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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）

物联网产业迸发创新活力******

　　【长镜头】

　　中国物联网产业规模接近3万亿元，企业数量超过8000家。其中，产业代表城市江苏省无锡市2022年产业规模预计达4000亿元，规模全省第一、全国领先。13年深耕物联网产业，无锡何以成功？带着疑问，记者来到无锡一探究竟。

　　1月3日，无锡高新区综合保税区的仓库中，无锡佳利达供应链管理有限公司客服人员吴正阳轻点手机屏幕，一家集成电路公司的报关业务流程很快办理好了。随后，他在电脑键盘上敲入代码指令，只见他身后的几台叉车，在无锡海关物联网设备的监控下搬运货物，一辆载重约10吨的无人驾驶智能网联货车装满货物，从企业仓库途径集散中心、码头，实现全程自动装载和卸货。

　　这是无锡物联网在促进集成电路产业上的一个典型应用场景。2022年，无锡集成电路产业产值突破2000亿元大关，约占全国八分之一，建成完整覆盖集成电路各环节的高新技术产业集群。

　　13年来，物联网产业在无锡逐渐发展壮大，其主要经验就是以产业需求和行业应用为导向。2009年，国务院在无锡部署建设国家传感网创新示范区。截至2022年，无锡物联网产业聚集了3000多家骨干企业，诞生了各类涉及物联网产业的已上市企业80多家和14项物联网领域国际标准。

　　无锡物联网产业发展的第二站，是给物联网企业提供后端市场。10多年来，无锡诸多企业承接的物联网工程已遍及全球60多个国家700多座城市。

　　无锡为物联网企业提供了丰富的应用场景。在新吴区旺庄养老院，每一位入住老人胸前都佩戴着一张智能定位卡，它是老人们的“贴身护卫”。无线定位技术可以获取位置信息，同时与移动护理系统、视频监控联动，老人发生突发状况时，可以一键报警。这是落户无锡的一家科技信息公司在智慧养老领域落地的一个应用场景。

　　更多的企业从无锡出发，为全国乃至全球提供物联网解决方案。在位于无锡惠山区的华中科技大学无锡研究院，中科院院士丁汉主导成功研发一款国产CAM软件——Turboworks。航空发动机和燃气轮机（简称“两机”）中包含大量空间曲面，加工过程稍有偏差，就会导致价格数十万元、上百万元的零件整个报废。作为该类零件加工工艺的载体，目前国内应用的CAM软件均被国外公司垄断。研究院服务两机产业，经过多年打磨，研发出这款从底层原始码开始、自主可控的工业设计软件，为大国重器研发生产提供高质量和定制化服务。

　　智能服装厂和传统服装厂有啥区别？走进位于无锡市东港镇的红豆男装5G智能全连接示范工厂，记者看到，衣料沿着天花板吊挂线有序流转，这头主动“找”操作工开缝，那边齐刷刷“等”自动裁剪。“之前，年产80万套西服，需要工人近1000人，现在仅需600人，且个性定制、团购定制与批量生产可混流自由切换。”工厂负责人潘家祥向记者介绍。

　　2022年，无锡市制造业增加值占GDP比重预计为四成。无锡市规划，在几年之内，帮助全市规上工业企业完成数字化诊断，进行智能制造成熟度评估，遴选一批标杆企业，进行示范推广。

　　物联网被认为是无锡的“产业名片”。“下一阶段，无锡将以‘人工智能+物联网’融合创新为主线，以智能传感、车联网、工业互联网‘一感两网’为主攻方向，着力补强卓越产业链，更高水平建设国家传感网创新示范区，加快将无锡物联网打造成世界级先进制造业集群。”无锡市委书记杜小刚信心满满地说。

　　（本报记者 苏 雁）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）