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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）

青少年脊柱侧弯之忧浮出水面******

　　对于不少家长来说，显而易见的近视、肥胖问题受关注较多，而对另一个隐匿性较强的身体危害却关注不多，那就是青少年脊柱侧弯问题。

　　自2019年以来，山东体育学院坚持开展青少年脊柱侧弯筛查与科普志愿服务项目，每年筛查大约1万名青少年学生。期间发现，对脊柱侧弯不了解、甚至刻意回避这一问题的家长不在少数。

　　山东体育学院体育科学研究院执行院长、山东省青少年脊柱健康促进中心主任田雪文近日向中青报·中青网记者介绍，大约3%至5%的青少年存在脊柱侧弯问题，但很多家长直到孩子的脊柱侧弯已经到了较为严重的程度才会有所察觉。严重的脊柱侧弯将给孩子的身体健康造成极大危害，这既体现在生理上，即压迫、挤占心脏、胃肠等脏器的发育空间，影响这些脏器的功能。同时，也体现在心理上，身姿不正的孩子往往会有自卑感。

　　孩子的不良坐姿习惯以及在参与一些可能会造成脊柱侧弯的运动时缺乏预防措施，都会给孩子带来脊柱侧弯问题。田雪文特别提到，近年来，很多家长热衷于让孩子，特别是女孩，学习舞蹈，但因可能存在的训练不科学和预防措施不足的问题，不规范的舞蹈训练导致孩子出现脊柱侧弯的案例也越来越多。此外，一些单侧运动也可能给孩子带来脊柱侧弯的问题。记者之前在采访北京青少年冰球运动时就了解到，由于身体长期单侧发力，青少年冰球选手较容易发生脊柱侧弯。这一现象在青少年长期参加其他单侧运动(如皮划艇、击剑、网球等)时也较为普遍。

　　早在2019年之前，通过设立于山东体育学院的山东学生体质监测中心每年进行的大量学生体质测试工作，田雪文发现，青少年脊柱侧弯问题日益突出。因此，山东体育学院发起了青少年脊柱侧弯筛查与科普志愿服务项目。一方面与学校合作，面向广大青少年开展脊柱侧弯的早筛查、早发现，另一方面，通过向学生、家长、学校科普脊柱侧弯相关知识，提醒学生、家长关注和预防脊柱侧弯。

　　田雪文回忆，早期进行学生脊柱侧弯的筛查工作时，甚至遇到一些家长对此有误解。由于脊柱侧弯的检查需要学生脱去上衣，一些家长对此非常抵触，这主要还是因为家长们对脊柱侧弯及预防缺乏了解。

　　田雪文表示，根据筛查情况看，脊柱侧弯多发于10至15岁的青少年，这也是孩子身体发育的一个高峰期。脊柱侧弯早发现，可以通过脊柱保健操等运动手段进行干预，使孩子的脊柱侧弯控制在较轻范围内，使其尽可能不对身体健康产生危害。而一旦错过早发现早干预的阶段，脊柱侧弯会随着孩子的身体发育不断加重，当脊柱侧弯已经到了较为严重的程度，就只能进行手术治疗，这无疑将大大增加孩子的痛苦。

　　对于进行舞蹈训练和长期参与单侧运动的青少年来说，家长更有必要关注孩子的脊柱侧弯问题和加强预防措施。北京一名冰球教练建议，孩子在参与单侧运动之余，应积极参与一些均衡性运动，如游泳、跑步、体操训练、骑自行车等，以促进身体各部位的全面锻炼、平衡发展。

　　在开展青少年脊柱侧弯筛查与科普志愿服务项目的3年多时间里，田雪文与团队的30多名师生欣慰地发现，随着家长们对脊柱侧弯的了解程度越来越深，他们也会对脊柱侧弯的早筛查、早干预工作越来越关注和支持。从整个社会来说，对青少年脊柱侧弯的问题也越来越重视。2022年，山东省教育厅在山东体育学院正式设立了山东省青少年脊柱健康促进中心。青少年脊柱侧弯筛查与科普志愿服务项目，也入选了国家体育总局群体司组织开展的2022年全民健身志愿服务项目库。

　　青少年脊柱侧弯的发病初期隐匿性较强，却是干预、治疗的黄金期。但目前，国内大多数家长对脊柱侧弯仍缺乏认知和判断，大规模的青少年脊柱侧弯筛查就显得十分重要。田雪文介绍，从山东来说，今年预计对青少年(中小学生)进行脊柱侧弯的筛查人数将从之前的每年1万人增加到5至10万人。并通过制作《青少年脊柱健康保健操》《体态瑜伽还你挺拔身姿》《趣味健身操》《青少年体适能》《极简十式太极拳》《八段锦》等视频，向广大家长和学生传播脊柱健康的科普知识和训练方法。

　　中青报·中青网记者 慈鑫 来源：中国青年报

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）