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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）

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东西问 | 人类首次不停靠环航北冰洋翟墨：如何通过航海沟通中西？******

　　中新社北京1月18日电题：人类首次不停靠环航北冰洋翟墨：如何通过航海沟通中西？

　　中新社记者万淑艳

　　从上海出发，历经504天，航程28000余海里，有着“环球航海中国第一人”之称的航海家翟墨穿越北极“死亡航道”，经受极地气旋、冰山、大雾、巨浪等艰难险阻，近日完成了人类历史上首次不停靠环航北冰洋之旅。

　　从古迄今，东西方航海家不断探索海洋文明，促进不同文明交流互鉴。如今，海洋生态灾害频发，突发环境事故不断，海洋治理问题成为全球共同面临的课题。翟墨近日接受中新社“东西问”专访时表示，航海改变了其世界观，从陆地上看海洋与从海洋上看陆地，视角完全不同，各国应海纳百川，求同存异，共同发展，和平利用海洋资源。

视频：【东西问】人类首次不停靠环航北冰洋翟墨：如何通过航海沟通中西？来源：中国新闻网

　　现将访谈实录摘要如下：

　　中新社记者：历时504天、航行28000海里，你完成了人类历史上首次不停靠环航北冰洋的壮举。你发起此次航行的初衷是什么？

　　翟墨：2002年，我在荷兰认识了一位名叫汉克的航海家。他在北冰洋航行时，被冰川冻住了航路近一年，次年夏天才得以返航。听汉克回忆这段经历时，我已有两年航海经验，于是也想尝试环航北冰洋。

　　我还拥有联合国开发计划署“捍卫自然”宣传官等身份，这次航行不仅为了实现梦想，而且希望让更多人关注全球变暖和灾害性气候问题。去年我们航行时，西伯利亚气温已达37摄氏度。如果南北极冰川继续融化，再过几十年，很多岛国或将不复存在。我呼吁全球民众重视环保，热爱地球，减少碳排放。

翟墨环航北冰洋照片。受访者供图

　　中新社记者：为何此前无人完成不停靠环航北冰洋？

　　翟墨：首先，前些年气候变暖没这么快，布满冰川行驶困难，而且北冰洋气候条件复杂，危险重重。其次，过去北极东北航道和西北航道多是分开航行，东北航道有很大面积处在管控区，航行不便。

翟墨环航北冰洋照片。受访者供图

　　中新社记者：北极航道大部分时间被厚厚的冰层覆盖而被称为“传说中的航道”，而北极东北航道又被称为“死亡航道”。你在环航中经历了哪些惊险时刻？

　　翟墨：我和两位船员于2021年6月30日起航，最初计划历时约4个月，全程16000余海里，但途中遇到了各种艰难险阻，让航程延长了1年多。

　　北极东北航道危机四伏，被称为“死亡航道”，白令海峡、楚科奇海、巴伦支海等都是后人为纪念在此遇难的航海先驱而命名的。茫茫大海上突然出现的浮冰和冰山就像墓碑一样矗立在那里，航海最怕的就是浮冰，我们基本顺着冰缝走，而浮冰是移动的，再加上洋流，有时想躲都躲不开。

　　这次我选择了铝合金材质的帆船，如果和冰山相撞，这种材质可能只出现凹陷，不至于被撞出大洞。

翟墨环航北冰洋照片。受访者供图

　　出发前，我们按最极端状况准备了六七吨物资，储备了足够一年的粮食，有馕、牦牛肉、山东煎饼，还准备了能够抵御零下50到零下70摄氏度的睡袋，并且带了鞭炮、信号枪用来驱赶北极熊。

　　我们刚进入白令海峡就遇到了极地气旋，大量浮冰和冰山被吹到沿岸，很长时间都在浮冰中谨慎穿行。在航经楚科奇海时，浮冰与大雾叠加，能见度只有十多米，50多海里行驶了11个小时。极地气旋的十级大风还把头帆、前桅支索吹坏了。

翟墨环航北冰洋照片。受访者供图

　　我们抵达北地群岛附近时，窗口时间只有10天左右，若通不过，船体随时会被冻住。当时所有仪表、指南针全部失灵，体会到了什么叫“找不着北”。我们尽可能靠近陆地行驶，幸亏还带了光纤罗经，在目测辅助下才驶出那片海域。

翟墨环航北冰洋照片。受访者供图

　　在冰区时我们轮流驾船，24小时无休，但还是在格陵兰附近撞上了冰山，浮冰不断涌来，导致船体渗水。

　　完成环航后，我们在美国波士顿上岸，第一件事就是检修船只。后来沿着北美东海岸南下，经北大西洋、加勒比海、巴拿马运河，横跨太平洋，最终返回上海。

小船航行在巴芬湾。受访者供图

　　中新社记者：你有20余年航海生涯。常年在海上航行，你与外国航海家有哪些交流？身处多元文化之中，给你带来了哪些收获和影响？

　　翟墨：1999年，我到新西兰举办个人画展，又接着拍纪录片，认识了一位挪威的航海家，他的探险经历让我对航海产生了兴趣，于是开启了航海之旅。第一站从南太平洋上的大溪地开始，我已经环球航行两圈，唯独南极洲还未去过，2023年我计划环航南极洲，完成第三圈。

驾船出海。受访者供图

　　我的职业是绘画，航海只是业余爱好，我喜欢不断挑战更多未知。我比较喜欢欧洲绘画，接触航海后，我更喜欢原生态的图腾、土著艺术，南太平洋的土著居民生活淳朴、单纯、唯美。法国后印象派巨匠高更晚年就是在大溪地度过的。

　　航海改变了我的世界观。从陆地上看海洋与从海洋上看陆地，视角和理解完全不同。

　　这几年，我同外国航海家的交流也越来越多。从北冰洋返程时，途经美国、中南美洲，我接触了不同国家的航海家，大家在一起交流。开始航海后，国与国之间的话题反而成为局限性的话语，更多时候要站在全球视角看问题。陆地只占地球表面的29%，其它则被海洋覆盖。航海人之间的交流是更宏观的概念，比如全球气候变暖是航海人经常思考的问题，恶劣天气会导致各种危险。

翟墨在巴拿马。受访者供图

　　中新社记者：在15世纪，以东方的郑和与西方的哥伦布为代表，世界范围内涌现出一批航海家。从古至今，人类对海洋的探索如何促进了中西方间的沟通和交流？

　　翟墨：在西方人眼中，中国早期航海没有像西方一样实现“地理大发现”。而实际上，不管哥伦布还是麦哲伦，更多是带着侵略者的姿态去占有，进而实施物质文化殖民，不能称之为地理大发现。而郑和则是和平使者，以和平的方式走向世界、了解世界，没有像后来的西方航海家那样带着洋枪洋炮掠夺殖民。我更欣赏郑和下西洋带来的中外和平的文明交流。

翟墨在法属圭亚那。受访者供图

　　中新社记者：当前全球海洋形势严峻，过度捕捞、环境污染、气候变化、海平面上升等问题频发，矛盾和冲突加剧，海洋治理成为国际社会共同面临的课题。作为联合国开发计划署“捍卫自然”宣传官，你认为国与国之间应如何加强合作保护海洋？

　　翟墨：我认为，世界各国应求同存异，共同发展，而非延续以往的强盗逻辑。海纳百川，和平利用海洋资源。

北冰洋的海鸟。受访者供图

　　科学界有一个说法是“人类起源于海洋”，珠穆朗玛峰、泰山上都有海洋生物化石。各国像一个个孤岛，通过海洋相互连接沟通，因此人类更应该尊重海洋，加强合作，共同保护海洋。

北冰洋的海豚。受访者供图

　　中新社记者：有观点认为，过去数千年历史长河中，中华文明更重视陆疆建设和发展，是典型的陆地文明。而西方国家更重视对海洋的开发和利用，也展示出西方文明中的海洋文明特性，你认同这样的说法吗？

　　翟墨：我不认同。中国历史上就是一个海洋大国。从宋代到明代，中国的造船技术和航海技术在全世界都无与伦比。“南海一号”沉船就是南宋古船。而郑和下西洋，2.7万人的舰队声势浩大。由于中国近代史的屈辱都来自于海洋，我们远离海洋太久了。很多学者把中国界定为陆地文明、黄土文明，这是错误的。我希望通过航海让更多人了解中国的海洋文化和海洋文明。(完)

　　受访者简介：

　　翟墨，航海家、艺术家，联合国开发计划署“捍卫自然”宣传官、中国航海科普大使。1968年出生于山东泰安。2007年至2009年，他完成了自驾帆船环球航海一周的壮举，成为“单人无动力帆船环球航海中国第一人”。2015年，领航“2015重走海上丝绸之路”大型航海活动，在沿途各国进行了文化艺术经贸交流活动，并在2015米兰世博会中国馆举行了主题日活动。2022年11月25日，完成人类历史上首次不停靠环航北冰洋之旅。

　　（文图：赵筱尘巫邓炎）

[责编：天天中]

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