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)
稳增长,中国经济如何蓄能加力******
【贯彻党的二十大精神·推动高质量发展】
预计明年上半年特别是二季度社会生产生活秩序会加快恢复,经济活力加速释放。我们有信心有条件有能力推动经济运行整体好转——
稳增长,中国经济如何蓄能加力
光明日报记者 刘坤
最新数据显示,11月份,国民经济保持恢复态势,投资规模继续扩大,市场价格总体平稳,新动能持续成长。1至11月份,全国规模以上工业增加值同比增长3.8%,高技术制造业增加值同比增长8.0%。
日前召开的中央经济工作会议要求,明年要坚持稳字当头、稳中求进,继续实施积极的财政政策和稳健的货币政策,加大宏观政策调控力度,加强各类政策协调配合,形成共促高质量发展合力。
如何看待当前经济形势?明年宏观经济政策将在哪些方面发力,推动经济运行整体好转?
山西运城新能源汽车智能化生产流水线。闫鑫摄/光明图片
1.稳经济各项政策效应逐步释放
“政府今年发放了几轮电子消费券,让我们中小商户受益良多。”上海一家小店老板说。
今年以来,稳经济一揽子政策措施及时出台,各项政策持续加力。多地发放餐饮、零售等消费券,多措并举鼓励汽车、家电等大宗消费。
中国汽车工业协会数据显示,1至11月,我国新能源汽车产销分别完成625.3万辆和606.7万辆,同比均增长1倍。
“促进消费一系列政策对稳定车市增长起到明显的作用。”中国汽车工业协会副秘书长陈士华说,11月,新能源汽车继续保持快速增长,月度产销再创新高,分别达到76.8万辆和78.6万辆,同比分别增长65.6%和72.3%。
记者了解到,今年以来,国家发展改革委会同有关方面,用好用足投资政策工具,合理扩大有效投资。截至11月底,已审批核准106个重大项目、总投资约1.5万亿元;两批共7399亿元金融工具支持的2700多个项目已全部开工建设;全年6400亿元中央预算内投资已全部下达完毕。
11月21日,工业和信息化部、国家发展改革委、国务院国资委召开全国加力振作工业经济电视电话会议,对巩固回升向好趋势、加力振作工业经济进一步作出部署。“四季度经济运行对全年经济十分重要,需要政策发力稳增长、提信心。”中国民生银行首席经济学家温彬说,当前,各地各部门正在努力抓住时间窗口,促进各类政策举措全面落地、充分显效,推动经济运行进一步好转。
山东省拟定于2022年12月中旬至2023年1月中旬,分批次组织企业赴日本、韩国、越南、马来西亚、欧盟等地开展系列经贸促进活动。重庆市近日印发支持个体工商户和中小微企业发展十二条措施,最大限度帮助中小微企业走出生产经营困境。11月,深圳市出台24条措施支持新型信息基础设施建设,支撑数字经济高质量发展,打通经济社会发展的信息“大动脉”。
近期,面对新情况新挑战,各地区各部门落实优化疫情防控二十条和新十条等措施,不断提升防控的科学性、精准性;同时,加力实施稳经济一揽子政策和接续措施,各项政策效应正逐步释放。
国家发展改革委新闻发言人表示,总的来看,我国经济经受住了超预期冲击因素的影响,展现出较强韧性和潜力,发展质量稳步提升,就业物价基本平稳,经济回稳向好趋势没有改变,经济增速有望持续回升。
湖南宁乡食品加工企业开足马力忙生产。新华社发
2.经济发展面临的机遇大于挑战
近日,中共中央、国务院印发《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》,国家发展改革委发布《“十四五”扩大内需战略实施方案》。
正如国家发展改革委副主任赵辰昕所说,坚定实施扩大内需战略,是加快构建新发展格局的关键着力点,是推动经济持续健康发展的重要基础,是彰显大国担当的主动选择,是坚持以人民为中心发展思想的必然要求。
第十三届全国政协经济委员会副主任宁吉喆认为,扩大国内需求发力点是扩大居民消费需求,要明确消费重点,引导消费方向,实现消费拓展。支持居民刚性和改善性住房需求,释放出行消费的潜力,积极发展服务消费。可以预期,明年我国必将迎来旅游业的恢复性增长热潮。
宁吉喆表示,更好统筹疫情防控和经济社会发展,促进经济更好恢复发展,有针对性地增加居民各类收入。要探索通过土地资本等要素使用权、收益权机制创新,进一步增加中低收入群体的要素收入。
“相信在着力扩大内需等各项政策的作用下,在各方面的共同努力下,明年我国经济一定会迎来整体好转,为全面建设社会主义现代化国家开好局起好步。”宁吉喆说。
与此同时,也要看到,当前,我国经济运行仍面临不少风险挑战。从国际看,乌克兰危机延宕发酵,全球贸易形势不容乐观,大宗商品价格高位波动,粮食和能源安全问题突出,世界经济可能面临滞胀局面;从国内看,经济恢复基础尚不牢固,需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力仍然较大,经济社会风险点增多。
中央财经委员会办公室分管日常工作的副主任韩文秀介绍,优化疫情防控措施将给经济恢复带来重大积极影响,预计明年上半年特别是二季度社会生产生活秩序会加快恢复,经济活力加速释放。
韩文秀表示,今年已经出台实施的扩大有效需求、促进结构优化政策,该延续的延续,该优化的优化,政策效应将在明年持续显现。明年还要根据实际需要陆续出台新政策、新措施。存量政策、增量政策同向发力,将积极促进经济恢复发展。另外,今年经济增长低于预期,客观上造成今年经济基数相对较低,明年只要经济恢复正常增长,基数效应将对明年经济数据形成一定支撑。
“我国经济韧性强、潜力大、活力足,长期向好的基本面没有变。我们有信心、有条件、有能力推动我国经济运行整体好转。”韩文秀说,明年是全面贯彻落实党的二十大精神的开局之年,是疫情防控进入新阶段的重要一年,我国经济发展面临的机遇和挑战并存,机遇大于挑战。做好经济工作意义重大。
江苏连云港港集装箱码头装卸货物呈现一派繁忙。王春摄/光明图片
3.实现质的有效提升和量的合理增长
中央经济工作会议要求,要准确把握明年经济工作部署要求,敢担当,善作为,察实情,创造性抓好贯彻落实,努力实现明年经济发展主要预期目标,以新气象新作为推动高质量发展取得新成效。
“此次会议明确加强各类政策协调配合,有助于保持政策力度和强度,聚焦关键领域持续发力,确保明年经济稳定发展、实现合理增长。”中国社科院财经战略研究院副院长杨志勇说。
明年经济工作千头万绪,要从战略全局出发,从改善社会心理预期、提振发展信心入手,纲举目张做好工作。
其中,在加快建设现代化产业体系方面,中国国际经济交流中心副理事长王一鸣认为,明年要继续把培育战略性新兴产业作为重点任务,加快新能源、人工智能、生物技术、绿色低碳、量子计算等前沿技术研发与产业化应用,培育壮大一批战略性新兴产业,抢占国际产业竞争的制高点,释放战略性新兴产业的巨大发展潜力和强大带动能力,使之成为经济持续稳定恢复的新引擎。
“围绕制造业重点产业链找准关键核心技术和零部件薄弱环节,发挥中国的制度优势和自立优势,集中优质资源合力攻关,在高端芯片、重大装备等领域,攻克一批受制于人的关键核心技术,保证产业链自主可控和安全可靠,确保国民经济循环畅通。”王一鸣说,继续实施产业基础再造工程,加快基础关键技术和重要产品工程化攻关,为自主创新产品应用创造良好的市场环境。
国家发展改革委新闻发言人表示,国家发展改革委将突出做好稳增长、稳就业、稳物价工作。持续推进稳经济一揽子政策和接续措施落地见效,发挥推进有效投资重要项目协调机制作用,进一步加快政策性开发性金融工具资金投放使用和基础设施项目建设,积极扩大有效投资,促进重点领域消费加快恢复发展,加大对中小微企业和个体工商户的支持力度,加快建设现代化产业体系,强化粮食、能源资源和产业链供应链安全保障,扎实做好重要民生商品保供稳价。推动经济运行整体好转,实现质的有效提升和量的合理增长。
链接
部分稳经济政策举措
中共中央、国务院近日印发的《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》明确,促进形成强大国内市场。着力挖掘内需潜力,特别是推进新型城镇化和城乡区域协调发展释放内需潜能,进一步做大国内市场规模。通过优化市场结构、健全市场机制、激发市场活力、提升市场韧性,进一步做强国内市场,促进国内市场平稳发展和国际影响力持续提升。
交通运输部日前印发的《关于加快推进道路客运复工复产保障人民群众平安健康顺畅舒心出行有关事项的通知》提出,各地交通运输主管部门要坚决落实“非高风险区不得限制人员流动,不得停工、停产、停业”的要求,全面恢复道路客运服务。严格落实对旅客不再查验核酸检测阴性证明和健康码、不再开展“落地检”、不再进行信息登记等相关规定。前期因疫情原因采取暂停道路客运服务措施的地区,要迅速组织相关经营者恢复运营。
人力资源和社会保障部等八部门日前印发的《关于实施重点群体创业推进行动的通知》提出,要优化创业环境,优化市场主体登记办理流程,推行当场办结、一次办结、限时办结等制度,持续推进商事制度改革,打造优质营商环境。要培育创业主体,促进高校毕业生等青年创意设计成果落地转化,强化农民工返乡创业扶持,引导就业困难人员创办投资少、风险小的创业项目。
(刘坤整理)
《光明日报》( 2022年12月22日 15版)