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)
传统文化,与青春时尚“激情相拥”******
编者按:
当“燃爆”的国产影视、复兴的非遗国粹、跨界联名的国货产品越来越多地出现在大众生活中,热衷“国潮”、喜爱“国风”,成为人们消费观念转变、精神需求“升级”的直观体现,彰显着中国文化不断走向自信自强的鲜明趋势。
有这样一群正在与时代“赛跑”的青年人,让优秀传统文化以新的形式被传承发扬。在他们的世界里,传统并不意味着褪去光环的“老旧物件”,而是代表着新潮、活力和无限可能。让我们一起听听他们的故事,感受古老与青春的“激情相拥”。
【一线讲述】
武夷茶飘出“年轻的味道”
讲述人:国家级高级评茶师、制茶工程师 陈 峰
“仙翁遗石灶,宛在水中央。饮罢方舟去,茶烟袅细香。”这是宋代著名理学家朱熹对武夷“山、水、茶”的动人描绘。武夷山茶叶生产历史悠久,茶文化底蕴深厚。以正山小种、金骏眉为代表的红茶,以武夷岩茶为代表的乌龙茶在武夷山孕育、向世界传播,独特的制作工艺造就了武夷山茶叶特有的色、香、味,让武夷山成为中国茶科技的核心发源地。
武夷山燕子窠茶园晨景。肖文凤摄/光明图片
作为武夷人,我一直酷爱饮茶。杯茗在手,心神俱醉。我也乐于向亲朋好友推荐武夷茶,介绍茶文化。令人欣喜的是,如今,越来越多的年轻人也开始青睐武夷茶,让武夷茶变得更时尚、更新潮了。这得益于近年来武夷山走好茶文化、茶产业、茶科技“三茶”统筹发展之路的探索。“三茶”融合,不仅让武夷茶有了更多“年轻”的味道,也给武夷山乡带来了乡村振兴新气象。
古老的武夷茶,“科技味”“生态味”越来越浓了。这些年,在科技特派员的帮助下,武夷山建起一座座“无化肥无农药”生态茶园,茶叶优品率比以往提高了80%,每公斤生态茶最高能卖到2600元。2022年9月底,武夷山全市11601户茶农、1683家茶企向社会作出了“禁用除草剂,生产无公害茶”的承诺,让茶叶品质更有保障。
年轻人有自己的口感喜好,传统岩茶太霸气,新茶客较难接受,制茶师们就改良工艺细节,让岩茶既有岩骨花香,又滋味甜醇,深受年轻茶客喜爱。
如今,在继承传统制茶工艺精髓的基础上,武夷茶企正持续做优茶品牌、创新茶科技,开展“茶叶种植标准化、茶叶深加工标准化、茶产业服务标准化”三产融合,茶叶生产加工向标准化、机械化、自动化、智能化方向发展。红茶的品饮方式也有所创新,从传统清饮向新式调饮拓展,吸引了更多年轻消费者喝茶、爱茶、懂茶。
种茶靠科技,卖茶靠文化。武夷山是历史上万里茶道的起点。近年来,武夷山挖掘茶道、茶艺、茶馆、茶诗、茶歌、茶戏、茶事、茶俗等茶文化,推动茶产业与旅游、健康养生、文化创意、会展等产业跨界融合。“印象大红袍”“茶世界”“中华茶博园”“万里茶道起点”等精品茶文化项目,成为武夷山著名的IP打卡点,吸引着大量游客前来品赏游玩。
顺应信息化浪潮,武夷山打造了茶产业数字体验模式,促进“茶网融合”,并与电商平台合作,做大“电商经济”,打造了一批以武夷山“桃渊茗”为代表的电商茶企。
“潮起来”的武夷茶,竞争力和影响力越来越强。如今,武夷山茶叶面积15万亩,茶企业4600多家,从业人员12万人,年产值过百亿元。“武夷岩茶”区域品牌价值连续五年位居全国茶叶类第二位、品牌强度第一位。
根据南平市印发的《统筹“茶文化、茶产业、茶科技”高质量发展的意见》,到2025年,这里将建成全域绿色生态茶园,茶叶全产业链产值突破500亿元;到2035年,茶叶全产业链产值达到1000亿元以上,成为世界级茶叶生产、交易、文旅、教育、科研、康养中心。文化赋魂茶产业、科技赋能茶产业,我相信,武夷茶一定会清韵流远、香飘世界。
让文化遗产之美回归时尚现场
讲述人:国家对外文化贸易基地北京国际文化贸易服务中心副主任、非遗策展人 李媛媛
让非遗“潮”起来,是我心心念念的事情,也是我的兴趣所在。2009年,我在中国艺术研究院非物质文化遗产保护研究专业深造时,就暗下决心——让更多人欣赏非遗之美。后来,在非遗行业摸爬滚打了多年,我转型成为一名非遗策展人。
非遗策展人李媛媛在一次非遗光影展上布展。光明图片
在我看来,非遗能连接一切,尤其是激发乡村活力。2019年,我策划了非遗版的“梦想改造家”——“乡村非遗爆改慢直播”。那是一个寒冬,改造地点是风筝传承人的农家大院。经过精心设计,我们把仓库变成风筝精品展厅,以全镜面的方式,打造充满光影意趣的展示空间;营造了光影艺术小院,把院里晾晒的玉米“变”成浪花,上面放上惟妙惟肖的鱼灯,对面搭起龙形风筝,寓意“跃龙门”。这次活动的视频播放量达88万次,互动4万多次。此后,曾经冷清的大院热闹了起来,成为集展示、体验、销售为一体的研学基地。
我们还打造了中国立春文化展示和体验中心。这座建筑坐落于浙江衢州柯城区九华乡妙源村盘山路深处。为了让观众一进门就感受到浓浓的春天气息,我们充分调动“视听嗅味触”五维感官,通过移步换景、科技互动、深度体验,把“看春色、听春声、嗅春花、尝春糕、触春神”融入一馆之中。项目刚落成,就迎来了一批批游学的孩子们,深受他们的喜爱。
“子贡曰”光影艺术空间的改造,也是我践行非遗乡村美学的一项得意之作。我把河南浚县古城的古粮仓与子贡的儒商文化结合起来,设计打造了一个奇妙的光影艺术空间——在这里,不锈钢板被弯曲成古粮仓的形状,子贡语录被一束束激光镂空展示,文字的光影铺满整个“粮仓”。展览开放后收获了大量粉丝,很多小朋友一进来就忍不住奔跑,踩着每个文字投射在地上的影子,触摸追踪着“跃动”在墙上的影子。通过打卡拍照、品读文字,文化之美自然而然地“种”在了他们心中。
策划展览之余,我还打造了一个“非遗传二代”平台,聚集了一些非遗传承人的后代。我想和这些“传二代”们一起见证非遗的新辉煌。而现实也在不断坚定着我们的信心。近些年,非遗与国产品牌、国际大牌、影视等跨界携手,扩大了“朋友圈”,也在产业领域得到了新收获。
非遗与大众生活的距离越来越近,让非遗回归时尚的路径也越来越多。我将继续用心做一名非遗策展人,让古老文化的魅力跨越时空、直抵人心。
汉服“出圈”,创业者曹县“赶潮”
讲述人:山东菏泽曹县汉服原创产业中心创业者 孟晓霞
2021年5月,山东曹县因为偶然的机缘爆红网络。“走红,是给有准备的城市”,对于创业者而言,又何尝不是这样呢。
上海豫园内上演国风主题表演“仲秋月神游”。新华社发
2014年10月,我跟老公回老家时接触到了曹县电商业,便跃跃欲试,不久后,开起了自己的淘宝店。开张当晚,我们就接到了第一笔订单——500件学士服。为此,我们常要守在服装加工厂门口抢货,辛苦归辛苦,心里却充满了干番事业的热情。后来,我抱着一岁多的儿子回到曹县,在电商大潮里摸爬滚打,一点点地摸索、学习。
2017年,“汉服热”开始兴起。对市场的敏感让我感到,一定要抓住这股潮流。于是,第二年,我们迅速转向汉服“战场”,借助曹县服装产业链,从模仿摸索到独立设计,在各大电商平台甚至跨境电商平台开了数家汉服店,渐渐打开了市场。
以前回曹县,我看到最多的是留守老人、妇女和儿童。后来几年,随着当地服装产业的发展,一些大学生、创业青年陆续返乡,我的老公胡春青就是其中一名返乡博士。我本科是学美术的,服装设计能用上我所学的专业知识,还能发展自己的兴趣,感到很快乐。
从多年前做演出服开始,曹县百姓的生活就有了很大改观。在这里,大部分家庭是妇女把电商事业做起来了,在外打拼的丈夫就回来帮忙,渐渐地,有了越来越多的淘宝村、特色小镇。
产业发展了,腰包鼓起来了,生活也越来越美了。我们在曹县买了车和房,还生了二胎,小日子越过越红火。2017年,我们租用村里的扶贫车间,开起了自己的加工厂,带动周边20个村民和3个贫困户就业。这几年,我们新开了直播,又开始培养带货主播,公司的队伍更壮大了。
2021年上海进博会,我们带着自主设计的曹县汉服亮相会场。当看到大品牌的宣传手册、周边产品、文创产品时,我意识到了差距。虽然我们的汉服已有一定影响力,但产品体系、商业模式都还需要打磨。我下定决心,不仅要做汉服,还要做更多国潮服装,传承传统文化,诠释当代潮流,打开国潮服装的大市场。
除了设计新的潮流产品,创业者要花更多时间修炼“内功”。我老公现在是曹县汉服协会会长。近期,我们正在筹建“曹县汉服原创产业中心”,得到了当地政府在贷款、场地等方面的创业政策支持,中心的仓储和研发由我和老公两个人全盘负责。打造“宇宙中心”的汉服中心,我们不怕忙,只怕自己做不起来。曹县毕竟是个小县城,很难留住或吸引专业人才在此工作。如果我们的汉服原创产业中心成功了,一定会有更多合作伙伴加入我们,壮大曹县汉服产业。
古筝演奏别样人生
讲述人:哔哩哔哩(B站)音乐区up主 墨韵
成为一名B站古筝up主,确实是“意料之外”。大二那年,我抱着试试看的心态,用古筝改编、弹奏了我喜爱的歌曲《千本樱》,没想到,短短几天时间便收获了上百万播放量,成为B站的“镇站之宝”。自此之后,我的古筝up主之路铺开了。
哔哩哔哩(B站)音乐区up主墨韵正在演奏。光明图片
我从六七岁开始学琴,如今已有二十多年。大学期间,我加入学校的古筝社团,时常在学校活动中演出。研究生阶段,我去美国留学,本想毕业后回国当老师。因为一些偶然机遇,我结识了那时已经小有名气的几位同龄up主。在与他们交流的过程中,我看到了年轻人的蓬勃朝气,也仿佛看到了自己未来的更多可能性。一种新的渴望,就此萌生了。
基于大学期间在B站积累的粉丝基础,回国后,我开始继续做自媒体,重新拾起了对古筝的热爱。如何让传统民乐与潮流文化碰撞出火花,是我努力探索的事情。从简单的二次元单曲古筝弹奏,到逐渐拥有自己的团队;从演奏传统民乐,到融入现代流行的音乐元素,我从未停止挖掘传统与流行融合的更多路径。
不少年轻人认为,传统民乐曲高和寡、古旧乏味,但我从不这样看。的确,对于音色独特、个性极强的民族乐器而言,与节奏固定、和弦要求高的流行歌曲融合确实有难度。但对于创作者而言,依然可以尝试创作一些具有中国特色、东方韵味的音乐;对于演奏者而言,也应探索更多新的呈现方式。
古筝早已成为我的“生命之筝”。未来,我还想尝试拍摄关于古筝的纪实性短片,带大家了解乐器背后的故事,让即使不懂古筝的人们,也能够从中获得更有深度和价值的思考。我会沿着这条道路坚定地走下去,传承和创新,将永远是我音乐up主道路上的关键词。
(项目团队:光明日报记者 王美莹、高建进、陈芃朴、赵秋丽、冯帆、王斯敏 光明日报通讯员 高源)
《光明日报》( 2023年01月11日 07版)(文图:赵筱尘 巫邓炎)