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)
度日如诗!新疆美食“达人”缘何迷上唐菓子?******
中新网乌鲁木齐1月10日电 题:度日如诗!新疆美食“达人”缘何迷上唐菓子?
作者 史玉江 党艳丽
逢年过节,蒸年馍、做唐菓子、烹制佳肴;时令节气做青团、春卷、龙须饼等民间美食;闲暇家时养花弄草、打理庭院;周末邀朋友围灶煮茶,品美食、谈人生……
美好的生活仪式感,寄托四季风物与当下生活体悟。新疆兵团第四师七十一团退休职工周小茵把日子过成了诗。
临近中国传统新年,周小茵特意制作了一些传统茶点。 周小茵 摄56岁周小茵是当地出了名的美食“达人”,每年都会根据时令节气,制作各类民间美食,在陶冶情操、丰富生活的同时,传承着中华民族传统美食文化。
新疆为数不多的唐菓子制作“艺人”
右手拿着三角棒,左手托着豆沙团,一推一压一挑间,一枚唐菓子现雏形。“制作一枚高颜值的唐菓子,需要全神投入,手的力道要准,并且有一气呵成的能力。”日前,周小茵如是说。
以豆沙为馅、外包“透花糍”的唐菓子是茶宴中佐茶而食的糕点,又称为茶菓、菓子等。 周小茵 摄临近中国传统新年,周小茵特意制作了一些传统茶点——唐菓子,树叶、花朵、贝壳……记者注意到,这些茶点造型各异、色彩艳丽,空气中还能嗅到清甜的味。
以豆沙为馅、外包“透花糍”的唐菓子是茶宴中佐茶而食的糕点,又称为茶菓、菓子等。其玲珑小巧,颜色艳丽,多以花鸟造型雕刻。
据《中国面点史》记载,于饮茶之风普及全国的唐代开始,出现了一边饮茶一边吃茶点(面点)的习俗,已有上千年的历史。
唐菓子玲珑小巧,颜色艳丽,多以花鸟造型雕刻。 周小茵 摄作为一种源自中国的古老美食,唐菓子制作近年来在中国复兴。热衷于制作美食的周小茵,深深地被唐菓子的历史文化所吸引,自学唐菓子的制作工艺,成为新疆伊犁区域为数不多的唐菓子制作“艺人”。
周小茵介绍,这款唐菓子选用上好的白云豆浸泡24小时,人工去皮煮制软烂、过滤,再加上少许糯米粉、砂糖进行炒制后,添加少许植物色粉造型而成。
周小茵把日子过成了诗。 周小茵 摄“遗传”祖辈中学时得“真传”
周小茵年轻时是七十一团的文艺骨干。对传统美食的热爱,源于从小受外祖父和母亲的影响。外祖父曾是乡里的乡厨,街坊邻里婚丧嫁娶都会请他掌勺。而母亲自幼跟随外祖父学习厨艺,长大后成当地出了名的“巧手”。
在物资匮乏的20世纪六七十年代,周小茵母亲手工制作各种民间“小零食”,给孩子们解馋。
塔式年馍。 周小茵 摄看着母亲将一个个普通食材变成好看又美味的“小零食”,幼时的周小茵被深深吸引,对制作美食产生浓厚兴趣。
中学时,周小茵得母亲“真传”,刺猬馍、枣馍、花馍……只要练上几遍,便能得心应手;南北菜式虽不说样样精通,但也做得有模有样。
“我学做传统民间美食有40多年。工作后因忙碌,做美食没有小时候那么频繁,但是逢年过节还是会做一些糕点。”周小茵说,每年的除夕年夜饭绝不能马虎,每道菜寓意美好、家人团圆,“咱中国人的传统,不能丢。”
2017年,周小茵迷上非遗唐菓子,她上网络视频学习,请教懂面食的行家,并将自己的创意融入其中。
彩色水饺。 周小茵 摄久而久之,周小茵练就了一双巧手,成为伊犁区域为数不多的年馍、花馍、唐菓子制作“艺人”。
近年来,她制作传统民间美食的消息经当地新媒体推送后,引发网友们的热评。
“在微信朋友圈看到小茵做的唐菓子,真精致!”可克达拉市民杨萍英说,以前见过这类糕点,但不知道叫什么。
“她制作的唐菓子味道好,让人舍不得下口。她家院子就像‘家庭公园’,花草满园、鱼鸟相伴。”好友李沛立说,周小茵身上那种对传统美食的执着和对生活的热爱,令人佩服。
冀望成为一名非遗传承人
周小茵退休后,属于自己的时间多了起来。2019年起,她专注于传统美食制作。
周小茵退休后,专注于传统美食制作。 周小茵 摄“每年我会根据年份制作生肖年馍。前年蒸的是牛馍,去年蒸的是虎馍,冬奥会期间我还做了汤圆版的冰墩墩,今年春节会蒸兔馍。”周小茵介绍,年馍以山西霍州最为出名,花馍以陕西为主。
近年来,新疆兵团对区域内非遗资源的种类、数量、分布状况进行全面普查、整理、归档与申报。调查发现,新疆兵团非遗线索涉及民间艺术、传统技艺、红色文化等,主要集中在剪纸、刺绣等传统手工技艺,美食类尚少。
“我会不断提高唐菓子的制作技艺,如果可能,希望能成为一名非遗传承人。”周小茵说,唐菓子是唐文化和艺术的代表作,需要我们这一代去传承、发扬。(完)
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