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)
香港开启面向全球招揽人才模式******
近期,香港特区政府推出多项全新和优化人才入境措施,面向全球“抢人才”,获得广泛关注和积极反响。香港特区行政长官李家超表示,香港是全球最具竞争力的经济体之一,也是内地对接国际市场的重要窗口,特区政府必须更加积极进取“抢人才”,强化发展动能,保持发展活力。
推出多项招揽人才政策
吸引人才是香港特区政府2022年度施政报告的重点之一。李家超在这份其任内的首个施政报告中提出多项“抢人才”措施,包括成立“人才服务窗口”,由特区政府政务司司长专责制订并统筹招揽内地和海外人才的策略和工作,向来港人才提供“一站式”支持,推出“高端人才通行证计划”,优化现有多项输入人才计划、加强吸引力等。
其中,“人才服务窗口”在线平台于去年底投入运作。特区政府政务司司长陈国基表示,现在正是香港主动出击、竞逐人才的黄金时机。特区政府定当全力以赴,全面推进“人才服务窗口”等一系列新措施,以补充和丰富香港人才库,配合香港未来经济和社会发展需要。
为期两年的“高端人才通行证计划”也已于2022年底开始接受申请。合资格人才包括过去一年年薪达250万港元或以上的人士,以及毕业于全球百强大学并在过去5年内累积3年或以上工作经验的人士等。特区政府劳工及福利局局长孙玉菡日前介绍,“高端人才通行证计划”推出约两周后已接获逾5300份申请,平均每日有350份至400份,当中约六成已获批,各界反响热烈。
此外,特区政府还对“一般就业政策”“输入内地人才计划”等多项现有人才计划进行不同程度优化,增强对优秀人才的吸引力。比如自今年1月1日起取消“优秀人才入境计划”年度配额,为期两年,并简化审批程序等。在创科领域,特区政府也优化了“科技人才入境计划”,撤销科技公司在计划下输入外来人才时必须增聘本地雇员的规定,并将新兴科技行业扩展至14个,以加快输入人才的步伐。
释放求贤若渴强烈信号
香港舆论认为,一个“抢”字,展现了香港特区政府的施政理念之变,从“积极不干预”变为主动作为、勇于担当。“过去我们被动等人才上门,现在必须要主动去找人才。”李家超说,过去两年受各种因素影响,香港本地劳动人口流失约14万人,多个行业正面临人力短缺问题,必须要更加积极主动“抢人才”。“现在我们是积极主动去‘敲门’,并告诉大家我们有很多新政策。”
按照特区政府制定的目标,预计在2023年至2025年期间,通过各项输入人才计划每年吸引至少3.5万名人才,即3年吸引至少10.5万名人才。上述吸引人才目标较去年和前年的年均人数增加40%。“我们一定全力以赴,并有十足信心让KPI达标。”陈国基说。
香港正全力建设国际创科中心,创科产业迎来前所未有的机遇,而科技人才短缺却成为香港创科企业发展的一大掣肘。对此,香港特区政府不久前公布《香港创新科技发展蓝图》,明确提出充实创科人才资源,计划至2032年将创科产业从业人员从目前的约4.5万人增加到不少于10万人。“蓝图提出的加大力度吸引高精尖人才、强化对大学基础科研的支持等措施都极具诚意。相信这些措施落实之后,我们会迎来并留住一批又一批优质创科人才。”香港理工大学协理副校长王钻开如是说。
鼓励人才在港落地生根
“抢人才”是一个系统性工程,包括工作签证、科研支持、成果转化、人才住房、子女入学、社会保障、落户政策等多个环节,需要一整套的制度设计。对此,香港特区政府做了一系列相应规划。比如,为积极吸引海内外创科人才来港,特区政府计划将加大力度招募海内外年轻科研人才并吸引香港海外留学生回港发展,加强资助年轻科研学者,增加人才住宿配套,增强人才的归属感,鼓励人才在香港落地生根。
“针对重点行业,我们的人才政策有一系列‘量身订做计划’,包括税务优惠、员工补贴、生活补贴等。比如企业需要土地、扣减税务,甚至员工要读书、找地方住,这些我们都有相应安排。”李家超介绍,特区政府出台这些配套措施,目的是希望优秀人才来到香港后,感受到香港广揽英才的诚意,并扎根成为香港这座城市的一分子。
“香港本身是有吸引力的,这就是我们的DNA。”李家超认为,香港除了固有的低税率、简单税制、自由开放、中西文化融和等优势外,还具备“一国两制”的独特优势。国家“十四五”规划、粤港澳大湾区建设等一系列重大国家战略和政策措施,为香港发展提供了难得机遇、不竭动力、广阔空间,也大大增强了香港对优秀人才的吸引力。
孙玉菡同样认为,香港在招揽人才方面具有不可取代的独特优势。人才最看重的是机遇和舞台,而随着香港和内地开始分阶段有序恢复人员正常往来,香港“背靠祖国,联通世界”的优势将更加彰显,内地的经济增长趋势将成为巨大驱动力,吸引更多海内外人才来港发展。
汪灵犀
(文图:赵筱尘 巫邓炎)