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)
多地不再全面禁放烟花,经销商现金蹲守抢货******
作者:马纪朝
1月17日晚,郑州突然发布的烟花爆竹限放通告(下称“限放令”),让赵辉措手不及。
“今年没货,(郑州)通知得太晚了。”赵辉是郑州荥阳一家烟花爆竹企业的负责人,迄今已经从业10多年的他,也见证了郑州燃放烟花爆竹从全面禁止燃放到突然限放的过程。
2016年,由于郑州全面禁止燃放烟花爆竹,赵辉为了活下去,只好把原本用于存放烟花爆竹的仓库对外出租,以维持公司运营。今年,郑州突然发布的限放令,让赵辉错失了销售机会。
事实上,不止郑州一地发布了“限放令”,对此前几年中全面禁止的烟花炮竹燃放松绑。对商家而言,这是难得的商机,但他们不得不临时抢货。
良机
不愿错失销售机会的王根绪,选择了带队到湖南浏阳现金求货,他率领着一个近20人的采购团队,分头盯梢当地一些仍在生产的烟花爆竹厂。
同样希望抓住销售机会的,还有梁国宾,他是荥阳市湘豫烟花爆竹有限公司负责人,在荥阳有一处烟花存放的专用危险品仓库。
过去,由于疫情以及禁放等原因,梁国宾的仓库已经闲置三年,如今,得知郑州突然实施“限放令”,他赶紧请了专业的保洁公司,去加速清理仓库。
有了仓库,还得有管理仓库的人。根据规定,烟花存放、运输都必须由专业人员操作、管理,可之前的员工早已散落到各处。
没办法,那就只能给他们挨个打电话,一面承诺高薪,一面又耐心催促紧急返厂。
好在,同时担任河南省烟花爆竹行业协会会长的他,在湖南当地拥有一些烟花爆竹的厂商资源,总算又采购到了几千箱,他委托当地朋友帮忙,将采购到的500多万元的烟花爆竹先存放到湖南的仓库。
但最关键的,还是如何将这些货源,尽快运送到郑州。
根据规定,烟花爆竹上路运输必须使用专业防爆车辆,梁国宾到处联系,但一方面防爆车数量本就紧张,而且很多防爆车已经在高度运转,难以找到空闲车辆,另一方面,雨雪天气也影响到了已经出货车辆的返程时间,
“一些(烟花)已经上路上,这几天,会陆续运到郑州。”梁国宾总算松了一口气。
但同样紧急找货的王根绪,就没那么幸运了,他到处求爷爷告奶奶,也只预定了原计划的70%,这与预计的目标,仍有不小差距。而且,即便是买到了货,但不少烟花的进货价却已经大幅度上涨,譬如,市面流行的“仙女棒”的进货价,比往年涨了80%,“加特林”、“水母”等畅销烟花品种,价格更是翻了一倍多。
即便如此,“大家根本不问厂家价格,只要对方说能下单,就直接付款。”尽快抢到货,成为王根绪的最大诉求,他说,自己期盼最迟腊月二十八能备足货源,如今,为了尽可能拿到货,他盯完一个厂就赶紧去下一个厂,基本上24小时都在不停找货。
王根绪说,现在自己几乎一天只能睡2个小时,因为时间太紧迫了。整个浏阳烟花爆竹生产厂家的存货几乎空了,自己只得到处找厂家下单子、盯单子,同时还要协调运输发货。
“抢货”
“抢货”,更是成为当下的浏阳烟花爆竹生产厂家们,已经多年不遇的场面。
“现在来浏阳购买烟花?那你肯定得要排队,就这也不保证能买到货,因为(很多厂家)确实没有货了。”东信烟花集团董事长钟自奇说,目前,由于浏阳的爆竹生产厂大多已经放假停产,只有部分厂子仍在生产。可是,从全国各地前往浏阳采购烟花的批发商,却依旧源源不断。
“光河南都100多家(烟花爆竹销售)公司了,你算算,全国有多少家?”赵辉说,根据自己多年的销售经验,烟花爆竹销售的备货,至少会在大年二十之前全部完成到位,之后,大部分烟花爆竹生产厂家就会陆续停产,员工也会放假回家过年,但今年,国内一些城市的烟花爆竹燃放、销售突然放开,这让不少从业者很难在短时间内应对。
第一财经记者查询发现,截至目前,国内已有杭州、昆明、郑州、长沙等多个城市开始准许在一定条件下燃放烟花,这些动辄千万级人口的城市的政策变化,也同时迸发出巨大的烟花爆竹购买需求。
以郑州为例,1月17日晚,郑州市人民政府办公厅下发《关于印发郑州市2023年春节期间烟花爆竹限放工作方案的通知》称,郑州市民可在1月21日(除夕)早7时至1月22日(正月初一)凌晨1时;1月22日(正月初一)至1月26日(正月初五)每日早7时至23时;2月5日(正月十五)早7时至23时等时段燃放烟花爆竹。
一些原本计划回老家过年的郑州市民,很快被这一消息激励,求购烟花爆竹的信息,也开始充斥不少人的朋友圈。
市场需求突然增多,但与此相对应的是,烟花爆竹生产厂家的产能,这些年来实际上是萎缩的。
目前,中国的烟花爆竹厂家,主要分布在湖南浏阳、江西上栗、湖南醴陵、江西万载等四个区域,其中,又以湖南浏阳厂家最为密集,但与巅峰时期,浏阳的烟花爆竹生产厂家已经大幅减少了。
数据显示,近年来,全国90%以上大中型城市中心区域和1000余家县城城区禁止燃放烟花爆竹,导致烟花爆竹市场消费快速下滑,产业生存空间受到严重挤压。
“生产工厂应该是退出了超过一半。”曾任职浏阳市鞭炮烟花产业发展中心多年的刘东辉在接受第一财经记者采访时说,浏阳市出于产业健康发展以及环保等原因,不断加大对花炮产业的转型提升、优胜劣汰,再加上近年来,各地不断实施的烟花爆竹禁放政策,造成市场需求的不断萎缩,这些,都成为导致当地一些花炮生产厂家退出行业的主要因素,目前,浏阳市的烟花爆竹生产企业已经只剩下400余家。
回暖
如今,伴随着多地“禁燃令”松绑,浏阳当地烟花爆竹公司也开始出现“爆单”现象,“烟花之乡”浏阳的花炮市场,终于迎来了难得的回暖。
“现在(当地厂家)基本上都是销售一空了,”刘东辉说。
浏阳市欢乐时刻烟花制造有限公司总经理胡友海在接受媒体采访时说,此次烟花爆竹需求量猛增,并非出现在行业传统订货季。原本,往年的5月、6月是烟花爆竹行业的订货季,但今年,从2022年12月份以来,加单情况明显增多。
浏阳市烟花爆竹总会发布的数据也显示,2022年,浏阳全市花炮产业集群实现总产值301.5亿元,同比增长15.3%。其中,花炮出口表现突出,销售额超60亿元,同比增长84.9%。
即便如此,面对突然迸发的花炮需求,当地仍然应接不暇。
“烟花爆竹的生产有一定的周期性,不是说明天要,今天晚上就能够给你生产出来的,它的周期性是比较长的。”刘东辉说,这也是导致花炮市场突然供不应求的原因之一。
但对于明年的市场走向,刘东辉仍然难言乐观,“明年还得观察,(需要看看)到底是否会(像今年这样)持续。”刘东辉说,估计明年市场会增加,但增加到什么程度,会不会造成今年这种产能供应不上,就得看市场的最终发展方向了,毕竟,这不仅是一个市场化的产业,更是一个与各地政策密切相关的行业。
“明年,明年你来找我,肯定有货。”眼瞅着赚钱的机会从指缝间流走,赵辉的语气里,却依然有一些懊恼与不甘。
(文中赵辉、王根绪为化名)