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)
2023美国少数族裔伤痛继续:安全感成奢侈品 犯罪和疫情面前“更受伤”******
海外网1月12日电《纽约时报》1月10日发文,讲述了一名亚裔女性在美国生活的恐惧,“出门扔垃圾被人吐口水,感到前所未有的不安全。”盘点美媒2022年的报道就会发现,这名女性的遭遇,正是少数族裔在美国糟糕境况的一个缩影:更容易成为仇恨犯罪的受害者、更频繁遭遇警察暴力执法,在新冠、猴痘疫情中受影响更严重……展望2023年,种族歧视的痼疾仍将持续困扰美国社会,少数族裔的伤痛难以愈合。
警察暴力执法频发 非裔更易被杀害
虽然非裔男子弗洛伊德遭警察跪杀案已过去两年多,但相关统计显示,美国少数族裔群体依然面临着警察暴力执法的威胁,相关致死致伤事件频频发生。
非营利组织“警察暴力执法地图”1月3日公布的数据显示,2022年,美国1176人死于警察执法,创下2013年有记录以来新高。平均每天3.2人死于警察执法。其中,非裔死亡人数占比高达24%,远超非裔占美国总人口13%的比重。
2022年6月27日,美国俄亥俄州阿克伦一名非裔男子违反交规后逃逸,被警方连开90多枪,在身中60枪后死亡。事件引发轩然大波,数千民众连日抗议游行,美国全国有色人种协进会主席斥责警方实施“针对非裔的谋杀”;7月16日,在田纳西州奥克兰,数名警察追赶一名非裔男子进入民宅后,对其殴打,还采取锁肩、踩头、电击等暴力手段;11月14日,美国有线电视新闻网曝光的监控视频显示,5名狱警在牢房内猛烈殴打一名非裔嫌犯,不仅拳击其头部,还将他拖到走廊里继续打,其中4名狱警都是白人。
尽管弗洛伊德案在美国引发大规模的“黑人的命也是命”抗议浪潮,但美国系统性的警察暴力和种族歧视问题并未得到解决。根据“警察暴力执法地图”统计,2013年至2022年间发生的警察致人死亡事件中,涉案人员没有被判罪的事件占总数的98.1%。司法机构频频亮起的“绿灯”,也使得美国警察在暴力执法和种族歧视问题上愈加有恃无恐。
仇恨犯罪层出不穷 少数族裔很受伤
美国社会的种族歧视,不仅存在于频发的暴力执法中,也体现在针对少数族裔的歧视、骚扰和暴力事件不断激增,包括非裔、犹太裔和亚裔在内的群体,都屡屡沦为“牺牲品”。
2022年5月14日,在纽约州布法罗市一家超市,86岁的非裔女子露丝·惠特菲尔德正在采购杂货,没想到在“屠杀”中遇难。一名18岁的白人男子进入超市开枪扫射,导致10人丧生,死者均为非裔。枪手专门奔赴非裔社区作案,案前还在网上大肆宣扬白人至上主义思想。
遇难者露丝的儿子加内尔说,他感到愤怒和痛苦,美国仇恨犯罪不断蔓延,施害者甚至不加掩饰。另一名受害人的母亲出席国会听证会时痛斥,“美国在本质上就是个暴力的国家,它建立在暴力、仇恨和种族主义之上,它所标榜的自由和平等只是自欺欺人。”
2022年12月12日,美国联邦调查局(FBI)公布2021年仇恨犯罪报告。尽管该报告的数据并不完整,但记录的仇恨犯罪数量依旧高的惊人。报告显示,2021年美国共有7262起仇恨犯罪事件被记录在案,是过去十年第三高的数据。加州大学圣贝纳迪诺分校“仇恨与极端主义研究中心”主任布莱恩·莱文进行的调查则显示,2021年美国针对亚裔的犯罪激增224%,针对犹太裔、拉丁裔和黑人群体的偏见性犯罪也大幅增加。
疫情暴露医疗不公 少数族裔首当其冲
2022年,面对新冠疫情和猴痘疫情的双重冲击,美国少数族裔遭受系统性种族歧视的痼疾愈发凸显,这一群体的生命权和健康权遭受不公待遇,甚至被无情剥夺。
2022年8月24日,美国凯撒家庭基金会发布报告称,美国猴痘疫情的种族差异显著且呈现扩大趋势,少数族裔面临更严重的公共卫生威胁。美国疾控中心数据也显示,拉美裔和非裔仅占美国总人口约30%,但在猴痘确诊病例中占比超过60%。然而,只有10%的猴痘疫苗被分配给了非裔病例。
美国还有研究显示,在新冠疫情期间,拉美裔和非裔美国人感染新冠概率约为白人3倍,感染后死亡率约为白人2倍。美国拉丁裔、非裔和原住民儿童因为新冠疫情成为孤儿的可能性,分别是白人儿童的1.8倍、2.4倍和4.5倍。
面对突发公共卫生事件,美国少数族裔屡次首当其冲,成为陷入困境最严重的群体。美国全国拉美裔医学协会执行委员会成员朱迪思·弗洛雷斯在美媒的采访中表示,从艾滋病到新冠再到猴痘,少数族裔一直无法获得公平的医疗服务,在疫情中总是处于劣势。(海外网 刘强)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)