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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）

【科普中国智惠农民】揭开青塘粽子的致富“秘方”******

　　编者按：潺潺湫水河，青青芦苇荡，特殊的地理环境和历史文脉，铸就了前青塘村独特的风俗人情。根据《全国“一村一品”示范村镇认定监测管理办法（试行）》规定，农业农村部对已认定的全国“一村一品”示范村镇运行情况进行定期监测。监测数据经专家审核，初步确定全国乡村特色产业超十亿元镇超亿元村505个，山西省吕梁市临县安业乡前青塘村凭借“粽子”跻身榜单。前青塘村的“小粽子”到底有什么过人之处？粽子如何成为前青塘村的“大产业”？科普中国智惠农民本期《新农人致富路》栏目邀请到山西青塘食品有限公司董事长张侯文，请他来说说小产业如何“粽”出大幸福。

　　据《临县志》记载，从700多年前的元代起，前青塘村就开始种植粽叶、制作粽子，是远近闻名的粽子村。青塘粽子第八代非物质文化传承人、山西青塘食品有限公司董事长张侯文介绍，当时前青塘村里有一个寺院叫奉天寺，到了端午节，寺内的僧人就煮着吃粽子，村民们闻到了扑面而来的香气，顺着香气便寻到了粽子。此后，奉天寺把粽子的制作工艺流传到了前青塘村。

　　张侯文介绍，他的祖上继承了青塘粽子的工艺古法，父亲常常在临县范围内卖着粽子，但是一个端午节卖个十来天，只能挣些生活费。守着“金饭碗”，他决心要把产业做大。2011年，张侯文创办了一个“小作坊”，这成为了他事业的起步。2013年，通过引入抽真空、高温灭菌等现代技术，解决了粽子保质期的问题，用现代科技给粽子“安上了翅膀”。自此，青塘粽子销得更远，名声更大。

　　青塘粽子的礼盒包装背后，还有一段温情故事。张侯文介绍，包装上面的照片画的就是张侯文一家老少。“这是我爸我妈、我家姑娘、我外甥。这是2016年，我父母教孩子们包粽子的场景。”他认为，这样的照片背后，代表了一种传承，是老一代传给新一代手工技艺的传承。

　　在青塘粽子的包装上，还隐藏着一份设计理念。张侯文介绍，“三座山”，一座绿的、一座黄的、一座半绿半黄的。“绿色是指江米粽，寓意是绿水青山；黄色是指黄米粽，寓意是丰收；一半黄一半绿的是指两米粽，寓意是‘黄金搭档’。三座山合起来以后，组成一个元宝形状。在端午节期间用它馈赠亲友，寓意着送金银、送元宝、送财富。”张侯文介绍。

　　“坚持老传统，还原老味道，”是张侯文一直坚持的原则。“我们要把老一辈留下来的传统手工技艺和独特味道，让它一直延续下去，这就是青塘粽子在坚持的事业。”青塘粽子的制作工艺，每一道程序都是手工传承下来的。“几百年前怎么做，现在还是怎么做。”张侯文解释道。

　　先将米泡好、软化，将粽叶清洗、煮沸，便进入包制环节。在每一个粽子的头尖上，放一颗蜜枣，盖一部分米，中间再放两颗蜜枣，上面再盖一部分米，用粽叶合起来将其包裹，最后用马莲绳捆扎起来，便进入煮制环节。

　　煮制的时候，粽子必须尖对尾、尾对尖，一个一个摆放整齐入锅，拿篦子盖上，用重物压住。使粽子在煮的过程当中不被“翻腾”，避免米膨胀。煮制是最关键的环节，粽子好不好吃，全在火候。青塘粽子的煮制，要经过温火、小火、急火，急火、闷，整整10个小时。在10个小时的过程当中，火候要变4次，最终才能达到粽叶香、米香、马莲香、枣香四味融于一体。

　　一颗小小的青塘粽子，集合了山西省临县前青塘村农产品的“精华”，也承载了张侯文工匠家族祖祖辈辈的心血。现如今，前青塘村先后被评为“中国历史文化名村”“中国传统村落”“中国美丽休闲乡村”、中国“一村一品”示范村（粽子）、山西乡村旅游示范村。2021年，村集体经济收入首次突破百万元达到128万元，旅游收入达到600万元，村民人均收入首次突破10000元大关。

　　张侯文告诉记者，他的目标是要把前青塘村打造成“南有嘉兴、北有青塘”的中国北方粽子生产基地、中国特色古村落旅游胜地、山西名副其实的乡村振兴示范村和吕梁山上美丽宜居第一村。（记者/焦子原 武玥彤 支持单位/临县科协）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）