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)
齐河县搭建“四大平台”推动党员教育提质增效******
作者:曹志亮、王慧敏(中共齐河县委组织部)
近年来,齐河县坚持把加强党员教育作为党的建设的基础性工作,以加强阵地、课程、师资、宣教四大平台建设为抓手,着力构建体系健全、富有特色、学用一体的教育机制,持续推进党员教育提质增效。
一、加强“阵地平台”建设,搭建多元培训载体。持续挖掘红色教育资源,倾力打造党员教育阵地平台。一是高标准建设齐河县委党校新校区。按照“超前谋划、着眼未来、科学实用、务求实效”的理念进行规划建设,党校新校区占地52亩,建筑面积2万平米,设置办公楼、教学楼、学员公寓楼、餐厅楼四个主要功能区,图书室、阅览室、党建书吧、党建活动室、健身房、职工活动室、档案室等功能室一应俱全,能满足1600人同时培训、500人同时食宿。二是规范乡镇(街道)党校建设。先后出台《齐河县乡镇(街道)党校管理办法》《关于开展乡镇(街道)党校(党员教育中心)“擂台比武”暨评选县级规范化党校活动的实施方案》等,扎实推进乡镇(街道)党校实体化、规范化建设。加强硬件设施建设,按照“五室八有五上墙”的标准,规范乡镇(街道)党校教学场所。完善机构设置,为每个乡镇(街道)党校落实2个事业编,同时,将所需经费列入同级财政预算,县管党费给予一定资金支持。整合优势资源,每个乡镇(街道)党校打造了3处以上现场教学基地,并配备讲解员。三是打造红色教育矩阵。以“担当”为主题,以情景体验为主要表现形式,打造齐河党员教育体验基地,运行以来先后接待参训人员3000余批次、13万余人次,成为山东省委党校在德州市设立的第一家现场教学基地。依托鲁北第一个农村党支部“后里仁庄党支部”,建设党史学习教育基地,形象真实地展示齐河地方党组织发展的全过程,启用以来接待参训党员干部300余批次、9000余人次。同时,对全县各类红色资源进行整合,把革命烈士纪念馆、国防教育基地等分散的红色场所串联起来,每个点提炼一个主题,打造具有齐河特色的“红色教育矩阵”。
二、加强“课程平台”建设,提供丰富教学内容。坚持“围绕党的建设需要、围绕经济社会发展需要、围绕党员干部个人需要”设置课程,致力于提升党员干部的理论素养和能力水平。一是抓好理论教育和党性教育课程。坚持习近平新时代中国特色社会主义思想的统领地位,主体班次中理论和党性教育的比例占总课时70%以上。开展形式多样的党性教育活动,举办“红色教育进社区”“红色文化进校园”活动,把红色教育送到党员群众身边。举办“红齐”微党课大赛,推选优秀党课15部。二是抓好能力提升课程。每年开设全县中心工作解读课,讲解宣传全县的中心工作和县委县政府重大部署,解决工作思路问题。开设“提升执政能力”专题教学课程,包括提升科学决策能力、政治领导力、公共服务能力等讲题,共梳理能力提升方面的专题课30余个。三是抓好现场教学课程。开展现场教学调研活动,挖掘教学资源,提炼形成教学模块,目前已开发经济开发区跨越发展教学模块、乡村振兴教学模块、红色齐河教学模块等7大模块、60个现场教学点。2022年以来,已开展了20余场现场教学,1200余名基层党员参加了现场培训。
三、加强“师资平台”建设,持续壮大师资队伍。狠抓师资队伍建设,探索建立“党校专职教师、本地兼职教师、外聘客座教师”三位一体的师资力量格局。一是强化县委党校教师队伍建设。实施“人才兴校”行动,每年通过招考为党校引进专业硕士以上人才1-2名,为党校增加9个编制,编制总数达到37人。实施“诵、读、讲”三位一体的教师素质提升工程,每季度开展一次“朗诵活动”,每周三、五下午为集体阅读日,每季度开展一次集中试讲活动。加大教师培训力度,组织教师到重庆、延安等地学习先进经验,到中央党校(国家行政学院)、山东省委党校进修学习,确保每人每年接受10天以上培训。二是拓展兼职师资队伍。整合全县资源,选聘政治素质过硬、理论水平较高、善于课堂讲授的党政领导干部、企事业单位领导人员、优秀农村党组织书记和先进典型人物,担任党校兼职教师,兼职教师人才库已达到300余人。同时,严格落实领导干部上讲台制度,县领导和各机关事业单位主要负责人,每人每年至少到党校主体班次讲1次课。三是挖掘上级和外地师资力量。用好省级“名师送教”师资库,对接德州市委党校专家库,今年以来,邀请省市有关单位领导专家30余人次来齐授课。扩大选人视野,开设“齐河大讲堂”,定位“前沿、实用、权威”,邀请中央部委、高等院校、科研院所等知名专家学者来齐河作专题报告,围绕新旧动能转换、舆情处置、政务服务等主题,邀请20余名专家进行授课。
四、加强“宣教平台”建设,大力提升培训实效。坚持把开展宣教工作作为党员教育重点工作,不断提升培训质量和覆盖面。一是抓好主体班次培训。坚持把主体班次教育作为基础性工作,不断探索主体班次提质增效措施。2022年以来,先后举办城市社区党组织书记培训班、全县科级干部进修班等班次15期,培训党员干部2000余人次,同时,积极承办省级培训班,先后承办全省乡村振兴专题示范培训班1期、全省2022年度村党组织书记示范培训班3期。二是持续办好“巡回党校”。为提升党员培训的覆盖面,创建了实体化运行的“巡回党校”,变“等学员上门学”为“走下去上门讲”,让全县基层党员就近接受党校培训。近年来,根据运行效果不断优化调整教学点,目前共设立了120处村级教学点和11处县直机关企事业单位教学点,2022年以来,开展培训130余场次,培训党员1万余人次。三是用好新媒体平台。积极整合各类媒体资源,先后开通齐河党建公众号、齐河党建视频号、红齐党建抖音号等新媒体平台,推出“红齐云课堂”党建宣传品牌,开设我来讲党课、党务知识我来讲、我与灯塔共成长、党的二十大每日一学小课堂、我的基地我来说等栏目,让党的声音传得更开、传得更广。