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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）

洪学智率“抗大”师生进行“敌后小长征”******

　　作者：胡遵远（安徽省金寨县干部学院）

　　1940年11月，洪学智奉命率“抗大”总校华中派遣大队奔赴苏北抗日前线。一路上，洪学智和战友们冲破敌人重重封锁，跨越晋、冀、鲁、豫、皖、苏6省，最终于1941年4月胜利到达江苏盐城新四军军部，全队无一减员。洪学智领导的此次行军，受到新四军刘少奇政委、陈毅代军长的高度赞扬，被华中抗日军民亲切地称为“敌后小长征”。

　　出任“抗大”四团团长

　　1936年5月，为迎接即将到来的抗日战争，中共中央决定以中国工农红军学校为基础，创办中国人民抗日红军大学。1936年6月1日，西北抗日红军大学（简称“红大”）举行开学典礼。1937年1月20日，“红大”随中共中央机关迁至延安，改称为中国人民抗日军事政治大学，简称“抗大”。

　　1939年7月，“抗大”总校、陕北公学等5000人在副校长罗瑞卿带领下迁往晋东南抗日根据地(太行根据地)。为了便于行动，“抗大”总校原大队、支队、学员队，依次改称为团、营、连。洪学智当时是三大队副大队长（大队长是刘忠）。“抗大”总校从延安出发时，刘忠被调往冀东，洪学智所在的三团(即三大队)改为四团，由罗华生当团长、洪学智当副团长。

　　7月9日，四团奉命从蟠龙出发，经延川、清涧、绥德、米脂，到了佳县，在那里渡过了黄河。过黄河后，四团山西兴县罗峪口，进入阎锡山部队的控制区。洪学智率队一面警戒，一面迅速前行，用两天时间到达白文镇，然后继续东进，在八路军三五八旅部队的护送下翻越了吕梁山、渡过汾河，来到太原以北的阳曲地界，前面就是同蒲铁路。日伪为防止八路军往来，沿铁路线建立了一条严密的封锁线。通过封锁线前，护送部队将敌人的兵力配置和活动规律“摸得一清二楚”，洪学智根据情报和战友们进行了周密的准备。在八路军交通站的接应下，部队分两批安全地穿越了敌人的封锁线。

　　接受任务，率部前往华中

　　“抗大”总校到达晋东南后，罗华生调到二团，刘忠负责三团，洪学智任四团团长。洪学智在校期间，克服重重困难，坚持理论联系实际，带领同学一面学习一面斗争。百团大战期间，日军对晋东南发动多次大“扫荡”。抗大三团在冀中坚持办学很困难，于是又返回了总校。

　　不久，洪学智接到上级命令：为加强“抗大”各分校工作，“抗大”总校决定把三团干部分成两部分，一部分编为山东干部大队，由聂风智任大队长，前往山东抗日根据地加强一分校工作；另一部分编为华中干部大队，张兴发任大队长，由洪学智率领前往苏北，和当地的新四军会合，共同创办“抗大”五分校。两个大队的沿途行动，均由洪学智统一指挥。

　　依靠群众，顺利穿越封锁线

　　11月9日，洪学智带着三团（包括华中和山东两个干部大队），从浆水镇出发，准备过平汉铁路向鲁西北前进。此时，日伪军队正通过平汉线南下运兵，沿途防卫森严。洪学智率部一路南下行军，需要越过的第一条封锁线就是平汉路。他根据掌握的敌情，决定把越过地点选在邢台以南的沙河镇，并联络当地游击队派人护送。

　　洪学智率部连续行军140里，于夜间秘密来到铁路附近。在这里，洪学智发现了许多意想不到的新情况：日军为了割断太行根据地与冀南抗日根据地的联系，沿着铁路新挖了一条宽约3到4米、深约4米的封锁沟，在铁路沿线增修了碉堡、设置了哨卡，并派装甲车和巡逻队日夜巡逻。

　　为了安全穿过封锁线，洪学智命令部队在树丛里隐蔽，自己率警卫员在附近进行侦察。走了很久，他发现附近一个村庄有一户人家亮着灯，就悄悄派警卫员过去了解情况。警卫员找来一位老乡，洪学智首先表明自己是专门打鬼子、汉奸的八路军，打消了老乡的顾虑，又向老乡询问附近敌人的情况。据老乡介绍，近来敌人为保证运兵安全，不仅增加了沿线守卫，还对铁路沿线进行“扫荡”；敌人的装甲车大约25分钟经过一次；封锁沟有的地方较浅，在沟内只需搭起一人高的人梯就能穿过。洪学智考虑到有十几匹牲口驮着行李和教学用的书籍，无法通过，又问老乡有没有地方可以直接通过铁路。老乡说离此一公里的地方有一个桥洞，尚无敌人看守，可以过牲口。

　　洪学智立即命令部队利用敌人装甲车巡逻的间隙，进入封锁沟坡下隐蔽，又根据老乡提供的线索，派出侦察员沿封锁沟寻找桥洞。不久，几名侦察员回来报告说：发现了桥洞！洪学智立即对部队进行了部署。在他的率领下，部队很快来到封锁沟较浅地方，按次序跳进深沟，解下绑腿，上拉下推，架起人梯，很快穿过了封锁沟；与此同时，洪学智派出的部分精干战士牵着牲口依次从桥洞穿过，其间遇到敌人装甲车巡逻就立即隐蔽。经过3个小时的奋战，洪学智和部队全部顺利地通过封锁线。

　　机智解决渡河难题

　　安全越过平汉线后，洪学智率领部队一路前行，在当地游击队的护送下，安全穿越70多里的伪化区。部队经过短暂休息，继续向鲁西北行进。不久，洪学智率部从冀南进入山东，来到馆陶县，准备从这里渡过卫河。

　　卫河水面宽约五六十米，水深岸陡，沿河还设有敌人据点。紧靠对岸，有一条公路与河岸平行。卫河是日军割断冀南、鲁西两个根据地的又一道封锁线。由于此前敌人多次和我渡河部队发生战斗，在洪学智率部到来前，敌人已经把沿岸渡口都挖毁了。为防止八路军渡河，敌人还特别增加了汽艇昼夜巡逻。洪学智从游击队的同志处了解到情况后，命令部队在离卫河不远的一个村庄里隐蔽，自己和侦察员经过几个夜晚的紧张侦察、研究，终于选定了渡河地点。

　　渡河前，洪学智准确摸清了敌人汽艇巡逻的时间间隔，又从沿岸党组织处借了几条小船，计算了每条船的承载人数。

　　渡河当夜，洪学智率领部队于晚上六七点钟就赶到登船地点，不久，得到消息：群众仅能提供一个小划子和几只能坐四五个人的大木盆。而且船只凌晨12点钟到1点钟之间才能到达，因船只太小，只能渡人，不能渡牲口。这可把大家急坏了！洪学智临危不乱，认为卫河地处华中和山东抗日根据地的秘密交通线上，两岸干部群众往来频繁，于是一面命令部队隐蔽，一面找来当地党组织负责同志，询问近期是否有其他同志渡河。据当地同志介绍，几个小时后，中共山东分局有一批干部要从对岸某处过卫河。洪学智闻讯大喜，立即率领部队急行军，赶到了山东分局干部渡河地点。经过几个小时的等待，终于从对岸盼来了4条小船。山东到延安的干部渡河上岸后，洪学智立即命部队借船渡河。

　　由于船小，还是不能渡牲口。洪学智灵机一动，向山东分局干部队询问牲口的情况，对方回答说：船太小，他们只好将牲口交给了对岸护送的同志。洪学智立即和对方达成协议——牲口互换。就这样，洪学智率部顺利渡过了卫河。

　　到达鲁西北抗日根据地后，山东干部大队前往沂蒙山区，洪学智继续率领华中干部大队前进。在洪学智的带领下，华中干部大队穿越津浦线，最终于1941年4月顺利到达江苏盐城新四军军部，全队270人无一人减员。洪学智和华中干部大队受到新四军和苏北群众的热烈欢迎，称他们“创造了‘敌后小长征’的奇迹”。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）