翁红明在讲解电子运输理论。田春璐摄
人物简介：
翁红明, 出生于1977年, 如今是中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室的研究员, 同时也是博士生导师。其主要 在于凝聚态物理计算方法以及程序的开发, 还有新奇量子现象的计算研究, 所获成果被选入2015年度中国科学十大进展, 以及英国物理学会的《物理世界》2015年度十大突破, 另外也被选入美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等等。
研究员翁红明, 在中科院物理研究所也就是以下简称的“物理所”那些年轻人当中, 是称得上小有名气的一位。就在才过去不久的2022年, 他凭借在数学物理学领域之内的杰出贡献, 拿到了第四届“科学探索奖”。
在国际计算凝聚态物理研究范畴内, 翁红明收获成果甚多。最为众人所赞誉的, 是他跟同事们一同合作, 首次于固体里观测到外尔费米子以及三重简并费米子的准粒子。这属于国际上物理学研究的关键科学突破, 对于拓扑电子学以及量子计算机等颠覆性技术的问世有着极为重要的意义。
自由思考、厚积薄发，真正对人类文明有所贡献
1928年, 英国的物理学家保罗·狄拉克提出了能描述相对论电子态方程的狄拉克方程, 1929年, 德国科学家赫尔曼·外尔指出, 在质量为零的情况下, 狄拉克方程所描述乃是一对相互重叠的、有着相反手性的新粒子, 也就是外尔费米子, 这种奇异的粒子带有电荷, 却不存在质量, 所以具备确定而独特手性（此指一个物体无法与其镜子中的影像相吻合, 就像我们的双手, 左手与右手是相互映照的镜像, 然而却无法重合）。
然而, 过去了80多年, 科学家并未在实验里观测到外尔费米子。到2015年1月初的时候, 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, 从理论方面预言了在属于一批材料代表的砷化钽中存在外尔费米子。在此之后, 这个理论预言通过实验得到了进一步的验证。
研究中, 翁红明作用至关重要, 他受1965年发表的一篇实验文献启发, 经第一性原理计算 , 初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料或许是无需调控的、本征的外尔半金属, 这类材料可合成, 无磁性, 无中心对称, 是实验制备、检测都极为便捷的绝佳材料。
翁红明讲, “这一发现存在难度, 于众多材料里寻觅合适对象如同大海捞针, 得对外尔费米子以及材料物理特性都拥有不少见识才行。”。
在被发现外尔费米子的一年之后, 翁红明以及他的同事们还有了更进一步的“预言”, 那就是: 在一类有着碳化钨晶体结构的材料当中, 其实存在着三重简并的电子态。
2017年6月, 这个新预言是被实验证实的, 在此之中, 三重简并费米子是首次得以被观察到的。这是物理所科研团队, 于拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后, 在拓扑物态研究领域获取的又一回重要突破, 进而引发国际物理学界产生广泛关注。
成绩是由多年的深入钻研、不断积累而得来的。翁红明对于在物理所工作的那段经历满怀享受之情, 他表示: “这和荣誉并无关联, 我寻找到了更能引发自身兴趣、更可进行深度探究的研究领域以及方向。”。
翁红明所喜欢的学术氛围, 是那种能够自由思考, 且能厚积薄发的氛围, 他所追求的并非是多去发表文章, 而是能够朝着科学高峰去攀登, 并且真正地对人类文明产生贡献。
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。
物理学一般被划分成两大类, 分别是理论物理与实验物理, 由理论物理借助理论推导和公式推算而得出的结论称作“预言”, “预言”唯有经过实验验证继而才能够成为被国际公认的科学事实。
于翁红明而言, 他连续获取的几回重大发现, 全都离不开跟同事们的全力协作, 这, 亦是他搞科研始终格外看重的一点。
翁红明表示, 理论预言、样品制备以及实验观测, 这三个环节之中缺少任何一个都是绝对不行的。在当下科学领域细分程度极为高的状况之下, 科研仅仅依靠一个人或者一个小组的力量是远远不够的。当存在重要任务目标时, 我们几个小组进行十分紧密的合作, 在理论环节、样品环节以及实验环节等方面达成了环环相扣、毫无缝隙的对接。
在多数人的想象里, 理论物理学家的活儿, 是每日独自默默在稿纸堆中运算推理, 接着坐着静静思索、灵感突现。
翁红明觉得, 计算推演确实得做, 思考分析同样不能缺, 然而跟同行们的交流也是相当重要的。他每日上班最先做的事便是查看并知晓国际上最新的科研进展, 接着进行分析、思考、计算, 随后将自身的想法与同事们交流。“好多时候, 我的某些想法, 或者说忽然出现的一些灵感, 实则都是在思考、交流以及工作的进程当中产生的。”。
“发现三重简并费米子”这个成果, 是源自翁红明, 以及石友国、钱天这两位同事, 在一次喝咖啡的时候, 所产生的思想碰撞。
在中国科学院物理研究所的那间咖啡厅, 于学术领域拥有很高声誉, 不光是由于那里的咖啡味道颇佳, 而且是因常常会有从事科研活动的人员聚集在这畅所欲言地谈论科学话题, 各抒自己的见解, 就在这般的交谈过程中, 灵感常常如同火花四溅般涌现。
和众人相同, 翁红明、石友国及钱天在工作之余也偏好于到咖啡厅进行相聚。翁红明若有新的想法便会在第一时间告知他俩。石友国与钱天在实验进程当中倘若有新的发现或者所存在的疑惑, 同样也会在第一时间反递给翁红明。
翁红明讲道, 在闲聊期间, 能够去交换信息, 我们的交流是全然敞开的, 毫无保留地致使大家知晓彼此做了什么。
翁红明向记者讲, 于科研之途, 自身而言极为珍视的成功窍门有两个方面, 一方面是留意总结以及积累, 另一方面是和他人多作交流。
翁红明表示, 当前, 我致力于开展基于大数据以及人工智能的凝聚态物质科学研究, 实际上, 这也是基于两点予以考虑, 原因在于每个人的知识积累都呈现于这些数据里面。
做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题
1977年, 翁红明于江苏泰兴一户平常人家诞生, 他的双亲皆是农民, 家中还有一个姐姐。
从初中起, 翁红明头一回接触物理, 自那以后就深陷其中。翁红明讲: “物理使我对周遭的世界拥有更深入的知晓与认知。”。
最为出色的教师为兴趣, 翁红明对物理怀有的热爱之情以其为引导, 使他推开了物理科学这一门户的大门。
1996年, 翁红明参与高考, 于填报志愿之际, 他毫无迟疑地把所有征集志愿填为了物理, 进而, 他顺遂获批被南京大学物理系予以录取。
有个叫翁红明的, 在南京大学的物理系, 针对凝聚态物理领域, 展开相关知识的学习与研究, 这一学, 居然长达9年, 一直学到博士毕业, 之后, 转而前往日本东北大学金属材料研究所, 从事博士后研究, 主要研究方向为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。
翁红明说要转到计算方法以及程序的发展之上, 这属于凝聚态物理界里一条奠定基础且具核心竞争力的方向。他还讲倘若想于该领域获取长远发展, 那就得在这个方向存有专门的积累。于他的认知里, 沉下心来探究关键的基础科学难题, 相较于做一些“短平快”的研究来说更具意义。
想归想理论物理学家排名，但真正下定决心理论物理学家排名物业经理人，翁红明也经过了一番纠结。
他直言声称, 当转向一个更为基础的方向时, 这也就意味着, 在往后的几年, 甚至是比几年还要更长的时间之内, 都需要能够忍耐得住坐冷板凳的状况, 所以, 务必要做好思想方面的准备, 去开展一些具有积累性质的工作。
2008年，翁红明的人生又有了一次重大转折。
那一年, 身为物理研究所研究员, 同时还是博士生导师的方忠前往日本进行访问交流, 翁红明与他展开了深入的交谈, 还进行了讨论。