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大发平台客户端2023-01-31 16:05

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)

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对话丨清融的18岁:“中单法王”的成熟之路******

  镜头前的黄垚钦,带着肉眼可见的开朗气质。调整机位的时候,他抱着一只小小的白狗,和邻居家的高中生没有两样。10月29日,他将迎来19周岁生日。

  不过还是普通男孩在校园求学的年纪,但黄垚钦已经拥有了一个闪光的职业生涯。

  少年

  赛场上的黄垚钦,游戏ID是清融。在王者荣耀职业赛场上,清融是当之无愧的法王,也是很多人眼中的第一中单。

  关于他的这个故事,开端在2019年。那一年,黄垚钦加入Hero久竞战队,并在次年以打野选手的身份初登KPL(王者荣耀职业联赛)赛场。在那个春天,他和队伍的表现都不算出色,最终无缘季后赛。

  电子竞技热血而残酷,在赛场之上,从来不缺少天赋异禀的选手。彼时的黄垚钦能做的,只有默默提升自己。

  夏天的阳光帮助成长,秋天的风加速果实成熟,冬天开阔的天空之下,是通往冠军奖杯的路。

图片来源:KPL官方微博。图片来源:KPL官方微博。

  在秋季赛转到中单位置后,黄垚钦来到了真正属于自己的舞台。他飞速进步,最终在2020年冬季冠军杯中帮助战队一举夺冠,自己也被评为FMVP。转年的KPL春季赛,黄垚钦随队再次夺冠,并再度获评FMVP。

  中单法王的辉煌由此彻底拉开序幕,此后的时间里,只要他能踏上赛场,都是比赛里重要的胜负手。

  直到现在,很多黄垚钦的粉丝还亲切地叫他小黄。每当谈起王者荣耀的时候,本就活泼的小黄看起来更是充满了热情。

  他说,希望展现一个真实且热爱游戏的黄垚钦给喜欢自己的人。“我的一些经历可能会让粉丝汲取能量,比如说经历低谷,然后一步一步爬上巅峰,希望大家遇到挫折不要退缩。”

受访者供图。受访者供图。

  火舞

  黄垚钦的英雄池很深,在被问及哪个英雄可以代表自己时,他思索了一下,最终选择了不知火舞。“这英雄我觉得很适合我,有一种不一样的感觉,就很亲近。”

  王者荣耀中的不知火舞,操作难度不低,但精通后比赛效果惊人。这很像黄垚钦过去的经历——越过那些困难,才能触碰到更高的天空。

  2021年11月,黄垚钦正式加盟武汉eStarPro。来到全新的战队,他夺冠的脚步却并未停下。2021年KPL秋季赛、2021年挑战者杯、2022年KPL春季赛,eStarPro实现了三连冠。

  然而,在KPL夏季赛决赛中,赛前更被看好的eStarPro负于狼队,无缘冠军。

受访者供图。受访者供图。

  比赛结束后,他发了一条微博:对不起。

  18岁的少年肩膀还稍显单薄,但他愿意为团队承担更多的重量。这场失利没有打击到他和队友的信心。黄垚钦坦言输比赛也会激发自己的斗志:“输的话也暴露出我们很多问题,反而也是一种新的挑战,会更有动力。”

  在10月初结束的挑战者杯中,eStarPro展现出了更严谨的面貌,就连解说都感叹他们太“稳”了。决赛对阵北京WB的比赛并不轻松,双方战满7局,在第7局中,黄垚钦拿出了不知火舞,并打出了令人赞叹的表现。

  不知火舞是能够改变战局的英雄,而黄垚钦是能够改变战局的选手。从失利中走出,他继续走在通往巅峰的路上。

挑战者杯决胜局阵容。图片来源:KPL官方微博。挑战者杯决胜局阵容。图片来源:KPL官方微博。

  团队

  如今,黄垚钦已经拥有联赛和杯赛冠军共6个。回顾自己此前的职业生涯,黄垚钦说周围的人对他帮助很大。“我遇到了好的赛训团队以及俱乐部,还有一些很好的队友。不管是人生中还是游戏里面,他们给我的帮助都很大。”

  “团队”二字,他经常提起。“主要是团结一个队伍,是要团结一心。我在团队主要是活泼开朗的小弟角色。”

  而尽管年纪还小——即使在电竞领域也并不能算是老将,但黄垚钦觉得自己心态成熟了很多。

  这的确是一组矛盾,成熟的18岁。但似乎又很合理,那些比赛中沉稳缜密的操作,来源是18岁的好胜心。

受访者供图。受访者供图。

  在挑战者杯夺冠,对于黄垚钦来说还不是终点。“大家的心都是一起的,目标也是一致的。我们虽然夺冠了,但是我们还有很多的进步空间。”

  11月底,王者荣耀世界冠军杯将正式启动。对于黄垚钦来说,自然希望能够继续高唱凯歌。“接下来的世冠,希望可以不留遗憾,成为更好的自己。”

  即将19岁的少年,前路不平坦却注定灿烂。像eStarPro的口号所说的那样,他在追逐永恒的荣耀,他要触摸不灭的星辰。

受访者供图。受访者供图。

  采访摘录

  Q:在夏季赛决赛遗憾负于狼队,这个对队伍的心态有没有影响?

  A:我觉得对队伍的心态没太大的影响,毕竟我的队伍、我的队友都不怕输。是做了一些梳理之类,觉得我们还是很棒的,信心没被打击到。

  Q:挑战者杯最后一局的不知火舞被很多观众评价为最强不知火舞,你怎么看?对于接下来的世冠比赛有何期待?

  A:能得到观众的认可,我个人觉得比较荣幸。对于接下来的世冠,希望可以不留遗憾,成为更好的自己。

  Q:获得挑战者杯冠军后,你成为六冠中单,eStarPro也成为七冠战队,你觉得为什么你们能够获得今天的成绩?

  A:我觉得主要是因为我们队伍比较团结,大家的心都是一起的,目标也是一致。我们虽然夺冠了,但是我们还有很多的进步空间。

  Q:你如何理解“团队”这个词?你希望自己在团队当中担任怎样的角色?

  A:我觉得主要是团结一个队伍,要团结一心。我在团队主要是活泼开朗的小弟角色,因为大家确实都比我大。

  Q:如果要选一个王者荣耀里面的英雄来代表自己,你会选择哪个英雄?

  A:不知火舞,这英雄我觉得很适合我,有一种不一样的感觉,就很亲近。

  Q:你的职业生涯初期不是非常顺利,而现在很多人认为你是KPL第一中单,你为什么能走到今天?

  A:主要是我遇到了好的赛训团队以及俱乐部,还有一些很好的队友。不管是人生中还是游戏里面,他们给我的帮助都很大。

  Q:现在的你相比于刚刚成为职业选手时的自己,在哪方面有所改变?

  A:我觉得心态方面有所改变,现在变成熟了,可能就是现在“老奸巨猾”了。

  Q:职业电竞选手有非常枯燥的训练、战术分析,你有没有某个瞬间觉得自己累了?

  A:我很愿意去跟队友聊这些东西,也会自己思考,其实我还是很热爱这游戏。现在我就积极地去想拿下一个冠军。

  Q:你希望给粉丝们展现怎样的形象?你觉得自己身上有什么特质可以让粉丝们从中汲取能量?

  A:展现一个真实且热爱游戏的黄垚钦。我的一些经历可能会让粉丝汲取能量,比如说经历低谷,然后一步一步爬上巅峰,希望大家遇到挫折不要退缩。

  Q:你参加过一些社会公益活动,你怎么看电竞选手的社会责任感?

  A:我希望通过自己的影响力去为大家提供更大的帮助,比如说去帮助一些山里的孩子。

  (记者 王昊)


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