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）

慢火车上“赶大集”******

　　2023年春运第一天，从上海回家过年的刘贵宾在返乡列车上赶了趟大集。在这趟行驶在祖国最北端的4045/4046次慢火车上，刘贵宾看中了零食大礼包和冻货，“没想到有冻大鹅，很新鲜”。今年过年，他正为网购的年货尚未发货发愁，就在返乡的车上买到了年货，“下车就回家，什么也不耽误”。

　　同样开心的还有家住杨木山村的张大海，今年赶集，他不用去邻镇，也不用担心赶不上回家的车。村附近的这趟慢火车，由黑龙江省齐齐哈尔市一路向北，开往加格达奇，全程431公里，是40多年来连接村民与外界的唯一通道。火车途经32个车站，其中有14个站每天只有这一趟列车经过。“以往出门赶集、外出购物时间稍长，就只能在外面留宿，第二天再回家。”

　　1月7日，为期40天的2023年春运开启，中国铁路哈尔滨局集团有限公司齐齐哈尔客运段把集市搬进了列车车厢。接下来10天，车上旅客尤其是沿线林区村民，在家门口的火车上就能“赶大集”，把年货带回家。

　　这也是疫情防控政策优化以来的首个春运。4045次列车长何斌感受到车厢里久违的热闹，“去年春运，我们列车车厢才十多个人”。经交通运输部估算，2023年春运期间客流总量约为20.95亿人次，比去年同期增长99.5%，恢复到2019年同期的70.3%。

　　人气高了，年味就有了。7日早上8时08分，从加格达奇开往齐齐哈尔的4046次列车准时发车，桌上摆着白菜、土豆、大葱、糖果、小鸡、蘑菇等货品的3号车厢，被分为蔬菜区、特产区、零食区、民俗区、旧物展销区，正慢慢迎来光顾“摊位”的旅客。

　　“今天上车主要是看看有没有猪肉，带点肥膘的那种。”10点多从杨木山站上车后，张大海就开始找车厢集市上的“好吃的”，他的女儿刚从北京回来，“我闺女就喜欢吃咱家乡的猪肉，用她的话说这是有‘烟火气’的。”

　　包括张大海在内，这趟车上的很多熟客都提前从旅客微信群里得知“车上要开办集市”。嫩江市伊拉哈镇伊拉哈中学支教老师李鹏就在群信息里留意到了“旧物展销区”。等到集市“开张”这一天，他如愿看到了玩偶、书籍等，“成色非常好，价格也合理，想给学生们带回去”。他“淘”到的书里有《闪耀的科学奖项》《开发你的大脑》等。

　　在民俗区，车厢里挂着福字、对联，摆着剪纸、玩偶，车厢外是雪地，两只红色的兔年玩偶靠在火车车窗上。一位母亲带着5岁的孩子在逛，“这不仅是孩子第一次乘坐火车，也是他第一次在火车上赶集。”这位母亲说。

　　“最受欢迎的还是零食区，特产区与民俗区也人气较高。老人基本会砍砍价，但我们这里按进货价卖，如果买得多或需要送礼，还免费提供产品包装。”董亲彭是这次列车集市上卖年货的乘务人员之一。这一路，慢火车缓缓穿行于兴安林海之间，“窗外一片白雪皑皑”，但董亲彭没时间看，他得称重、介绍货品，“人多的时候还要大声吆喝，忙得很”。

　　在亲切的东北话中，熟悉的赶集画面回来了，旅客们的手推车也从轻到重。90后志愿者刘亚南是列车大集的导购员，她注意到，这天中午12时33分，一些赶集的旅客在嫩江站下车，准备搭乘齐齐哈尔至加格达奇的4045次列车回家，“由于忙着采购，好多人没来得及吃午饭，他们在大集上买了烧饼、黄瓜，打算上了火车后再把午饭补上。”

　　“记忆中的赶集非常热闹，说话得喊着说，赶完集基本上嗓子也哑了。”齐齐哈尔富裕县忠厚乡春生村支部书记李辉特意在列车大集的特产区转了转，他说，传统集市上，独有的冻梨、冻柿子、冻黄桃是抢手货，其中一些货品也出现车厢里。

　　“3个月前，我们通过常旅客微信群征集大家对于春运集市的需求与意见，最终确定6个品类，进行市场比价、选品。”何斌介绍，这是该客运段3年来头一次在列车车厢内摆起摊位，包括冻梨、溜达鸡等热销货品在内，所有年货的价格由齐齐哈尔客运段经营科统一定价，与市场价基本相同，“采购多少钱就卖多少钱”。

　　从打通扶贫路，到开办列车集市，“公益服务”一直是这趟慢火车不变的底色。在古老又年轻的列车集市上，李辉给孩子们挑了几个兔年玩偶，他还找何斌聊了聊，“现在做生意难，我们村都是采山货的农民”。让他惊喜的是，列车长也很欢迎卖货的村民走进列车，拓宽增收的路。

　　李辉说，如果明年还有列车大集，一定要让村里卖土特产的村民也来卖卖，“让乘客看看我们东北的榛蘑、木耳等特产”。

　　通讯员 徐率 中青报·中青网见习记者 朱彩云 来源：中国青年报