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)
3斤肉上桌只剩1斤多店家称是正常现象******
□ 本报记者 张守坤
“我们点了3斤肉,结果菜端上桌之后重量只有1斤多。从店员到厨师再到老板都说菜品缩水是正常现象。”
在天津工作的张文(化名)不久前和几位朋友一起来到一家铁锅炖吃饭。店内富有东北特色的装修和座无虚席的大厅让张文对菜品充满期待,但等到菜上了桌,张文感觉到不对。
张文告诉《法治日报》记者,他们点的3斤肉包括1斤鸡肉、2斤鹅肉,服务员把菜倒进锅里后,分量一眼看上去就不对,而且只能看到鸡头和鸡爪。“我们刚开始以为是饭店少上了鹅肉,便叫来服务员询问情况。服务员表示菜品已经上全了,还找来了厨师,厨师说这些肉都是他刚刚炒过的,鹅肉鸡肉都在不会有错。”
最后,饭店老板也来了,坚持说菜品没有任何问题:“我们的肉分量都是足的,只是生肉变成熟肉的过程中会缩水,1斤生肉制成菜品可能在6两左右,这都很正常,不信的话可以去后厨看。”但当张文真准备去看时,老板却又借故离开,摆摆手说“店里生意忙,不要再闹了”,还说多送他们一份花卷和贴饼。
“这样看来,3斤肉熟了后可能只剩一半,缩水多少全由老板说了算,根本不公平。”张文说,除了肉量少,肉的“内容”也让他们感到不满。“锅里鸡脖鸡头鸡屁股都有,还有全是白膘的带皮鹅肉,真正能吃的没多少。”
缺斤短两、菜品缩水、以次充好、掺杂水分……张文就餐时遇到的糟心情况并非个例。北京市民孙洋(化名)不久前来到一家蒸汽石锅鱼店就餐,在选鱼时,老板不仅将桶和里面的水一起称重,结账时本来3斤多的鱼,却按4斤计算收费。
近日,海南省三亚市综合行政执法局发布多批旅游市场整治典型案例,就有商家擅自偷换消费者提供用于海鲜加工的活鱼、在销售皮皮虾的过程中存在掺杂水分、缺斤短两等情况。
中国法学会消费者权益保护法研究会副秘书长陈音江向记者介绍,类似这种“缩水”的缺斤短两行为,是餐饮界不够诚信守法商家的借口。不只是肉,很多食材煮熟后都会严重缩水,餐饮机构作为专业一方,生熟关系应当提前进行说明,或者在菜单上标明,顾客要求对菜品进行查看,称量时也应配合,充分保障消费者的知情权和选择权。
陈音江举例说,假如消费者要了一份炒鸡,结果全是或者大部分是鸡头鸡脚这样的边角料,明显不符合一般人的消费习惯,属于以次充好,涉嫌侵犯消费者的知情权和公平交易权。
中国政法大学副教授、中国法学会商法学研究会理事兼副秘书长朱晓娟认为,就餐中的消费者权益保障问题是关系民生的重大问题,各方应共同打造和维护安全、合理、公平的就餐质量、环境与秩序。
朱晓娟建议,商家要树立长线思维,诚实守信,应该依照餐饮行业惯例对就餐食材的计量方式等进行明示告知。对于行业协会而言,应该针对餐饮消费中反映的普遍问题进行针对性行业指引,出台自律管理细则,引导餐饮行业建立并执行合理的行业惯例,要求餐饮企业对事关消费者合法权益的相关事项进行必要的解释与说明,做到让消费者明明白白消费,充分发挥行业协会的引领作用。
北京瀛和(三亚)律师事务所执行主任张华认为,监管部门除了关注餐饮经营企业的许可、卫生条件等硬件外,对于餐饮消费中损害消费者权益的问题应进行主动监管,采取抽查、约谈等方式进行事前事中的防范与规制,对于有关投诉,要及时回应与处置。
在江苏省法学会经济法研究会理事长、江苏大学法学院副教授杜乐其看来,有关部门应加大信息化管理力度,比如某餐厅出现欺诈行为,就要第一时间将此餐厅的信用记录发布在官方网站或者公众号。同时监管部门可以加强对投诉的途径和方法的宣传力度,提高消费者的维权意识和能力。
“还应规范餐厅菜单和发票的设计,实现信息对称。菜单、发票的设计要规范、全面,比如注明菜肴的名称、分量、价格以及原料的规格;在客人结账时提供规范的发票,发票上有菜肴名称、单位、单价以及总价,这样如果消费者遭遇欺诈,发票就会成为一个有力的证据。只有充分实现消费者与经营者的信息对称,才能最大限度地防止消费者被欺诈。”杜乐其说。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)