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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）

讲究实用的墨子（子曰诗云）******

　　墨家巨子田鸠去拜会楚王。楚王问他：“墨子是赫赫有名的学者。他的亲身实践还算可以，可为什么他讲的话虽然很多，却不动听呢？”

　　田鸠先讲了两个故事。一个是说，秦王把女儿嫁给晋国公子，陪嫁的媵妾有70人，衣着都很华丽。到了晋国，晋国人反而喜欢陪嫁的妾，而看不上秦王的女儿。

　　再一个故事很有名，买椟还珠，说有个楚国人到郑国去卖宝珠。他用名贵的木兰香木做了一个精美的匣子，用香料熏烤，用珠玉点缀，用玫瑰装饰，用翡翠衬托。结果郑国人只买了他的匣子，却退还了宝珠。

　　田鸠得出结论：当今世人的言谈，说的尽是些华丽动听的辞令。君主往往只欣赏言辞的华美，却忽视了它的实用价值。墨子的学说传授先王治国的办法，阐述圣人的言论并宣告于天下人。假如只想使言辞动听，那恐怕人们就会只追求言辞华美而忽视它的实用价值，因为言辞而损害了实用。所以墨子讲的话虽然很多，但是不动听。

　　上述对话见于《韩非子》，说明当时学者对于墨家学说“多而不辩”的特点很清楚。这与我们阅读《墨子》时的感觉一致。与诸子文章相比，《墨子》可能无《论语》的简约，无《孟子》的雄辩，无《荀子》的精细，无《庄子》的奇诡，这与墨子、墨家学说重实利的特点有关。

　　墨家祖师墨子，一般认为是春秋战国之际的鲁国人，工匠出身。儒道墨法，先秦最重要的四家学派，孔子、老子、韩非子在《史记》中都有自己的传记，唯独墨子，司马迁只在《孟子荀卿列传》里附带提了这么短短一句：“墨翟是宋国的大臣，在军事上擅长守卫，在思想上主张俭朴节约。有人说他和孔子是同时代人，也有人说他比孔子晚。”

　　这说明早在汉初之际，墨家就已衰落到乏人问津的田地了，接下来又沉默了几乎2000年，一直到清末民国时期，才被重新发现。当时一批著名学者整理注解《墨子》，诠释发扬墨学，让墨子重新回到人们视野中来。

　　于是，今天我们得以看到，墨子以一介平民的身份，保持着席不暇暖的勤奋状态，终日奔走在制止战争、劝说兼爱的路上，具有一种摩顶放踵的牺牲精神。因此，他开创的墨家，被认为是中国传统文化中最具有救世情怀的学派。其观点集中在《墨子》一书中。

　　《墨子》成书于战国时期，今存53篇，内容驳杂，按照胡适、梁启超等学者的观点，大概可以分成5组。

　　第一组《亲士》《修身》《所染》《法仪》《七患》《辞过》《三辩》这7篇，都是后人伪造的。前3篇全无墨家口气，颇有道家儒家言论。后4篇是根据墨家余论而作，可以看做墨学概要，梁启超认为应当先读。

　　第二组包括《尚贤》《尚同》《兼爱》《非攻》《节用》《节葬》《天志》《明鬼》《非乐》《非命》《非儒》等24篇，多“子墨子曰”的字样，应该是弟子记录、推演墨子学说的文本，也有后人加入的内容。

　　这些篇章每个主题都分上中下3篇，文义大同小异，为何如此？民国学者陈柱做了一番复盘：“余意墨子随地演说，弟子各有记录，言有时而详略，记有时而繁简，是以各有三篇。当时演说，或不止三次，所记亦不止三篇。然古人以三为成数，……故编辑《墨子》书者，仅存三篇，以备参考，其或以此乎？”很有道理，但细读文本可以发现每个主题的上篇往往比中下篇的逻辑更严密、论说更到位，有学者推测上篇的形成比中下篇要晚，因此更加成熟一些。编辑者把最好的文本置于最前，说明深谙传播之道。

　　第三组《经》《经说》《大取》《小取》等6篇，既不是墨子的书，也不是墨者记墨子学说之书，而是与惠施、公孙龙等名家学说十分接近。惠施、公孙龙的学说，差不多全保存在这6篇之内。

　　第四组包括《耕柱》《贵义》《公孟》《鲁问》《公输》5篇，是墨家后人将墨子言行编辑而成，类似《论语》。其中很多材料比第二组还重要。

　　第五组从《备城门》到《杂守》11篇，所记皆墨家守城之法，在《汉书·艺文志》的分类中属于“兵技巧”，也夹杂着一些阴阳学说。

　　总之，集中体现墨子思想的，是第二和第四组文章。清代学者孙诒让说，读墨子，从《尚贤》到《非命》就够了。从中可以看出，墨家是儒家最早的反对派和论敌。儒家说爱有差等，墨子就说要兼爱；儒者讲究厚葬，墨子提倡薄葬；孔子推崇音乐，墨子就说非乐；儒学远鬼知命，墨子明鬼非命……可以说，凡是儒家支持的，墨家就反对；凡是儒家反对的，墨家就支持。因此，读完《论语》看《墨子》，就像去完极地去赤道，冰火两重天。

　　值得一提的是，第三组和第五组文章，在逻辑学、光学、物理学、兵法等诸多方面对中国古代科技有卓越贡献。李约瑟就曾据此称赞“墨家的科学成就超过整个古希腊”。是不是过誉暂且不论，极力肯定的背后说明墨家在这方面确实有两把刷子。（熊 建）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）