯彻落实中央经济工作会议精神,和相关部门一道积极采取措施,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。
(人民日报 记者 王 珂 原韬雄 白光迪 )
(文图:赵筱尘 巫邓炎)