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)
从“木兰辞”到“爱丽丝” 那些出现在文学作品里的兔子******
“雄兔脚扑朔,雌兔眼迷离。”南北朝名篇《木兰辞》让世世代代的读者为花木兰叫好的同时,也顺带普及了一个关于兔子的知识。2023年兔年的到来,让人们对兔子有了更集中的认知兴趣。兔子形象可爱迷人、性格古灵精怪,在全世界范围内,都是文学作品尤其是儿童文学作品和漫画作品中的常客。
从古至今
那些成功的“文学兔子”
龟兔赛跑的故事最早出现在公元前6世纪古希腊的《伊索寓言》中;《西游记》中一段玉兔精的故事在中国广为传播;国产动画《虹猫蓝兔七侠传》中重情重义的蓝兔,是很多人的童年记忆;《比得兔》里的兔子从一开始就跟农夫斗智斗勇,是英语世界里的经典形象;“小兔子乖乖,把门儿开开……”在中国的童谣中,机灵的小兔子用自己的聪明才智战胜了狡猾的大灰狼;在迪士尼电影《疯狂动物城》里伸张正义的兔子朱迪,也让人对兔子的形象大有好感……
将月亮与兔子的形象联系起来,是独属于中国人的浪漫。玉兔形象是兔子在中国文学中的一个典型形象。最早将兔子与月亮联系起来的是屈原。《楚辞·天问》中云:“厥利维何,而顾菟在腹”。“菟”同“兔”,意思是:对月亮有何好处,顾菟能常在其腹?反映了古代人认为月中有兔的传说。《淮南子》中也记载了“嫦娥奔月”的神话。
中国现代儿童文学的重要开拓者、著名作家郑振铎,创作、翻译了大量童话故事、儿童诗及散文,其中《兔子的故事》是他创作的童话中非常著名的一篇。这篇童话故事由兔子与狐狸、兔子与人熊、兔子遇险、兔子与牛4个短篇连缀而成,既可作为一个整体阅读,又可以各自独立成篇,语言明白晓畅。作者以主人公兔子与其他动物在日常生活中的斗争和较量为线索,通过一系列曲折有趣的动物生活的描绘,塑造出机智、调皮、聪明的兔子形象,给人留下了深刻的印象。
在美国现代作家约翰·厄普代克的笔下,“兔子”哈利·安斯特朗成为了文学史上的一个经典角色——一个一碰到问题就像兔子一样撒腿就跑的人。《兔子,跑吧》是约翰·厄普代克“兔子四部曲”中的第1部,整个“兔子”系列时间跨度长达40年,全面展现了美国中产阶级的生活图景。厄普代克的“兔子四部曲”为他赢得了两次普利策文学奖,可以说,这是当代文学史上很成功的兔子。
童话故事里
有一只具有哲学深度的兔子
文学作品中最有哲学深度的兔子,莫过于《爱丽丝漫游奇境》里,那只穿着西服背心、揣着怀表的兔子。在这部作品中,小女孩爱丽丝和姐姐坐在河边,无聊的爱丽丝快要睡着时,突然发现了一只揣着怀表、会说话的兔子。正是为了追上这只兔子,爱丽丝掉进了兔子洞,从而进入了一个神奇的国度。
在这个充满怪诞的仙境里,爱丽丝认识了很多有趣的朋友:一副绅士派头的白兔先生、怪异又真诚的疯帽子、骄横残暴的红心王后、势利庸俗的公爵夫人、可以随时现身又随时消失的柴郡猫……因和不喜欢白色花朵的王后发生冲突,爱丽丝突然惊醒,她发现这一切只是自己做的梦。
150多年前的一天下午,牛津大学的数学教师刘易斯·卡罗尔和所任职学院院长的三个女儿一起泛舟野餐。三个女孩嚷着要听故事,他想了一个新奇的开头,以三姐妹中一个叫爱丽丝的女孩为原型,即兴讲了一个精彩的故事。这就是儿童文学作品《爱丽丝漫游奇境》的来源。
从爱丽丝掉进兔子洞那一刻起,美妙如梦的冒险随之展开——抽水烟的毛毛虫、坏脾气的老鼠、咧着嘴笑的柴郡猫让人过目难忘。尤其是爱丽丝,这个美丽的女孩集怪诞、甜美与幽默于一体,俘获了一代代老少读者的心。
奇妙的是,读者读这个故事,就像掉进了兔子洞的爱丽丝一样,辨不清这究竟是一通缺乏逻辑的纯粹胡诌,还是一场对现实生活的精心戏拟。其中的角色对话,总是耐人寻味,有咀嚼不尽的滋味。这部童话的独特魅力在于虚幻荒诞的情节、新奇多变的写作手法、处处洋溢着的快乐精神。字里行间流淌着作者卡罗尔对于孩子的那份真挚而浓厚的爱。人们越发意识到,这不只是一本儿童读物,而是一位数学教授在艺术的形式壳子里进行了一场语言、数学、逻辑等领域的思维冒险。整个作品充满有趣的文字游戏、双关语、谜语和巧智,富有严密的逻辑性和深刻的内涵,是智慧与幻想的完美结合。自1865年诞生以来,这部作品吸引一代一代读者努力揣摩刘易斯·卡罗尔写《爱丽丝漫游奇境》的真实意图,也不乏哲学家分析其中的哲学内涵。
“爱丽丝”故事在中国较为全面的译介,始自我国著名语言学家赵元任先生。1921年,赵元任将《爱丽丝漫游奇境》译成中文,译名为《阿丽思漫游奇境记》,由商务印书馆于1922年1月初版,这是我国第一个《爱丽丝》中译本,距今已有百年的历史。后来赵元任又将《爱丽丝漫游奇境》续篇《爱丽丝镜中奇遇记》译成中文,译名为《阿丽思漫游镜中世界》,1969年在美国出版。国内的商务印书馆在1986年出版了两书合订本。“爱丽丝”追随的兔子,也成为中国读者熟悉的形象。上世纪90年代后期,出生于1927年的翻译家、诗人吴钧陶先生,在家里藏书中看到这两部“爱丽丝”的英文版原著,感到“我已年近古稀,读来还是兴味盎然”。他有意动手翻译,花了几年时间,将两部“爱丽丝”译出并顺利出版。
2022年末,为纪念国内引进爱丽丝故事100周年,草鹭文化出版了《爱丽丝漫游奇境》珍藏版,收录刘易斯·卡罗尔创作的童话名篇《爱丽丝漫游奇境》及其续篇《爱丽丝镜中奇遇记》。该译本选用资深翻译家吴钧陶先生译本,不删减任何诗句、对话、双关。参考原版书的版式,首次引进G. M. 赫德森、米洛·温特的插图,多达17张全幅彩图和20余幅双色插图,可以领略多个面相的爱丽丝形象,再次在中文读者中引发一股“爱丽丝热”“兔子热”。(华西都市报-封面新闻记者 张杰)
(来源:华西都市报 2023年2月3日 A13版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)