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)
北京:今年朝阳区将建设升级80家博物馆******
原标题:大力推进“五城”建设 推动文旅事业高质量发展 今年朝阳区将建设升级80家博物馆
昨日(3日),政协北京市朝阳区第十四届委员会第二次会议开幕。记者从会上获悉,朝阳区将大力推进博物馆之城、阅读之城、艺术之城、双奥之城、时尚之城“五城”建设,推动文化和旅游融合、高质量发展。2023年,朝阳区将完成80家博物馆建设和提升改造,推进“博物馆进商圈”,打造“文化+商圈+旅游”联动格局。
全区已建成城市书屋42家
“2022年,朝阳区加强智慧图书馆体系建设,‘朝图预借’平台实现办卡、借阅一键完成。微阅轩、书穹格艺术馆2家城市书屋建成,目前,全区共建成42家城市书屋。”据朝阳区文旅局相关负责人介绍,朝阳区开展了114场“喜迎二十大悦读阅朝阳”主题全民阅读活动,线上线下参与人次约1032万。
近年来,朝阳区不断创新“阅读之城”建设模式,通过打造阅读空间、活动品牌、推广人才、协同发展、指数评估等“五个体系”,构建“15分钟阅读生活圈”,将书香洒遍朝阳各个角落,让阅读成为市民生活新时尚。目前,朝阳区已拥有80多家品牌特色书店,各类书店共计324家,数量居全市首位。
在设施建设上,朝阳区通过持续完善公共阅读服务网络,升级阅读环境,延长开放时间;加快推进24小时自助图书机数字化、智能化升级改造,优化空间点位分布;研究制定朝阳特色阅读空间建设标准和运营管理办法,培育一批特色鲜明、书香浓郁的示范阅读空间,形成了完善的阅读空间示范体系。
结合市民阅读新需求,朝阳区还探索出“馆社”“馆店”“馆校”“馆医”合作模式,建设“店中馆”特藏城市书屋,构建“阅读之城”数字平台,成立“城市阅读联盟”,引导和扶持民间阅读组织承接重大阅读项目、开展公共阅读活动,积极打造全民共建共享的阅读协同发展体系。
永通桥完成修缮即将开放
朝阳是京城大运河文化带的重要节点。2022年,作为北京著名三大古桥之一的永通桥(又称八里桥)完成主体修缮工作,预计将于今年对外开放,并完成了《通惠河漕运图卷》数字化展示项目。
永通桥是大运河文化带北京段最知名的古桥,已被收入世界文化遗产名录,“长桥映月”美景就源于此桥。它位于朝阳和通州交界处,始建于公元1446年,为三孔石拱桥,南北长50米、东西宽16米,中间孔高达8.5米。
2021年,永通桥大修工程正式启动。修缮内容主要包括局部拆砌鼓闪(错位)部位的桥身砌体;清除后做桥面沥青路面,恢复条石桥面等。永通桥桥面石板约800平方米,多年来历经数次修缮,条石的材质、大小不一。现存条石约有2000多块,最古老的有将近600年历史。本着“修旧如旧”的原则,此次修缮将桥面以及周边的条石全部还原到原位,并查阅古籍,咨询专家、学者,找到相同材质的条石贴补缺失部位,尽可能保持古桥原貌。
创建国家文旅消费示范城市
据介绍,2022年,朝阳区发布了北京首个以“博物馆之城”为主题的系列报告——《2022年朝阳区博物馆之城建设发展研究》,构筑以“六聚”为特征的现代文博事业“朝阳范式”。评定推选14家博物馆之城建设示范单位,扶持补贴18家非国有博物馆发展,培育4家类博物馆。全力推动朝阳区多层级博物馆协调发展。实施博物馆五进工程,启动遇见博物馆、博物馆进商圈等文化活动,打造沉浸式、共享型、多元化的朝阳商圈文化空间,提升文博惠民公共服务水平。
在此基础上,2023年,朝阳将继续推进“博物馆之城”核心区建设,推进实施《朝阳区博物馆之城建设方案》,完成80家博物馆建设和提升改造。开展策展人培训,高质量推进“博物馆进商圈”项目,打造“文化+商圈+旅游”联动格局。
2023年,朝阳还将创建国家文化和旅游消费示范城市,深化夜间文化和旅游消费集聚区建设,继续开展文旅融合“三十工程”。完善文旅融合发展的市场服务体系,以文旅消费街区、地标等建设为依托,完善提升旅游购物场景吸引力和竞争力。在朝阳已有的各类资源基础上,通过数字技术与媒介,激活城市文旅消费,推进文化生态和谐共生和可持续发展。(赵婷婷)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)