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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）

东西问·解码兔年 | 赵燕林：千年壁画“三兔共耳”缘何闻名中西？******　　编者按：　　“万物迎春送残腊，一年结局在今宵”。中国传统的兔年春节将至，历经疫情考验的人们心怀希冀。自2023年1月18日起，中新社“东西问”专栏特推出“解码兔年”系列稿，探究春节文化、“双立春”等的意涵与影响。

　　中新社敦煌1月20日电题：千年壁画“三兔共耳”缘何闻名中西？

　　——专访敦煌研究院副研究馆员赵燕林

　　中新社记者丁思

　　临近中国农历兔年春节，萌态可掬的兔子造型层出不穷。中国敦煌莫高窟壁画中的“三兔共耳”图存世千余年，绘制了共用三耳、循环追逐的三只兔子，这或许是世界上最与众不同的兔子造型。这一图案，也出现于巴基斯坦赤陶浮雕、叙利亚的多色陶瓷、欧洲教堂彩绘玻璃，乃至一些西方现代建筑中。

　　“三兔共耳”的创作源起是什么，有何寓意？为何能在中西广受认同？敦煌研究院副研究馆员赵燕林近日就此接受中新社“东西问”独家专访。

视频：【东西问】赵燕林：千年壁画“三兔共耳”缘何闻名中西？来源：中国新闻网

　　现将访谈实录摘要如下：

　　中新社记者：目前，现存于敦煌莫高窟壁画中的“三兔共耳”图案有多少个？它们的造型、纹样有何不同？

　　赵燕林：“三兔共耳”的装饰图案广泛分布于古丝绸之路沿线的亚欧大陆各地，目前已知该图案年代最早的实例存于敦煌莫高窟壁画中。从时代分布情况来看，壁画中“三兔共耳”发端于隋初，流行于初唐和中晚唐时期，最终消亡于五代。

　　莫高窟共发现有20个洞窟绘制有这一图案。其中，17个绘制在洞窟藻井图案中，4个为天宫栏墙装饰图案，还有1个绘制于藻井垂帐纹，共出现22处，隋代洞窟占比最多，共9幅。

　　总体来看，隋代初期此类图案尚显生涩，而至隋代中晚期则极尽繁华，第407窟“三兔共耳”藻井图案被认为是该纹样的杰出代表，也是大众最为熟知的一幅。

莫高窟第407窟“三兔共耳”藻井图案。敦煌研究院供图

　　“三兔共耳”的图案主体构成呈圆形，三只兔子以等边三角形均匀分布其中，两两共用一耳，呈顺时针或逆时针方向旋转奔跑、相互追逐，首尾相接，动感十足，造型优美。早期图案中的兔子，以白色居多，唐代逐渐出现了黑色、灰褐等色。

　　中新社记者：该图案为何是三只兔子？有何寓意？

　　赵燕林：“三”在中国传统文化中，有着特殊寓意。《道德经》讲，“一生二，二生三，三生万物”，三只兔子有往复循环、繁衍生息的涵义。“三”又与佛教涅槃思想吻合，三兔像是“前世”“今生”与“来世”，有“循环”“轮回”之意。

　　同时，古人眼中，“兔”的内涵也很丰富。西晋张华《博物志》卷四《物性》中说：“兔舐毫望月而孕，口中吐子。”明代徐树丕在《识小录》中云：“俗曰：兔无雄，望月而生也。”古人认为世间所有兔子都为雌性，只有月亮中的兔子为雄性，加之兔子繁殖能力极强，自古便成为多子多福的象征。西晋傅玄《拟天问》曰：“月中何有，白兔捣药”，又说：“月为阴水，白兔之形”。古人认为月是“阴水”，还是白兔的化身，故《隋书·天文志》说：“月为太阴之精，以之配日，女主之象也”。所以，藻井图案中兔子的形象，也有“月神”与“阴水”的意涵，是“以水克火”的延展。

　　另外，汉魏以来，图谶瑞应思想极为流行，有着向朝廷进献“祥瑞”的传统。白色的鹿、兔子等世间稀有罕见，是吉祥、祥瑞的象征。经过魏晋南北朝战争，隋初人口相对退减，多子多福、生生不息成为普通民众朴素的期盼。藻井是莫高窟洞窟中最为核心的位置，将“三兔共耳”图案绘制在最中央的藻井中，也是寄托了洞窟功德主们的美好愿望。

莫高窟第302窟“三兔共耳”栏墙纹，这是目前已知该图案年代最早的实例。敦煌研究院供图

　　中新社记者：“三兔共耳”有何源起，其创作手法有何特点？

　　赵燕林：研究发现，“三兔共耳”图案与中国古代传统文化纹样十分接近，例如出现在中国新石器时代的彩陶和玉器上的类似装饰图案，在春秋战国时期的铜敦盖、漆器上出现的三兽纹等，最为突出的是汉代瓦当上的三雁纹，以及画像石上的三鱼共首纹等。

　　其创作手法是中国传统的“共生”，即将两个或者两个以上相同造型元素的相同部分叠加重合在一起，在构成新图形的同时，不破坏单体结构的完整性。中国历代纹样作品中，有大量的共生图案，内涵也多与生命繁衍、祈福相关。

　　“三兔共耳”的“共生”创作手法也体现着中国传统宇宙观。中国古人重视天文，有星象崇拜，“三兔共耳”有自秦汉以来“三圆三方”宇宙模型的影子，即由中心三个圆外切三个正方形的叠涩构架而成，体现着天圆地方、天人合一的哲学观念。

莫高窟第305窟“三兔共耳”藻井图案及其“三圆三方宇宙模型”结构示意图。敦煌研究院供图

　　中新社记者：“三兔共耳”的传播路径有无定论？该图案为何也在西方社会受到认同？

　　赵燕林：敦煌是古丝绸之路的枢纽城市和商贸文化重镇，世界四大文明和三大宗教在这里相会，不同民族与文化交流交融是丝绸之路沿线地区的重要特征。存世最早的“三兔共耳”图案正是出现在敦煌。

　　学界多认为，这一图案是从中国自东向西传播，其以古代中国的传统文化为渊薮。有部分学者猜想其源于中原，后从蒙古帝国西征时，从敦煌沿丝绸之路同时向蒙古国、印度、中亚各地传播，后从中亚、西亚向非洲的埃及、欧洲各国传播。也有学者提出，是战争把它带至西方社会。

　　该图案究竟源于何处，缘何被带至西方？目前尚无定论，但有一点可以确定，世界很多民族都有月亮当中有一只兔子的传说。

　　随着时间演变，“三兔共耳”出现在伊斯兰圆章模印玻璃、阿富汗的金属盘、伊朗的托盘、科威特的瓷砖画、德国教堂的钟表、英国教堂的玻璃窗上，成为当地宗教、文化与民众日常生活中的图饰，沿用至今。

巴基斯坦斯瓦特赛杜沙里夫遗址“三兔共耳”浮雕(9—11世纪)。采自《三只野兔的神奇旅程》。受访者供图

　　该图案对于西方民众意味着什么？一些西方学者做了调查，甚至专门有团队出版了《三只野兔的神奇旅程》等研究文集，他们认为“这幅图具有神秘的力量”，能够为人们带来无限遐想和吉祥的寓意。由此看来，无论是中国还是西方，人们对艺术魅力的认同与对生活的美好祈愿是相通的。(完)

　　专家简介：

　　赵燕林，甘肃省甘谷县人。敦煌研究院考古研究所副研究馆员。在《敦煌研究》《自然辩证法研究》《艺术设计研究》等期刊发表论文20余篇，出版著作3部。主要研究领域为中国传统文化及石窟艺术，在《西北民族大学学报》(哲学社会科学版)、日本《比较民俗研究》等期刊发表“三兔共耳”相关研究论文5篇。主持国家社科基金项目、甘肃省社科规划一般项目等研究课题4项，参与国家社科基金重大项目、国家社科基金冷门绝学团队项目、国家社科基金一般项目等多项课题基金。

　　（文图：赵筱尘巫邓炎）

[责编：天天中]

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