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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）

中央农村工作会议系列解读③牢固树立大食物观  夯实农业强国建设基础******

　　作者：孙致陆 中国农业科学院农业经济与发展研究所

　　近日，习近平总书记在2022年中央农村工作会议上强调，“保障粮食和重要农产品稳定安全供给始终是建设农业强国的头等大事”，“要树立大食物观，构建多元化食物供给体系，多途径开发食物来源”。这是恰逢其时、意义深远、安澜大局的谋划。大食物观，反映了我国粮食和重要农产品供给能力提升的现实，为加快建设有中国特色的农业强国开辟了新的战略路径。

　　从“粮食”到“食物”再到“大食物观”的转变，既立足于新时期国家粮食安全战略，也是与时俱进的理念创新。一方面，树立大食物观，是保障粮食安全的题中应有之义。要向森林要食物，向草原要食物，向江河湖海要食物，向设施农业要食物，向植物动物微生物要热量、要蛋白，构建可持续、多元化的食物供给体系，把中国人的饭碗牢牢端在自己手中。另一方面，树立大食物观，要从更好满足人民群众美好生活需要出发，掌握人民群众食物消费结构变化趋势，在确保粮食供给的同时，保障肉类、蔬菜、水果、水产品等各类食物稳定安全供给，让食物品类更加丰富、结构更加优化、品质更有保障，牢牢守住人民群众“舌尖上的幸福”。

　　我国有14多亿人口，每天要消耗70万吨粮食、10万吨食用油、192万吨蔬菜和23万吨肉，粮食和重要农产品稳定安全供给是“国之大者”。2022年我国粮食总产量为13730.6亿斤，已连续8年保持在1.3万亿斤以上，续写了用世界9%的耕地和6%的淡水养活世界近20%人口的奇迹。但也应该看到，在内部，今后我国粮食和重要农产品继续稳产增产面临的资源、环境、科技等方面的约束会越来越大，并且近年来，较高的生产成本、较高的食物损失与浪费率、不合理的居民饮食结构等因素导致我国粮食和部分重要农产品进口量呈持续增长态势；在外部，当今世界正处于百年变局与世纪疫情交汇之际，国际经贸摩擦频发、全球产业链供应链价值链加速重构、地缘政治冲突与阵营对抗加剧和新冠疫情持续，导致全球农产品市场面临的不稳定性和不确定性明显增强，极大地增加了我国粮食安全面临的外部风险和压力，对我国食物供需平衡也带来了前所未有的冲击和挑战。

　　面对复杂多变的国内外严峻形势，如何稳定安全地满足人民群众日益多元化、健康化、个性化的食物消费需求？这需要在生产端、消费端、流通端和贸易端同时发力，推动大食物观落地、落实、落细、落好，夯实农业强国建设基础。

　　在生产端，要在保护好生态环境的前提下，抓住耕地和种子两个要害，从耕地资源向整个国土资源拓展，宜粮则粮、宜经则经、宜牧则牧、宜渔则渔、宜林则林、宜果则果、宜菜则菜，依靠科技和改革的双轮驱动，形成同市场需求相适应、同资源环境承载力相匹配的现代农业生产结构和区域布局，持续增强“多元、营养、健康”食物的国内供给能力。

　　在消费端，要加强膳食营养与健康知识的宣传和教育，强化全社会“大食物观”共识，培养居民尽快形成科学健康、杜绝浪费的良好饮食习惯，优化膳食结构，平衡膳食营养摄入，推动居民饮食结构尽快由“吃得饱”“吃得好”向“吃得营养”“吃得健康”转型。

　　在流通端，要以“大粮食”“大产业”“大市场”“大流通”为理念，以建设农产品全国统一大市场和大流通体系为抓手，从顺应生产端和消费端的供需结构变化出发，全面发力打通食物供应链的各个环节，提高流通效率，降低流通成本，确保多元化食物产得了、运得出、供得上、供得优。

　　在贸易端，要依靠制度型开放推进更高水平的农业对外开放，消除和防范国内国际农产品市场双循环面临的障碍和风险，推动“一带一路”农业国际合作高质量发展，增强粮食和重要农产品全球供应链的韧性，加快构建充分利用国内国际两个市场、两种资源的食物稳定安全供给大格局。

　　“食为政首，粮安天下”。牢固树立大食物观，提高粮食和重要农产品稳定安全供给能力，是建设农业强国的安全底线和重要物质基础，必须立足现实国情，做好顶层设计，加强资源要素有效配置，以推动尽快实现建设有中国特色的农业强国的宏伟目标。

　　（本文为国家自然科学基金国际合作与交流项目（项目编号：71961147001）的阶段性成果）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）