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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）

学习实习两不误 “线上留学”他们有了更多选择******

　　疫情时期跨国留学 有人边学习边实习 有人重归国内校园

　　“线上留学” 他们有了更多选择 

　　随着各国疫情防控政策的调整，受疫情影响的留学生群体，终于回归了正常生活。

　　他们有人正忙着办理新的签证，为的是去陌生校园参加毕业典礼；也有人已迅速回归“正轨”，完美融入线下学习；还有人正为过去的线上学习清理积弊，为未来的学业方向做好规划……

　　回望过去三年，特殊的跨国求学过程中，这批留学生也有自己的独特收获。

　　三年“线上留学” 学习实习两不误

　　近来，Mia正忙着筹备申请新的澳洲签证，以赶赴悉尼大学参加毕业典礼。不久后，她将第一次踏入悉尼大学校园，在那里穿上硕士服，戴上硕士帽，告别自己的研究生生涯。

　　Mia本科就读于南澳大学电影学专业。2020年年初受疫情影响，澳大利亚政府规定，禁止持有学生签证的境外人员入境。彼时，正读大二的Mia在圣诞假期返回中国，开启了“线上留学”生活。

　　Mia的每一门课均需要同时参与两种形式的课程：一种是讲座类大课，另一种是20人左右的讨论课。“网课期间，讨论在线上平台进行，讲座类课程的教授则会将课程录制好上传系统，供学生自主观看。直至现在，即使大部分学校已经恢复了线下面授，一些教授仍会沿用当年的录播课程，供新一届选课的学生观看学习。”Mia说。

　　本科毕业后，Mia拿到了悉尼大学一年制的研究生offer。与从前本土学生居多的南澳大学相比，悉尼大学多数研究生来自世界各地。为解决大量学生的网课问题，学校设置了24小时国际热线，对远程服务也进行了显著优化。

　　虽然有部分拍摄课因条件受限无法照常进行，Mia只得换成理论类课程，但其他实操课程，Mia可以在共享屏幕观看导师的演示。有操作困惑时，还可以请求导师远程操控自己的电脑，示范剪辑、特效等。所以Mia觉得“线上留学”进行得颇为顺利。

　　于是，当疫情形势有所变化时，Mia做了一个不同于其他同学的选择：她没有返回澳洲，而是选择留在国内继续上网课，“一是考虑到租房等事宜会耗费额外的时间以及金钱成本，二是对于传媒专业的学生来说，实习经历更重要。”

　　而过去三年持续的“线上留学”，算是给Mia带来了绝佳的实习体验。

　　整个疫情期间，Mia一边完成澳洲的网课学业，一边在互联网大厂进行较长时间的实习。Mia负责的大多是海外运营工作，通过分析公司在国内业务上的成功经验，制定适配海外用户的方案，用英语输出给海外负责市场的同事。除了娴熟的英语，在海外两年半的跨文化经历也使Mia在处理实习工作时较易上手。

　　“我所在的岗位办公时间比较灵活，一般每周到岗3天至4天，有课时我会停下工作在工位上上课，下课后再继续完成实习老师布置的工作。” Mia说，如果课程时间较长，她就顺延自己的下班时间，或用午休时间赶工作进度。

　　学业和实习平衡，需要强大的时间管理能力。Mia每学期至少修读四门课，每门课都需要撰写大量论文。“论文的查重和评审十分严格，一旦写不好可能导致整门课挂掉，还要支付将近3万人民币的重修费，所以要特别认真完成。”Mia说。

　　悉尼时间比北京早两个小时，为避免因时差导致自己错过提交论文的deadline，Mia的手机锁屏上醒目显示着两个时间。由于工作中需要频繁联络身处印尼地区的同事，Mia的手机上也会另外标注雅加达(印尼当地)时间。在三个时区间切换，拥有“双重身份”的Mia忙得不亦乐乎。

　　三年的“线上留学”，Mia折叠了自己的时空，超额收获了专业知识和实习经验。在尝试了海外运营、本土电商运营等实习工作后，Mia确定了今后的就业方向：在海外运营领域深耕。“这三年一边学习一边实习，我看到自己的核心优势：一是作为留学生，有丰富的跨文化经验；二是在实践中，深刻感受到海外市场拓展的可行性；三是结识了很多行业人脉，较易获得内推机会，有利于春招时顺利入职。”

　　为防“自闭” 到手机维修店兼职

　　英国全面放开后，再希恢复了正常的留学生活。由于之前线下课上的积极发言，这个申请季，再希拿到了教授的推荐信，她正在准备申请读研的学校，也开始期待下一段精彩的留学之旅。

　　从再希的住处步行到学校，大约需要15分钟。格拉斯哥地势起伏大，往常去学校上课，再希都要攀爬一座陡峭的山坡，赶到教室时总会气喘吁吁，这也加重了她“早八”上课的疲惫。网课期间，再希省去了大体力消耗，甚至都不必起床梳洗，躲在被窝里、捧着电脑就可以开始上网课了。

　　再希回忆，在网课阶段，教授会将lecture大课录播上传校内系统，供学生自行观看。再希一般会选择在下午时段开设的互动课，而在晚上时段听录播课。那段时间，她的生物钟完全处于昼夜颠倒状态。“下午醒来后参与一节持续一两个小时的讨论课，下课玩玩手机，晚上10点钟左右再开始观看教授上传的lecture，然后写写论文，学习到早晨六七点，再去睡觉。”再希说。

　　幸运的是，教授上传的录播课都有添加字幕，“我会在自己的电脑上安装插件，将字幕翻译成中文，帮助自己理解教授讲述的内容。”此外，再希也可以随时暂停老师的课程，多次观看回放。再希调侃，线上听录播课，能听懂的内容是线下课的两倍，所以她希望录播课永远存在。

　　那段时间，唯一能让再希在早晨醒来的事情，就是补充生活物资。封控期间，再希无法前往超市买菜、购物，一切需要在手机上先预约，提前几天甚至几周，预定某一时间段由超市工作人员配送上门。而那也成了封控期再希与外界打交道的唯一机会。

　　网课期间，由于无法出门聚餐，再希的娱乐时间也基本靠手机打发。“这是我第一次觉得，手机也有玩腻的一天。”来回滑动小小的屏幕，没有任何一个软件能刷出感兴趣的内容，这种生活让再希觉得有些“自闭”。

　　为了充实自己，再希决定前往伦敦实习。在通过投简历、面试等关卡后，再希坐上了火车，辗转6个小时来到了伦敦的住处，可公司却通知她，目前尚未恢复线下工作，线上完成实习即可。

　　为了缓解烦闷，机缘巧合下，再希在伦敦大学学院附近找到了一份手机维修店的兼职。因为时常有中国留学生光顾，开店的印度老板希望可以找中国留学生来“撑住店面”。再希主要负责前台中文客服兼新媒体运营，时常要在店里与顾客面对面沟通，帮顾客和老板扫清语言上的障碍。

　　在这里，再希重新感受到了线下生活的“立体感”，也度过了来英国以来最温暖的一段时光。印度老板会在再希生日时给她准备惊喜，还会把自家做的传统印度美食带到店里邀请她一同享用。下班聚餐后的深夜，老板会在伦敦空无一人的街道上骑半个小时的摩托，把再希送回住处。

　　英国全面放开后，再希也恢复了正常的生活。心血来潮时，她会和男友一起自驾去格拉斯哥郊外看流星、去伦敦参加脱口秀比赛、去爱丁堡做朋友纪录片的主角……由于线下课堂上的积极发言，这个申请季，再希拿到了教授的推荐信，她正在准备申请读研的学校，也开始期待下一段精彩的留学之旅。

　　为和同学线下交流 决定交换回国内大学

　　李屹染目前正在美国一所公立大学读大三。而过去，她曾因为疫情选择过“曲线”留学，即交换回国内，以国外网课+国内线下学习的模式，完成学业。疫情下，这段特殊的“中美切换”留学经历，李屹染觉得很珍贵。

　　“大一开学，还没来得及经历校园生活，就直接上网课了。”那段经历，李屹染历历在目：因为网课不受时间地点束缚，起初的一个月，她住在海口，有电脑就能上课，这让她感觉很自由。“有一部分课程是录播，可以随时看，其余的是直播课，到点上就可以了。”李屹染习惯每次把录播课攒到要做作业前一起看，可以连续看好几节课。

　　渐渐地，“打开电脑是学校，关上电脑就是家。”李屹染有些抵触这种“真空”的学习环境。“大部分时间都是家里留学，又因为我们都是小班教学，没有太多的中国课友，一开始也不太会和美国同学社交，感觉自己就像是一匹孤狼在学习。”

　　“小组作业，同学们大都不太情愿说话，也不愿意开摄像头，只有一个名字摆在线上会议屏幕上，一两个人张罗作业，其他人能闭麦就闭麦。”这样的情况让李屹染感到完全和外界“零交流”。“我和大学同学都是网友，很渴望和真实的他们进行线下交流。”于是当李屹染看到学校开始留学交换报名时，她果断报名，到北京的一所高校留学半学期。

　　美国学校当时给选择交换的学生两种选择：完全(中国)线下上课，或者美国网课+中国线下。她选择了后者——在国内大学完成两门课程，在线上完成其他课程。“我所就读的这所高校心理学很出色，我报名了社会心理学，还有一门是艺术类课程电影赏析。”

　　于是，李屹染开启了“中美切换”的留学模式：她和室友以留学生身份住在昌平校区的学校宿舍里，每天乘坐学校的班车到市区上课，晚上回到宿舍，8点打开电脑链接美国课堂。虽然在学费上有点“不划算”，但这次交换，给了她体验中美大学不同教学文化的机会。

　　国内校园给了李屹染期待已久的校园体验。这段交换经历，李屹染觉得很珍贵：“上高中时，摆在面前的是要么出国，要么高考。而这个特别的经历让我体验到了自己没有选的路到底是什么样的，我觉得很有意义。”

　　在国内自建“留学空间” 度过“没有上午”的一年

　　回归正常的线下学习生活后，雨文在校园里偶然碰到了自己的政治学科教授，一番面对面地沟通后，雨文不但解决了积攒已久的困惑，还获得了宝贵的建议，调整了未来的专业方向。

　　随着2020年全球疫情暴发，美国校园采取线上同步网课教学模式。尽管有少部分中国留学生为了抵达校园选择辗转到第三国入境，但考虑到疫情的严重性，雨文还是“随大流”，决定在中国的家里“线上留学”，以完成第一学年的学业。

　　2020年开学前，考虑到线上留学的昼夜颠倒会影响到家人的正常生活，于是她和几名同样需要“线上留学”的好友一起租了个房子。暑假末，她和朋友们一起忙活装修。9月一开学，四个人一起搬进了亲手打造的“留学空间”。

　　开学后，雨文开始在北京的晚间，上美国的早课。每晚8点开始上课，下课后并不能马上休息，她要继续写论文、交作业，和美国同学跨时区完成小组作业，在后半夜甚至是天亮去睡觉。睡到中午11点起床，是雨文第一学年的常态。“没有上午，下午除了准备晚上的课程也做不了什么，所以感觉每天都过得很短。”雨文一度感觉很煎熬，“很难保证有一个规律睡眠和固定的学习状态的话，也没法把生活规划得很好。”

　　大二这年，雨文终于回到了真实的校园：在校园里邂逅丰富的留学生活；和同学在图书馆里完成小组作业。她的主修课程之一是数学，“因为之前一年，很多数学课不提供线上直播，所以就没法选课。”回到校园，雨文才上了第一节线性代数课。

　　一天，雨文在校园里偶遇了政治学科的教授，聊到自己在一门课上的线上经历：这所学校的人文课程很多是为美国政治系统设计，政治学科设置更偏向于对未来在联邦政府工作的学生，作为国际学生，她对课程的设置、关注点和观点存在困惑。“老师非常耐心，他建议我考虑把研究重点换成亚洲问题研究。”雨文觉得自己非常幸运：“这次偶遇的交谈让我调整了更适合自己的专业方向，线下面对面的交流氛围是线上很难实现的。”

　　与此同时，雨文认为线上留学网课也给她带来了经验的增长：一方面，隔着屏幕上课，压力会有点大，很难确定自己的真实水平，也不了解同学们都听懂了多少；另一方面，雨文也明白，网课帮助她相对顺利地拥有了课堂展示和演讲等必备技能，“尽管线上课程有大家注意力不聚焦的问题，但这也给发表意见提供条件。做展示时，我可以写好文字内容，网课让我有充足的时间背诵稿件，在线上会议上点击‘举手’，心理压力不会太大，促使我在大一上网课的这一年养成了在课堂上多做分享的习惯。”

　　(文中受访者均为化名)

　　文/本报记者 张知依

　　实习生 王伊朵 孙显龙

　　供图/受访者 统筹/林艳 张彬

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）