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)
新疆军区某红军师:听党指挥,赓续血脉再奋进******
观察样本 新疆军区某红军师
听党指挥,赓续血脉再奋进
■解放军报特约记者 黄宗兴 李 康 通讯员 邹珺宇
巍巍喀喇昆仑,座座雪峰耸峙。
无人机侦察、突击车夺占阵地、新型车载火炮“快打快撤”、多型雷达联合组网……春节前夕,新疆军区某红军师高原训练场上,一场实战化拉动演练展开。
演练结束,征衣未解。某团副团长张革指着身后一排新型装备兴奋地说:“我们的主战装备已经全部完成了跨代更新,在强军新征程上,必须全面加强练兵备战,跑出转型加速度,奋力实现建军一百年奋斗目标。”
这是一支有着90多年历史的红军部队,通过转型建设不断完善力量结构编成,武器装备更新迭代,战斗力正在实现新的飞跃。
“新时代十年的伟大变革充分证明,党、国家和军队事业取得的一切成就,最根本的原因在于有习近平总书记作为党中央的核心、全党的核心掌舵领航,在于有习近平新时代中国特色社会主义思想科学指引。”走进该师高原驻训地,师政治工作部领导正带领机关人员利用训练间隙,结合高原驻训实际,围绕“加强军史学习教育,繁荣发展强军文化,强化战斗精神培育”制订方案计划。
他们将学习宣传贯彻党的二十大精神与单位深厚的红色基因相结合,精心拟制任务清单,采取集中组织专题学、深入一线带头学、依托“云端”灵活学等方法,推动部队形成学军史、树信心、增智慧、强本领的浓厚氛围。
提及党的二十大报告中关于国防和军队建设的重要论述,这名领导深有感触地说:“作为新时代红军传人,我们要深刻领悟‘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’,贯彻军委主席负责制,一切行动听从党中央、中央军委和习主席指挥,把对党绝对忠诚的红色基因一代代传承下去……”
坚定“矢志不渝跟党走”的理想信念
寒冬时节,该师又一批新战士在训练基地完成培训后下连。某团五营一连指导员丁维昌特意带领新战士们来到连队荣誉室。
荣誉室内的展陈,把大家的思绪带回到烽火年代。一本翻开的《中国人民解放军征战纪实丛书》,记录着这支诞生于陕甘边革命根据地的红军部队“矢志不渝跟党走”的辉煌战史。
初心如磐,征途如虹。该师是1932年由刘志丹、谢子长、习仲勋等老一辈无产阶级革命家创建和领导的、目前全军仅存的一支整建制师的西北红军部队。90多年来,该师孕育形成了以“对党忠诚、信念坚定,长攻善守、勇猛顽强,艰苦奋斗、开拓进取,热爱人民、甘于奉献”为主要内容的“红军师精神”。
在武装革命斗争中,刘志丹经历无数艰辛曲折,但他始终坚持真理,反复向部队强调:“革命利益高于一切,要识大体,顾大局,绝对服从中央领导,听从中央的调遣。”
1935年10月,党中央和中央红军到达陕北后,西北红军自觉接受中央统一整编。从此,西北革命根据地成为中国革命的大本营。1943年1月,毛泽东同志为西北红军领导人题赠“党的利益在第一位”。
学习宣传贯彻党的二十大精神,联系单位深厚的红色历史。丁维昌深有感触地说:“历史证明,只有确保枪杆子永远听党指挥,才能战胜前进道路上一切艰难险阻。”
2019年,丁维昌和战友们代表中国陆军参加“国际军事比赛-2019”,夺得“晴空”项目全部金牌,荣立一等功。
“学习宣传贯彻党的二十大精神,我们结合自身经历感悟伟大时代,听党话、跟党走的信念更加坚定。”丁维昌说,“在习主席领导下,人民军队体制一新、结构一新、格局一新、面貌一新,中国特色强军之路越走越宽广,我们一定能够如期实现建军一百年奋斗目标。”
“党的二十大报告强调 ‘加强军史学习教育’。我们必须坚持用红色基因滋养官兵、用辉煌战史激励官兵,把党史、军史和红军师战史作为党员干部必修课、部队教育基础课、新兵入营第一课。”该师政治工作部领导告诉记者,在学习宣传贯彻党的二十大精神过程中,他们围绕“感悟光辉历程、坚定信仰信念”进行专题辅导,认真学习习主席关于党对军队绝对领导的重要论述,重温古田全军政治工作会议精神,引导官兵深刻领会“命令面前无二话,打起背包就出发”的忠诚内涵。
征战雪域高原,坚决听党指挥。这段时间,该师高原驻训地再遇寒潮,气温降至-20℃,官兵们在冰天雪地间练战术、打实弹,训练热情持续高涨。
强化“时刻听从党召唤”的使命担当
越是艰苦的环境,越能彰显担当的本色。
前不久,该师又一次组织高原驻训点位轮换,许多驻训点位海拔较低的官兵主动写下请战书,申请到海拔更高、条件更艰苦的点位驻训。
作为海拔最高的某驻训点位的一员,轮换前夜,一级上士陈俊伫立山巅,仰望星空,驻训的点滴在脑海里一一浮现。
3个多月的时间里,他们在风雪中站岗,在冰峰上训练。虽然所在点位含氧量不足平原的一半,平均气温在-15℃,但他与战友们叫响“缺氧不缺精神”的口号,战严寒、抗缺氧,圆满完成了阶段性演训任务。
上一次驻训点位轮换,他本可以下到海拔较低的驻训点。考虑到自己是骨干,他连夜写下继续坚守的申请书。
陈俊说,身披冰雪铠甲,坚守雪域之巅,圆满完成任务,是军人最值得骄傲的经历。
走访该师高原驻训地,官兵们的炽热情怀随处可感。他们结合实际,广泛开展“与前辈比苦乐、与先烈比得失、与英模比贡献”活动,大家轮流登台谈变化、悟初心、话使命,深化对党的二十大精神的理解认识,激发矢志奋斗强军的昂扬斗志。
随着又一轮寒潮到来,新年度首场实弹射击正式拉开战幕。
该师某团团长鲁卫成带领团党委一班人,迎着刺骨的寒风率先走向战位,使用新列装的多型武器对不同类型目标进行射击。
这一天,距离他上交“转业申请书”的日子已经过去了两个月。
随着国防和军队现代化建设的步伐加快,该师转型为合成部队。鲁卫成感到自己已经不适应发展形势需求,决定把机会留给更合适的人选。
“越是在最关键时刻,越是考验一个人的忠诚与担当。”鲁卫成感慨地说,“上级批准我转业的正式命令还未下达,只要我依然是红军师的一员,就要在岗位上干好每一分钟。即使脱了军装,也永远是红军传人!”
该师创建以来,历经30余次改编整编、10余次换防调整,官兵坚决听从党的召唤。
那一年,该师所属某红军团依令撤编。时任团长袁思舜第一个站出来,提笔写下“坚决服从组织安排”几个饱含深情的大字。
不讲价钱、不谈条件,一声令下,700多名官兵退役,数十名干部交流到艰苦边远地区工作,仅用40天,顺利完成精简调整。
党的十八大以来,无论是出征国际军事比赛,还是砺兵雪域高原,该红军师官兵不畏困难、冲锋在前,用实际行动诠释了“时刻听从党召唤”的使命担当。
“新征程上,我们要坚守边防一线,练就过硬本领,边斗争、边备战、边建设,奋力实现建军一百年奋斗目标。”某团政治工作处主任李蕾坚定表示,要把学习宣传贯彻党的二十大精神焕发出的政治热情,转化为练兵备战的强大动力,以过硬本领履行好新时代使命任务。
激发“一不怕苦、二不怕死”的战斗豪情
“这是对人民军队红色基因的赓续弘扬,无论武器装备多么先进,战斗精神始终是能打仗、打胜仗的关键因素。”学习党的二十大报告,某连“十颗红星炮班”班长康福鹏对“强化战斗精神培育”这句话感触颇深。
康福鹏动情地为全连官兵讲述关于“十颗红星炮班”的故事——
抗美援朝战场上,这个班创下了击落10架敌机的辉煌战果,被志愿军总部授予“十颗红星炮班”荣誉称号。
“能打出辉煌的战绩,靠的是什么?”“靠的是一不怕苦、二不怕死的战斗精神。”
“如果置身当年的战场上,我们能不能战胜强大敌人,创造同样的荣光?”穿透历史硝烟,大学生士兵张泽文越想越深,“今天,我们身处和平环境,但绝不能在风和日丽中销蚀战斗意志,而要在实战化演练中淬炼血性虎气。”
学习宣传贯彻党的二十大精神过程中,该师组织官兵重温辉煌战史、强化战斗精神、抓紧练兵备战,以实际行动激发战斗豪情。
多型主战装备跨代列装,新装备从工厂直接拉到高原驻训场。如何让新型装备快速形成战斗力,成为官兵们迫在眉睫的任务。
在高原高寒的恶劣环境下,官兵们发扬革命先辈“一不怕苦、二不怕死”的战斗精神,常态开展陌生地域小体系联训,逐步摸清新装备的“脾气”。新型装备在风雪中进行实弹射击,打出优异成绩。
夜渐深,雪山沉睡。“猛虎三连”的营区依旧灯火通明。连长刘威和官兵围绕新型装备运用展开讨论,细化战备方案。
前不久,该师在雪域高原展开合成营对抗演练。极寒条件下,对抗进入白热化阶段。面对“敌”军的通信干扰、火力压制,刘威临危不乱、沉着应对。
寒风似刀,呵气成霜。刘威带领官兵驾驭新型装备,快速穿插迂回至“敌”后,对“敌”指挥所发起“闪电一击”。
“我们就是要在极寒、恶劣的环境中,淬炼过硬战斗作风,锻造真正的‘猛虎’。”新型装备旁,刘威自豪地说。
坚定不移听党话跟党走
■黄长升
习主席在党的二十大报告中强调,“全面加强人民军队党的建设,确保枪杆子永远听党指挥”。对我军来说,把党的二十大精神学习好、宣传好、贯彻好,确保党的二十大精神在部队落地生根,以实际行动开创国防和军队现代化新局面,首要的就是毫不动摇坚持党对军队绝对领导。
党对军队绝对领导,是我们党在血与火的斗争中得出的颠扑不破的真理。我军是党缔造的,一诞生便与党紧紧地联系在一起,始终在党的绝对领导下行动和战斗。正是有了党对军队的绝对领导,正是因为枪杆子始终掌握在党的手里,才保证了我军在长期复杂斗争中没有迷失方向。
新时代强军兴军的征程上,人民子弟兵坚决听党指挥,闻令而动,用实际行动诠释人民军队永远忠于党的铮铮誓言。一批又一批有志青年扎根林海雪原、高原戈壁、边关海岛,用青春和热血浇筑起新时代的钢铁长城,用理想信念托起时代赋予的责任与担当。
当前,意识形态领域斗争激烈激荡激变,举旗与砍旗的交锋、固根与拔根的较量、铸魂与蛀魂的斗争,一刻也没有停歇。我们必须站在红色江山永不变色、红军传人永不变质的高度,坚定不移听党话、跟党走。
坚持党对军队绝对领导的根本原则和制度,集中到一点,就是要确保全军官兵一切行动听从党中央、中央军委和习主席指挥。要坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻习近平强军思想,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”,贯彻军委主席负责制,确保绝对忠诚、绝对纯洁、绝对可靠,坚决做到听习主席指挥、对习主席负责、让习主席放心。
坚决听党指挥,奋进强军征程。当前,我们要把思想和行动统一到党的二十大精神上来,牢记初心使命,做到任何时候任何情况下都以党的旗帜为旗帜、以党的方向为方向、以党的意志为意志,切实担当起党和人民赋予的新时代使命任务,确保如期实现建军一百年奋斗目标。(中国军网-解放军报)