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)
气候传播与公众意识边会在联合国马德里气候大会举行******边会现场讨论环节。 王健龙 摄
中新网马德里12月10日电 马德里当地时间9日,来自不同国家的政界、业界和学界人士在联合国马德里气候大会中国角“气候传播与公众意识”边会上围绕气候变化与气候传播、传播干预低碳消费、融通气候与健康传播等议题各抒己见,展开了热烈讨论。
此次边会由中国新闻社、国家气候战略中心、中国人民大学联合主办。这也是中国新闻社连续第七年在联合国气候大会期间举办该主题边会。
本次边会由国家气候战略中心综合部副主任张志强主持主题发言、中新社经济部记者夏宾主持圆桌讨论。
中国生态环境部气候司副司长孙桢。夏宾 摄中国生态环境部气候司副司长孙桢在致辞中表示,做好气候传播必须认清气候传播本身的特点,其大环境与其他传播不同,气候问题对于老百姓来说很难以从切身感受得到系统认识。低碳行动和能源转型的难度较大,对于传播工作也带来一定困难。
同时应注意到气候传播的国际合作也存在困难,各方在传播时难免带有自己的利益,这其中的传播就变得不那么容易把握。
下一步气候传播应该怎么做?孙桢表示,首先,要做气候传播过程中必须意识到多边主义的重要性;其次,讲清楚适应气候变化的故事、讲清楚气候变化的灾害,加强采取行动的紧迫性;第三,做好信息的传达工作,把做气候传播的身段放下来,回到好老百姓关心的问题。
中国气候传播项目中心主任郑保卫。夏宾 摄中国气候传播项目中心主任郑保卫表示,过去十年,中国的气候传播从零开始,逐渐成长。未来要学习借鉴国外经验,总结气候传播规律,打造气候传播工具箱,更好地指导气候传播各行为主体做好气候传播,并面向中小学学生,特别是大学生开展气候传播教育。
印度地球政策中心主席拉杰德拉·山地。夏宾 摄印度地球政策中心主席拉杰德拉·山地认为,当前人们对于气候变化紧迫感的认识实在不够。
“图片分析没有用、预测没有用、过去和现在的图片对比没有用、气候变化带来的灾害的照片没有用,所有东西都不能让人们警醒起来。”他呼吁,每个人都不能事不关己地坐着,必须站起来去对应气候变化。
中山大学南方学院副校长黄南松。夏宾 摄中山大学南方学院副校长黄南松认为,气候变化并没有挑战人们的道德底线,这是人们不愿意采取措施的一个主要因素。温室气体排放是工业发展的伴随结果之一,过去的人们并没有预料到未来会产生如此的严重后果。一些民众倾向于利用这场危机的原因和后果的不确定性,产生“过度乐观”的态度。
他还指出,许多人认为气候变化是潜在的、遥远的。2018年,一项关于公共政策优先事项的研究中,大多数人认为恐怖主义,教育和经济等问题是最重要的问题,分别有73%、72%和71%的人认为是最重要的议题,而气候变化在名单上的优先级接近最低,只有46%的人认可它的重要性。
“看不到明显成果、缺乏成就感的情况下,坚持采取行动缓解气候变化是非常困难的。”黄南松说。
世界银行碳市场和创新部门项目经理普提。夏宾 摄世界银行碳市场和创新部门项目经理普提谈到了传播碳定价的重要性。他指出,关键利益相关者快速成为政策支持倡导者,同时获取了对政策的宝贵反馈,在预期和效益的推动下,传播碳定价愈加重要。
能源基金会传播总监荆卉。夏宾 摄如何走向低碳生活,能源基金会传播总监荆卉指出,可通过减少浪费型消费、选择高能效产品及寻求转化模式来实现。
在传播低碳生活方式上,荆卉建议,建立“低碳消费”、“高品质美好生活”和“可持续增长”的关联;把应对气候变化、低碳生活和低碳消费与人们对当下的关注点相结合,聚焦“此时此刻”;基于价值观进行信息设计,尊重利益诉求,提供能够满足利益诉求的低碳选择;传播具体的、系统性的行为指导;把握有理性更有温度同时贴近生活、时尚、共创的调性。
中国国际工程咨询有限公司气候应对处副处长张嫄。 夏宾 摄中国国际工程咨询有限公司气候应对处副处长张嫄指出,鼓励公众积极参与低碳发展的价值是毋庸置疑的,这个价值和意义的内涵也是丰富和多方面的。不同的参与主体,包括政府、企业、机构、个人,在不同的参与环境中,如所处不同的发展阶段、要解决的排放问题以及减排的路径选择,对公众参与会产生不同的需求,因而采取不同的目标导向和政策工具,导致相应的行为表现和效果也不尽相同。
“因此,从强化公众低碳意识、理念到采取具体行动,国内外不同城市鼓励公众积极参与低碳发展的方式也是多种多样的。”张嫄说。
守望地球理事会理事长谌良仲。夏宾 摄守望地球理事会理事长谌良仲表示,保护生态环境和应对气候变化,必须基于科学和经济上可行的方案,而制定科学和经济上可行的方案,必须基于长期的野外监测的基础数据。野外科研和监测,贵在长期坚持,而野外监测的现场第一手数据的采集,需要大量的人力物力,既耗时,又昂贵。公众科研为业余科学爱好者找到贡献自身力量的途径,为科学研究动员了大批承担日常基础工作的人手,也为科学研究提供了更多的解决思路和一定程度的资金支持。
深圳标新科普研究院理事长陈素平。夏宾 摄深圳标新科普研究院理事长陈素平说,提高气候传播要增强公众对气候变化领域的关注,可通过推动气候变化领域知识的传播、增强全社会对气候变化领域的关注。
在圆桌讨论环节,英国儿童投资基金会中国项目总监刘强、清华大学气候变化与可持续发展研究院项目主管王彬彬、广西大学气候与健康传播研究中心主任吴海荣、绿色创新发展中心运营总监汪燕辉、美国环保协会多边气候战略主任兼首席顾问AlexHanafi对中国气候传播的效果、中国气候传播的经验及学校、媒体、政府如何联手进行气候传播等热点议题进行了探讨。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |