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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)

北京市政协委员刘清泉:做好中医药世界化顶层设计******

  中新网北京1月18日电 (记者 杜燕)中医药是中华文明的瑰宝。三年来的实践展示了中医药是疫情防控“中国方案”不可或缺的重要组成部分。北京市政协委员,北京中医医院党委副书记、院长刘清泉接受记者采访时表示,疫情三年来,中医药建立起一道非常完善的屏障。中医药做大做强,要自信自立自强自觉,更要建立中医药的国际标准,同时做好中医药世界化的顶层设计。

  建立中医药屏障守护人民健康

  2020年赴武汉并担任武汉首个中医方舱医院江夏方舱医院院长、2022年奔赴上海指导抗疫工作并协助建立中医药抗疫屏障……三年来,作为深入一线指导抗疫的中医医疗救治专家,刘清泉的足迹遍布全国多个省份。

  “中医认为新冠病毒属湿毒之邪,虽然病毒毒株在不断变化,但归根结底的湿毒特征没有改变。”他表示,从疫情开始至今,中医药参加了各种类型的疾病救治和疫情防控,取得了很好的效果,中医药总有效率达到90%以上。

  三年来,中医抗疫梳理出了“三药三方”的方案。他称,中医救治手段是一套“组合拳”,不是单一的某一个方、某一个药,这套“组合拳”和西医的急救技术相互叠加发力,形成了阻击新冠病毒感染危重症的中国特色方案,尤其是中西医结合、中西药并用在救治新冠重症、危重症的临床实践中形成了“中国经验”。

  千百年来,中医药在维护民众健康方面做出了不可磨灭的贡献。刘清泉表示,三年的实践再次证明,中医药屏障的建立,在传染病流行期间对于守护人民的健康能起到非常重要的作用。

  建立中医药标准推动传承创新发展

  中医药学是中国古代科学瑰宝,也是打开中华文明宝库的钥匙。

  “中医和西医是在不同文化背景下形成的两类科学。”刘清泉表示,中医在新冠救治中的表现充分展示了它的科学内涵。三年来,可查的、符合现代循证医学标准的中医临床研究有30多项,纳入的患者约3万人,研究证明了中医对于轻型、中型(普通型)、重型、危重型新冠肺炎患者的有效性,“数据已经为中医医疗在传染病防治中取得的效果发声。”

  在他看来,中医药是中国人民几千年来同疾病做斗争的丰富经验的科学总结,并具有中国文化和哲学强大的基础,形成了与西方医学不同的东方风格。

  《伤寒论》里说“太阳之为病,脉浮,头项强痛而恶寒”,这就是一个科学的诊断标准,同时也形成了“凡正气胜邪,汗出脉静身凉而病愈”标准,实际上这就是中医药针对疾病的一种诊断与疗效判定标准,用现代语言描述就是“指南”“共识”。进入现代社会,中医药标准化应以循证医学的依据作为基础,注重中医特色和优势,探索之路始于20世纪70年代末,发展于20世纪90年代后。

  “目前,中医药已制定的行业标准、地方标准,医院标准等,均为中医药行业的规范化发展打下了坚实的基础。”刘清泉认为,中医诊疗强调个体化,但更多是应该强调“求大同存小异”,因此需要有一个国家标准、国际标准,推动具有深厚文化内涵的中医药传承精华、守正创新。

  加强中医中药基层人才的建设

  新冠病毒感染调整为“乙类乙管”是疫情防控政策的一次重大调整。刘清泉认为,要加强医疗知识的普及,一方面需要尽快让所有医生掌握成熟的新冠治疗的中西医方案,另一方面也要加强对民众对新冠防治知识的普及,从而实现安全、有序、科学的救治。

  他谈到,中华几千年的历史中,中医从来没有离开过传染病的救治。目前,能够真正用中医指导新冠以及常见病治疗的基层医生人数较少。因此,加强基层医疗人员中医中药能力的培训至关重要,“只有把这一道屏障建立好,才能更好地助力于中医中药的发展,才能发挥好中医药的作用。”

  他表示,从2014年起在京津冀地区以及云南、贵州等地送中医药技术,主要是帮助一些基层培训村医,注重培训他们的专科能力的提升,比如有的村医专攻儿科,有的专攻妇科,有的专攻消化,这样在区域内形成一个小的系统,自动形成分诊体系,尽可能覆盖民众各类就医需求。他表示,还将依托北京中医医院,继续摸索,按照强基层、建机制的思路推进中医中药基层人才的培养。

  做好中医药世界化的顶层设计

  十八大以来,中医药“走出去”步入快车道、迈出新步伐。根据国家卫生健康委2022年9月公布的数据,中医药已传播至196个国家和地区;中国与40余个外国政府、地区主管机构和国际组织签订了专门的中医药合作协议,开展了30个较高质量的中医药海外中心、75个中医药国际合作基地、31个国家中医药服务出口基地建设工作;中医药内容纳入16个自由贸易协定。

  刘清泉认为,传统医药是各民族在历史上创造和应用的生命认知及医药技能所构成的知识体系。中医药凝结了中国数千年的医学智慧和精华,科学合理地利用中成药物,配合日常护理,可以让诸多身体不适的症状得到缓解,达到健康的目标。

  中国发挥中医药独特优势,为人类健康贡献了中国智慧和中国力量。“其他国家是否将中医药作用治疗方法来使用,关键是其政府在法律层面上对于中医的医学地位的认可。”他希望,未来中医药能更广泛地融入人们的日常生活,通过科普大讲堂、社区医院基层医生日常的诊疗等途径,把健康知识、健康理念传达给人们。

  他表示,中医药要自信自立自强,更要自觉地应用中医药理论和技术,“走出去”必须要做好中医药世界化的顶层设计。(完)

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