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)
王春文:创新正成为中国经济高质量发展的动能******
【跨国企业在中国】
编者按:走进在华跨国企业,听外企老总谈“中国式现代化机遇”、释“经济全球化之道”。
中新网10月21日电 题:王春文:创新正成为中国经济高质量发展的动能
中新财经 吴家驹
“我对中国经济的未来发展前景充满信心,中国经济具有很强的韧性,还有很多潜力可以挖掘。”近日,英国豪迈集团执行董事会成员、亚太区董事长兼总裁王春文在接受中新财经专访时如是说。
王春文表示,未来十年到十五年,亚太区域尤其是中国市场将是推动整个集团发展的重要增长引擎。
访谈实录摘要如下:
中新财经:十年来,中国经济发生了深刻变化。您如何看待近十年中国经济的发展?中国经济哪些方面给您留下了深刻印象?
王春文:我在中国工作、生活了二十多年,服务于不同的跨国企业。在这期间,中国经济高速发展,特别是近十年呈现的高质量和可持续的发展趋势给我留下了深刻印象。根据中国国家统计局的数据,2013年至2021年,中国GDP年均增长6.6%,居世界主要经济体前列,远高于2.6%的同期世界平均增速和3.7%的发展中经济体平均增速。近十年来,中国对世界经济增长的平均贡献率达到了38.6%,超过七国集团(G7)国家贡献率的总和。
对于专注于制造业及投资并购的英国豪迈集团来讲,有几方面还是非常有感触的。
第一,中国开放包容的经济政策和投资政策。外企在华的发展一直获得非常大的支持,而且中国目前也在进一步放宽外资市场准入。豪迈集团自进入中国以来获得了良好发展,一直能够满足我们全球统一的每五年翻一番的业绩要求,去年我们在亚太区取得16%的增长。
第二,中国智造的转型。数字化、工业互联网在中国发展迅速,这给我们带来很多业务增长机遇。豪迈集团也在加快公司整体的数字化转型,培育数字化产品研发能力,为客户提供数字解决方案。在上一财年,豪迈数字产品与方案的收入上升15%,占集团总收入的40%以上。
第三,中国对安全、环境、健康的市场规范越来越高。英国豪迈专注于安全、环境和健康领域的全球细分市场,进行收购并拓展业务,这给我们在中国本土的收购和并购带来了良好的机遇。我们一方面根据本土需求加大了产品研发和创新力度,坚持“根植中国、服务中国”(In China for China)的发展战略,另一方面也加速推动在华企业和产品走向全球,即“根植中国、服务全球”(In China for Global)的发展目标。
中新财经:作为一家跨国公司,豪迈进入中国的契机是什么?中国市场对于跨国公司有哪些吸引力?
王春文:我们进入的契机是看到中国的长期规划和愿景与豪迈的宗旨高度相符,比如绿色经济、健康中国、数字中国等。我们非常荣幸也非常乐意在中国一起用我们的技术和产品为推动人们更安全、更健康,生活在一个人与自然和谐共生的环境中去共同努力,担当一个作为中国企业公民的良好责任。
当然从业务发展来讲,我们考虑进入时,也看到在我们立足的领域内,中国市场一些非常好的利好政策和机会。比如,中国经济高速增长带来的业务增长机会,中国庞大的市场体量、完整的产业体系和高效的供应链优势,包括在不确定性环境下保持长期增长的韧性,吸引着我们不断投入和发展中国市场。
未来十年到十五年,亚太区尤其是中国市场都将是英国豪迈集团发展的增长引擎。从上个世纪90年代起我们就有子公司进入中国市场开展在华销售业务;2006年起,英国豪迈先后在上海、北京、广州、成都和沈阳设立了办事处;2011年,英国豪迈正式在上海设立工厂,最初为旗下四家子公司提供生产、运营、销售服务。截至目前,我们在华有业务的子公司已经将近40家。
除此之外,中国市场的数字化发展和创新环境也对外资公司有很大吸引力。2021年中国研究与实验发展经费投入居世界第二,创新正在成为中国经济高质量发展的动能,能参与到创新生态系统,与更多的本土企业合作共赢,是我们的长期远景。
中新财经:豪迈的业务包括为能源转型等问题提供解决方案,豪迈如何看待中国能源转型和“双碳”战略的前景?同时,豪迈对于中国目前取得的哪些绿色成果印象深刻?
王春文:我认为中国能源转型和低碳发展前景非常广阔。中国将“双碳”目标作为国家战略,向全球展示了碳达峰、碳中和的决心,这一目标将深刻影响中国及全球的发展。“双碳”目标正在引领能源革命、推动全球科技加速创新、推动产业转型升级和经济高质量发展、加快推动生态文明建设、推动国际新合作等。
我对中国的这些绿色成果印象深刻。第一,中国多种低碳能源路线并举,风电、光伏发电等绿色电力的装机容量和新能源汽车产销量世界第一,实现了单位GDP二氧化碳排放量累计下降约34%。第二,中国科技进步对增长的贡献率超过60%,说明中国彻底摆脱了过去高投入、高消耗、高污染支撑发展的模式。
中新财经:在中国,ESG越来越被重视。豪迈如何看待ESG理念在中国的传播和未来的发展?
王春文:ESG的理念与实践已是中国当下的热门话题,也是国际交流的通行语言之一。ESG兼顾经济与社会效益,契合中国强调绿色、高品质可持续发展的目标,对中国资本市场健康、平稳发展具有重要意义。大力推广ESG投资理念也是中国与国际社会接轨的必然选择,会吸引到更多的外资。
豪迈集团的120余年发展中,也坚持了ESG发展理念。我们的三大业务板块和发展宗旨与环境(E)、社会(S)、治理(G)密切相关。我们的增长战略非常看重业务能够带来的积极影响,而这也是我们能够可持续发展的核心:业务的持续增长,再加上我们通过技术所带来的积极影响,提供了可持续的价值创造。简明公式为:强劲增长+可持续回报+积极影响=长期可持续的价值创造。我们近三分之二的收入助力与我们业务最相近的四项联合国可持续发展目标:健康、清洁水、创新与基础设施、可持续城市。
同时,我们认为ESG的落地和实践需要呼应本土的社会需求和公众期待,所以我们持续投入进行本地化创新和治理。
中新财经:近年来,中国在税收、用地等方面推出了众多鼓励外商投资的政策。其中您最关心的是哪方面的政策?您认为这些政策将给外企提供哪些帮助?
王春文:我们比较关心税收政策、人才政策以及外商服务政策。我们最近在上海的亚太区生产及研发基地一体化项目,前一段时间成功落户上海莘庄工业园区。服务完善的园区办公环境、区政府及园区给予的税收优惠以及人才支持政策对我们都很有吸引力。
进入中国这些年,我们也深切感受到上海政府在持续优化,吸引外商投资和国际人才、提升外商服务方面的变化,例如推出更多特色产业园区,为外资企业集聚发展拓展新的空间;扩大数字化办公、简化审批流程;为国际人才在签证居留、出入境、住房、医疗等各方面提供更多便利等等。
中新财经:当前全球经济形势更加复杂严峻,这是否会对豪迈在中国的业务产生影响?您如何看待中国经济的发展前景?
王春文:我对中国经济的未来发展前景充满信心,中国经济具有很强的韧性,还有很多潜力可以挖掘。从英国豪迈的战略来讲,我们相信,未来十年到十五年,亚太区域尤其是中国市场将是推动整个集团发展的重要增长引擎。在中国来讲,我们在中国市场有着长期承诺,我们的宗旨非常契合中国“十四五”规划和中国市场发展的长期、可持续发展需求,我们会致力于在中国不断发展产品和技术,致力于一个更安全、更清洁、更健康的未来。(完)
(文图:赵筱尘 巫邓炎) [责编:天天中] 阅读剩余全文() |