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1分快32023-06-28

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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刘跃进的谦和与《从师记》的严苛——写在“《从师记》暨新时代学者散文研讨会”前******

  顾友泽

  刘跃进先生的新作《从师记》出版,拜读之后,收获颇丰。《从师记》是一部散文集,主要记载先生的求学经历以及与此相关的人与事。虽然是以自己的个人经历为线索,然而内容却异常厚重,这是因为作者早年生活的“那个时代,激情澎湃,如同我的名字,一直在‘跃进’中”,在介绍自己的求学经历时,不可避免地反映那个波谲云诡亦且波澜壮阔的时代。而且,作者转益多师,其所师从或交往者大多为学界名流,本身就有很多为人关注的事迹。如此种种,决定了该书的内容必然不同凡响,精彩纷呈而浑厚淳雅。

  虽然作者并不刻意抒情,甚至在情感表达上非常地节制,但这部《从师记》还是给读者带来了很多的感动与感慨,比如作者因母亲的提醒而失去了也许会产生美好爱情的机会而心情复杂就令人唏嘘,作者对自己早年学业先天不足而导致不得不放弃作家梦想的描述同样引起很多同龄人的共鸣,至于其在艰难环境中备战高考时表现出的坚韧不拔的意志更是令人感动。然而,最令我感动的是作者对学术尊严的维护与学者交往之间的温情。

  作者对学术与学者的尊严非常看重。他在《斯人已逝,德音未远》中谈到自己作为大三的学生看到傅璇琮先生的《唐代诗人丛考》时的感受:“我并不能完全读懂,但可以读出学术的厚重与学者的尊严,那是我向往的境界。”而作者自己到扬州大学讲学后,也同样得到了这样的赞誉,王小盾先生在给作者的信中写道:“中国古代文学研究的深厚博大,其尊严及其生机,都由你谦和地表达出来。” (《求其友声三十年》)

  正是出于对学术尊严的维护,面对良莠不齐的学术界,作者忍不住对当前学术弊端提出严苛批评,其在《裴斐先生的傲骨与逸情》中指出当前学界存在消解经典,或者躲避经典,同时:

  在方法上,因循守旧,为论文而论文,为学位而学位,缺乏学术个性,更缺乏活的灵魂。在态度上,仰慕洋人,唯洋人马首是瞻,洋腔洋调。在结果上,书是越来越多,垃圾也越来越多。

  又在《从师记》中说 :

  现在有些专著,往往连概论都不如,只是依据既有的知识,预想一个题目,然后利用现代手段收集相关资料,拼凑成书。这样的成果,或许能给作者带来一定好处,对学术界来讲,几乎没有借鉴意义。

  作者平时与人交往温文尔雅,几乎未曾见其动怒,但是对学术界的不良风气,却还是直言其弊,体现出维护学术尊严的高度责任感。

  那么,如何维护学术的尊严呢?作者通过介绍自己所崇敬的师长,具体而形象地给出了答案。

  首先,维护学术尊严就要尊重学术本身。作者认为,学术本身是厚重的、博大的,无论是谁都无法全部把握,因而面对学术,始终要保持着谦卑之心。其在《好诗不过近人情》中谈到自己在杭州大学学习的体验:

  这些课程,内容浩繁,一时难以消化,但是它却向我打开了一扇窗,可以真正感受到世间学问的博大浩繁。

  在《从师记》中又写道:“大千世界,图书无限。一个人终其一生,也读不了多少书。”一个人取得的成就,面对既广且深的学术殿堂,何其渺小。故作者引用罗宗强先生的话说:“现在很多教授还不明白山外有山的道理,以为自己写了几本书就是专家。”学术研究如果局限在自己的小天地中,故步自封,结果必然是一叶障目,不见泰山。作者又引用姜亮夫先生的话:“登高望远,你才会知道世间学问的博大,自己的渺小,没有任何理由骄傲。”(《记忆中的水木清华》)面对学术,学者理想的状态应该像傅璇琮等先生那样“学问既深,义气自平。”作者赞美这样的状态,亦追随前辈的风范。

  基于这样的认识,作者认为,做学术研究最重要的是有学术品格。在这本书中,作者对师长们严谨的学术态度、扎实的文献基础、恢宏的视野、高度的文化责任感、坚强的毅力等不厌其烦介绍。介绍姜亮夫先生,写其临终前对学生的“最后最高要求”,令人感佩不已。记录叶嘉莹先生之论:“如果说实践是检验真理的唯一标准,那么真诚则是追求真理的重要途径。做人做事要真诚,学习钻研要真诚。真诚是做人的重要标准,古代这样,今天也是这样。”彰显出叶先生修辞立诚的风范。而记叙罗宗强先生指导作者写作学年论文的详细经历,则让我们看到罗先生一丝不苟、严谨到近于苛刻的程度的形象,而罗先生的学术品格也呈现在我们眼前。尤为令人感动的是,作者专门为既没有显赫的家世与名声,也没有令人瞩目的成就的社科院文学所图书馆主任汪蔚林先生作传,表彰其甘于奉献、勤勤恳恳,以专业的精神服务文学所的学者的事迹。在作者的眼中,学术分工并无高下之别,敬业的精神都值得人尊重。

  其次,维护学术的尊严就要求学术研究本身不俗。作者在《记忆中的水木清华》中特意援引王国维的话:“大抵学问常不悬目的而自生目的,有大志者未必成功,而慢慢努力者反而有意外之收获。”作者阐释说:

  王国维先生就是想告诉学生,做任何事情都不要有太强的功利性和目的性。正如陈寅恪先生所说:

  “士之读书治学,盖将以脱心志于俗谛之桎梏,真理因得以发扬。”

  又在《从师记》中引用钱穆的话:

  我生平做学问,可说最不敢爱时髦或出风头,不敢仰慕追随时代潮流,只是己性所近,从其所好而已……世局有变,时代亦在变,三年五年,十年八年,天地变,时髦的亦就不时髦了。所以不学时髦的人,可不求一时群众所谓的成功,但在他一己亦无所谓失败。

  作者高度认可这些说法,并且身体力行,其学术研究,不务空言,言必有得,往往能够从文献的细枝末节中发现历史的某些真相。而其对当下学子攻读博士学位的目的,也提出自己的看法:

  通过三年的专业学习,我们的学生真正了解到中国文化的博大精深,无论从事什么工作,都会有益处。开卷有益,没有白费的工夫。重要的是要阅读,要有积累,不能有太强的功利目的。

  学术不仅不是追求世俗利益的工具,甚至学术本身并不带有目的,是无用之用。

  再次,维护学术的尊严要求学术研究者能够做融通的学问。钱穆在《中国文化与中国文学》中说:“欲求了解某一民族之文学特性,必于其文化之全体系中求之。”学术如果格局太小,很容易造成盲人摸象的局限。只有将局部放到整体中考察,才能真正发现局部的特征与意义。作者接受众多名师的亲炙,提出学术不能流于琐碎饤饾,支离破碎。其认为学术研究中的文学研究应该遵循刘知几《史通》中提出的才、学、识三者并存的原则,并阐释说:“才就是艺术感受,学就是文献基础,而识则是理论素养。”而当下有些研究,“仅就某一点而言,似乎有一得之见,但是,倘若通盘考察,就不是那么回事了”。(《好诗不过近人情》)这样的研究,是不足为观的。相反,作者赞同这样的研究:“也许他们所研究的对象可能是一个很小的题目,但是在这课题的背后,你却感受到坚实厚重的学术支撑。”(《好诗不过近人情》)这些观点,正是师长们对作者耳提面命的结果。罗宗强先生教导说:“工夫要扎实,但不要钻牛角尖……思想还是开阔些好。”(《从师记》)姜亮夫先生在古籍整理专业研究生培养方案中说:“不要培养电线杆子式的专家,而是粗通中国文化的学人。”(《从师记》)在“最后最高要求”中提出:“培养自己‘普照’整个专业与中国全部文化史的能力”“不做支离破碎的学问。”(《记忆中的水木清华》)曹道衡先生起草的《先秦两汉文学博士生培养计划》提出:“应强调史料和作品本身,坚决反对空谈、人云亦云及发奇谈怪论。”(《从师记》)作者就硕士论文求教于魏隐儒先生,得到的答复是不赞成写空洞的诗文评类的文章。傅璇琮先生提出:

  学术著作,包括社会科学与自然科学,应该似一级一级的楼梯,要扎实,便于扶着向上,使人能“更上一层楼”,以便“欲穷千里目”,而绝不能是用花纸包扎的虚阶,看起来颇能目迷五色,但一踏上,就会使人跌下,害人不浅。(《斯人已逝,德音未远》)

  受到众前辈的影响,作者也特别重视学术中研究资料的编纂,也多次介绍前辈学人在这方面的贡献,又现身说法,启人深思。

  学术之外,《从师记》这部书带给我的感动,是作者与众师长之间的情感。毫无疑问,作者对书中所介绍的师长怀有深深的感激,在《引言》中,作者写道:

  在我过去四十多年的求学经历中,老师们的影响既广且深……我很景仰他们,也很感念他们,很希望有更多机会将这种感念之情表而彰之。

  将众多师长的人格风范与学术成就记录下来本身就是情感的表达。而且,读者很容易发现,作者在很多篇章中都使用“感念”“感佩”这样的字眼,看得出作者是一位很容易动情的人。他在昆明偶遇魏隐儒先生时,表现得“喜出望外”(《“小室无忧”》),对于王继权先生的帮助,作者心存感激,“小子何德何能,竟能得到王老师常年的垂青,实属不易。”(《来谕惓惓,亲如促叙》)然而,我们又很容易注意到,作者在表达情感时却并不热烈,而是点到即止。

  同样的情况,也发生在众师长的表现中。姜亮夫先生对清华大学及清华导师有深厚的感情,因为作者来自于清华,特意将其召至家中长谈。姜亮夫先生深情回忆在清华的学习与生活,言语中充满无限怀念与感激,“姜老经常感叹说自己曾在多所大学任教,再也没有遇到清华这样的好学校了”(《记忆中的水木清华》)。然而,姜亮夫先生直接的抒情并不太多,谈得更多的还是清华导师的学术与对其教导的经历。

  我想,这大概就是学者表达情感的方式,深沉而内敛。作者报考曹道衡先生的博士,是通过傅璇琮先生介绍的。曹道衡先生在病榻前告诉作者,他无意中翻出了当年傅璇琮先生当年的推荐信,并说出院后找来送给作者作纪念,后因曹先生去世而未能如愿。这是一件非常小的事,但从这件事中我们看到曹先生与作者情感之细腻,以及对于师生、同道间情谊的珍视。作者与众师友的交往,因学术而结缘,其淡如水,而这也正是众师友平时待人接物的态度。傅璇琮先生嘉惠学林,助人无数,在学界影响甚大,然而其八十岁大寿的庆祝场面冷清异常,因为傅先生事先约法三章,不允许大事铺张,这正是本色学者的处世之道。

  作者笔下的师长及作者自己,往往将对自己帮助与教导的母校、师长的感激当成自己宝贵的人生财富,将之作为一种精神传递给后人。姜亮夫先生曾很庄重地对刘跃进先生等人说:“清华导师也是你们的祖师,要不辱使命。”对学校的热爱、对老师的尊重与回报,最重要的,不是口头的称颂,也不是平日里的嘘寒问暖,而是将学校与老师的良好的风气传承下来,发扬光大,影响一代代学子,斯文不坠。有感于此,作者自己对教师这个职业也有明确的要求:“如今,我也是一名老师,也要像王老师那样,努力工作,培养学生,多出成果,这也许是对王老师的最好回报。”(《来谕惓惓,亲如促叙》)事实上,除此之外,作者还利用社科院文研所的平台及个人的影响力将年轻的学者组织起来举办读书会等活动,指导年轻学者,促进学术的繁荣。作者认为:“我现在依然持有这样的看法,一个年轻学者,能够得到前辈的扶持,确实会影响一生。”至于这本《从师记》,更是将师长所授与自己的心得毫无保留地贡献给学界,嘉惠学林,功莫大焉。我想,作者是将自己对师长的感激转化成了另一种形式,变成了指导、提携后进的动力。学术人的温情,大概就是通过这样的方式一代一代传递着吧。

  作者在《记忆中的水木清华》中写道 :

  水有源,树有根。一个人能走多远,要看他与谁同行;一个人有多优秀,要看他有谁指点;一个人有多成功,要看他有谁相伴。

  《从师记》这部书,从某种意义上讲,就是指点、陪伴我们这些后学在学术道路上前行的无声导师,也是直观展现学术的尊严与温情的舞台。我们感动于刘跃进先生勤勉好学的精神,羡慕其受教于众多饱学之士,更感激其金针度人。薪火相传,此之谓欤?

  (作者系文学博士,南通大学文学院教授, 南通大学诗学研究中心主任。)

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