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)
唐风渡鲸涛 真心鉴真情******
作者:吴为山(中国美术馆馆长)
有史以来,求法传法的中国僧人前赴后继,代代不穷。他们艰难跋涉于漫天黄沙、皑皑雪山,辗转漂流于碧波万顷、惊涛骇浪,用生命和信仰铺就了人类精神和文明交流互鉴的大道。东渡日本传法的唐代高僧鉴真,正是其中的代表。
鉴真像 吴为山/作
一
鉴真俗姓淳于,公元688年出生于江阳(今江苏扬州),14岁时出家,46岁成为一方宗主,持律授戒,名满天下。733年,日本僧人荣睿、普照僧慕名来到扬州大明寺,恭请鉴真赴日“为东海之导师”。
鉴真被日本僧人请法的真切意愿感动,慨然应邀,翌年初夏即欲启程,却因行动泄密未能成行。同年,鉴真率众再次举帆东航,惜渡船被风浪袭毁而迫返。其后第三、四次东渡又连遭失败。748年初冬,鉴真第五次东渡,竟被暴风从东海吹到海南岛。返途经过端州时,日本弟子荣睿病故。鉴真哀恸悲切,忧劳过度而致双目失明。眼前世界遁入黑暗,但鉴真不堕其志,传法之心弥笃,以一片精诚感化天地,终于第六次东渡成功,到达了日本九州。此时的鉴真已经66岁。
鉴真将唐代《四分律》和天台教义弘传于日本,为上至天皇下至众僧授戒,奠定了日本佛教的戒律和教法基础。由是起,日本始有正式律学传承。755年2月,鉴真进京(奈良)入东大寺。日本孝谦天皇下诏敕授其“传灯大法师”位,任命他为“大僧都”,统理僧佛事务。759年,鉴真率弟子在奈良建成日本律宗祖庭唐招提寺,后即于该寺设戒坛传律授戒。千余年间,唐招提寺遭遇地震等灾害无数,至今依然屹立,乃日本国宝。据《唐大和上东征传》记载,随鉴真赴日人员中,有专擅各行业的才俊。如精于琢玉者、精于雕塑者、精于镌碑者、精于建筑者、精于医药者,精通书画者亦不在少数。他们将唐代最先进的建筑、造像、医药、园艺等技术传入日本,成就了日本天平时代的精神文化屋脊——“天平之甍”。公元763年5月6日,鉴真于日本奈良面西坐化,享年76岁。鉴真圆寂后,中日两国很多官员、僧人、居士、文人都曾作诗称颂,其不朽之功绩为中日两国人民的友谊史册书写了灿烂的篇章。
二
2019年,时任日本驻华大使横井裕先生邀请我创作《鉴真像》雕塑,以推动中日文化交流,增进两国友谊。我本人表示,愿意向日本东京都捐赠。此事随即得到了日本驻华大使馆、日本外务省、东京都、中国驻日本大使馆以及东京中国文化中心的关注与支持。2022年3月,我与东京都知事小池百合子女士共同签署了雕塑捐赠协议,确定《鉴真像》于中日邦交正常化50周年在东京正式落成。
我曾经创作过不少高僧大德像,如开凿世界艺术之瑰宝云冈石窟的高僧昙曜;在南京雨花台设坛讲经说法而感得天雨赐花的云光法师;乐山大佛的第一代建造发起者海通法师;同样东渡扶桑传法弘道的隐元禅师;才华冠绝却责己綦严的弘一法师;笔墨纸砚因缘度人、慈悲广布的茗山法师、圆霖法师;兴办教育,慈善济世的真禅法师等。
鉴真与他们,既有相同亦有不同。
相同处,他们都是一种精神性存在。鉴真大师的身形,可塑造成一座山、一口钟、一方石,如浑金璞玉,清凉超尘,精严净妙,朴拙中见风骨,以无态备万态。
不同处,鉴真像有独特的个人样貌,也能折射特定的时代风神。先说时代风神。有唐一代,富庶繁华、热情开放、气度雍容、活力四射。城乡内外,宫廷上下,大街小巷,随处可见诗人、舞者、乐师、画家。泱泱中华,处处充满生机动感,以海纳百川的包容姿态透现着蓬勃旺盛的创造精神。如果用一种艺术技法、一种艺术风格来表现唐代,写意无疑是最合适的。因此,我决定用写意的手法与风格表现鉴真身上蕴涵的唐风。但同时,又有一对矛盾摆在了我面前。即:作为一位得道高僧,个人心性的“静”与时代风神的“动”应如何统一?我要做的,是动静有法。
鉴真是律宗大师,从戒律精神入手,最为合适。戒律的本质,不是呆板,而是活泼——让慈悲心活泼,帮助众生身心安乐。戒律,可让人得禅定。红尘泛舟,心在静中。安耐毁誉,八风不动。同为律宗大德的弘一法师曾说:“律己,宜带秋气;律人,须带春风。”鉴真授戒律人,亦如春风。塑其像,“风”可为审美意象,但前提是不能影响整体之“静”。于是,我为鉴真像设计了一个站立船头临海凭风的情境:面对大海风高浪急,大师收视反听,绝虑凝神,如如不动,飘起的宽大袖袍裹挟着浩荡唐风,仿佛海波扬帆,与如山、如钟、如石的岿然身体形成鲜明的对比。
但“风”之于鉴真,绝不仅限于形,更在神!此神,落实在人、在民族、在文化。鉴真是一位地道的中国高僧,长期浸淫于儒家“君子之德风”“风以动之,教以化之”等传统观念氛围,其与佛教体验人间忧苦的菩萨行相结合,使“风”既有现实情境,又有文化濡染,还有佛性真如之映现。此“风”虽动,却源于静,祥和安宁,一派生机,郁郁勃勃。而鉴真渡海的坚忍不拔,实为面对“风”却不改坦然、淡然和释然之境界——思忖向来萧瑟处,是非成败皆为空。这,便是我动静有法的入手处。
再说个人样貌。所幸鉴真大师竟有真实样貌传世!日本奈良的唐招提寺至今保存着千年之前制作的鉴真坐像。其弟子据师尊坐化后形象,用一种称为“干漆夹苎”的技法制成,而该技法也是由鉴真传至日本。我所创作的鉴真样貌,主要以此坐像为参考依据:高凸的山根下,鼻直而宽厚,与广额通连。慈眉如月,双瞳微闭,神态坚定。
整尊鉴真像,躯体雄健伟岸,衣褶单纯厚重,轮廓简约、劲健、洗练、明确。由上至下,没有丝毫混浊,似水银泻地,若顿悟般爽然决然。由下至上,宛攀山登峰,如恪守戒律,步步艰难却步步明确,通过真如本具的智慧而得大自在。于此,即便采用写意手法、写意风格,却在“写”中有意识地保持了一份定和静,如沧桑粗犷在岁月的风剥雨蚀中散尽火气,心正气和,默契于妙。
三
2022年7月20日上午,我所创作的这尊鉴真像永久立在了东京上野恩赐公园的不忍池畔。像高250cm,黄铜铸就。中国驻日本大使孔铉佑、东京都知事小池百合子女士、日本外务大臣政务官三宅伸吾等中日嘉宾共同为塑像揭幕。
上野公园始建于1873年,是东京的第一座公园。园中湖光山色,随处可见苍松翠柏,江户和明治时代的建筑古迹散落其间。除灵秀的风景外,上野公园之美,更在于厚重的历史人文积淀。东京国立博物馆、国立科学博物馆、东京都美术馆、国立西洋美术馆、东京文化会、上野之森美术馆等最重要的文化艺术场所皆云集于此。在这里,可以看到古今并置,体会历史文化的变迁,享受人间闲逸的美好。待到樱花烂漫时节,鉴真大师的道影将在公园中片片“绯红的轻云”映衬下,向世人讲述中日两国的千载友谊传承。
虽于日本传法十年,鉴真大师却从未亲眼见过日本风景。这一次,他走出寺院禅堂,观照着眼前的无边风月与人伦万象。诚然,在大师的法眼中,滔滔浊浪,禅心云水,本非二相,空色一如。而即便洞明世相因缘,他亦始终对众生抱有深情,对万物心怀悲悯,坚定地引领其同升佛国——恰如“不忍池”之名的殊胜。
不忍池,其名称由来众说纷纭,不一而足。但在东方文化中,不忍二字别有深意。当年,佛陀证道后,正是因不忍众生沉沦,不忍众生受苦,不忍众生无明,不忍放弃才住世传法。当年,鉴真大师心怀不忍,才排除万难,鲸涛千里传梵典,不仅点燃了如来教法的明灯,也点燃了自心的明灯,更点燃了此岸、彼岸、今生、后世无数人的心灵之灯。不忍,即菩提,即仁心,即良知。
七月,正值莲花盛开。不忍池中碧波潋滟,荷叶田田,无数莲花接天映日,香远益清,亭亭净植。莲花是佛教圣物,乃“污”和“净”的统一,喻示出世与入世的并行。在生命怒放的季节,鉴真像立于池畔,背倚莲花净土,面对滚滚红尘。此幕场景,可谓机缘偶合,亦为随缘应化,不正是鉴真大师不耽禅悦清净,以舍我其谁的大无畏勇气跃入尘世而利益众生的象征吗?瞻仰其自若的丰姿,感受其如缕的气息,世人仿佛听闻经诵梵呗、晨钟暮鼓依稀传来,不禁于畋猎恣情的尘寰喧嚣中放缓心驰的脚步。
青山一道同云雨,明月何曾是两乡。中国和日本人民曾以信念和智慧架起友谊的桥梁。今天,鉴真大师再次东渡,依然能够隔海相望欣同风。这位两国千年缘分的见证者,沐浴着时代之清风,撒播着和平之新绿,必将再次唤醒性灵淤塞者。
《光明日报》( 2022年12月23日 16版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)