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)
东西问|金泰万:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?******
中新社首尔12月29日电 题:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?
——专访韩国国立海洋博物馆馆长金泰万
中新社记者 刘旭
为庆祝中韩建交30周年,由韩国海洋水产部、国立海洋博物馆和中国航海博物馆共同策划的“中韩海洋文明交流展”,于今年9月至11月举行。在为期两个月的时间里,为观众呈现了船模、瓷器、绘画和工艺品等300余件展品,以“学、交、漂、艺”四个部分讲述中韩海洋文明交流故事。近日,韩国国立海洋博物馆馆长金泰万接受中新社“东西问”独家专访,介绍韩中海洋文明交流的痕迹,并从海洋史的观点来探索两国间的友好未来可能性。
现将访谈实录摘要如下:
视频:【东西问】韩国国立海洋博物馆馆长金泰万:“陶瓷之路”如何为韩中交往提供动力?来源:中国新闻网
中新社记者:韩国国立海洋博物馆前段时间举行了“中韩海洋文明交流展”,能否请您介绍一下这次展览的概况,以及有哪些值得关注的展品?
金泰万:为纪念韩中建交30周年、回顾两国悠久的海洋文化交流历史,韩国国立海洋博物馆筹备了此次展览。因为与上海的国家级博物馆——中国航海博物馆共同举办,观众可以欣赏到韩中两国的各种资料与展品。
虽然合作展览单位是上海的中国航海博物馆,但从去年开始,我们就与中国各沿海地区博物馆联系筹备展览,最北边的是位于天津的中国国家海洋博物馆,还有青岛、泉州、厦门、广州等地的博物馆。
韩国国立海洋博物馆举行的中韩海洋文明交流展。刘旭 摄这个展览是为了纪念韩中建交30周年,因此收集展示的展品都为此主题服务,包括历史上主要的人物、艺术品,与海洋有关的记录、书籍或地图,以及中国、韩国的海洋主题的传统画作。
此次展览分为四个主题,分别是学、交、漂、艺。具体来说,“学”指的是学术、宗教、思想的交流;“交”指的是海洋文物和商品的交易记录;“漂”指的是在以前危险的海上航行中,航行者经常会遇到意料不到的天气或风浪等,所以他们可能会随风浪漂到南洋、日本冲绳或菲律宾一带,获救回到韩国后,通过文字或口述记录下这些经历和见闻,这就是这部分展览呈现的内容;“艺”指的是“艺术”,展示从中国大陆传来的艺术品,或是从半岛传到中国大陆的艺术品。
观众参观展览。刘旭 摄中新社记者:展览中,有哪些体现了中韩海洋文明交流的特色展品?
金泰万:这次展览中,观众欣赏到了船舶模型、陶瓷、绘画、工艺品等艺术价值较高的300多件展品,70多件从中国航海博物馆租赁。其中不乏一些特别值得关注的展品,如新罗时期留唐学者崔致远的代表文集《桂苑笔耕》,以及将中国画技法与朝鲜特色融合后描画半岛东海岸景色的画家郑敾的作品《海山亭》。
展览展出新罗人崔致远所撰的诗文集《桂苑笔耕集》。刘旭 摄我特别推荐的是船的模型。因为古代航海时期的沉船都掩埋在泥沙下,但偶尔会被渔民或科学家发现挖掘,并被展示出来。这样的船中国和韩国都有,如在韩国发现的中国元朝的“新安船”,还有2005年中国发现的货船“蓬莱3号古船”。这些船的模型,都是展览中的重要展品。
有趣的点就在于,韩国沿海发现了中国船,中国大陆海边发现的又是韩国船。韩国的船只沉没在中国的海洋,在几百年后又被挖掘出来,在现代人眼前展示。因此,我认为船是韩中海洋交流的最具象征性的表现。
展出的新安船模型。刘旭 摄中新社记者:此次展览回顾了中韩两国悠久的海洋文化交流历史,您认为海洋交流对中韩两国交往起到什么作用?
金泰万:韩中两国的海洋文化交流历史,从6000到7000年前已开始,并一直持续至今。从货运或物流的观念来看,海洋其实是高速通道。尤其是在以前,陆路通道无论是步行还是乘马车都很慢,能运送的东西很少。但海上船运速度快,能装载的东西也非常多,是被广泛选择的物流形式。但唯一的问题在于海洋的波浪难以预测,具有危险性。如果不考虑气候因素,海运是首选的物流方式。
展出的铜钱。刘旭 摄另外,大海的开放性要比陆地强。古代没有签证,海洋上也不存在明显的国界线,尽管不同国家的人语言不同,但他们在海上的通行是比较随意的,交往也非常容易。人们交换物品,也交流文化。可以说,如果没有当时活跃的海上交往,我们的文化繁荣程度不可能发展到当今的程度。
韩中两国之间的海路被称为“陶瓷之路”,是因为朝鲜半岛和中国之间的黄海是交易陶瓷的核心渠道,相比陆路运送,通过船舶运输陶瓷不仅可以大量运载货物,也不易损坏,因此陶瓷成了韩中海上贸易的最佳商品。
展出的陶瓷。刘旭 摄从“陶瓷之路”流入朝鲜半岛的中国陶瓷,经过朝鲜半岛特有的艺术和技术重新发展后,制造出高丽青瓷、粉青白瓷等商品,之后又返销国外。
通过展览中的很多展品,可以看出韩中之间的相近性。以建筑上的瓦当为例,好几种直接从中国大陆进口而来。这些细小的例证,见证了过去韩中之间交流的频繁程度。
展出的瓦当。刘旭 摄如今,韩中之间的大型船舶,从青岛、上海等地经过釜山港到全世界,又从釜山港回到天津、青岛、上海,这些船舶运送的货物可能和几百年前完全不同,但这种海上交往对中韩之间的文明交流同样起到了重要作用。
来自韩国釜山的中海安第斯号货轮在青岛前湾保税港区码头卸货。张进刚 摄中新社记者:在未来中韩两国交往和文化交流中,这条“陶瓷之路”能提供哪些推动力?
金泰万:通过历史展望未来,希望能通过韩中两国互补共赢发展文化的历史来寻找未来发展的动力。
比如这个展览就是一个开始,明年或不远的将来,我们会继续与中国合作,开设合办展览,并涉及更广泛的主题和范围。期待疫情过去之后,韩中之间的交流和沟通会比现在更加频繁,我们可以和厦门、泉州、广州、天津等中国各地的机构和博物馆合办交流展。
总之,韩中两国都在推行各自的对外开放政策,这其中非常重要的一环就是海上交流,通过海路谋求新的发展动力。因此,当我们今天回顾过去数千年来韩中之间的海洋文明交流,能够了解这些超越海运、物流、船舶等海洋产业乃至海洋科学技术的海洋合作,并通过海洋交往密切两国间的彼此依赖,加强信任和合作,寻求共同发展。(完)
受访者简介:
韩国国立海洋博物馆馆长金泰万接受中新社采访。刘旭 摄金泰万,韩国国立海洋博物馆馆长。1980年获韩国釜山大学汉语言文学学士学位,1986年获韩国启明大学汉语言文学硕士学位,1996年获北京大学中国现代文学博士学位。历任韩国海洋大学国际学院院长、韩国海洋大学博物馆馆长、韩国海洋大学教授等职,自2020年12月起担任韩国国立海洋博物馆馆长。
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |