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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）

安全滑雪知多少？20条守则须记牢******

　　日前，国家体育总局公布了第一批高危险性体育赛事活动目录，滑雪赛事位列其中。国际滑雪联合会此前也公布过《十大安全准则》，提示滑雪爱好者遵守规则，安全滑雪。滑雪作为一项高危险性运动，无论是初学者还是资深雪友，都要把安全意识放在第一位。

　　滑雪前需要做好哪些防护，滑雪中如何避免发生碰撞、出现伤病如何救治，滑雪后如何快速恢复？带着这些问题，新京报记者专访郭丹丹、方森、倪守军、连文志等滑雪专家和运动医学专家，详解滑雪过程中需要注意的相关事项，在安全的前提下享受滑雪运动带来的乐趣。

　　滑雪前

　　严禁酒后滑雪

　　所有的滑雪场安全提示中，都有一条“严禁酒后滑雪”。方森表示，滑雪需要很好的平衡能力，滑雪之前千万不要喝酒。同时，患有心脏病、高血压等基础病的群体也不建议滑雪，“一旦出现意外，小的雪场还好，巡逻员可能会及时发现。如果在较大的雪场，很难第一时间被发现。”

　　了解雪场环境

　　滑雪前一定要了解滑雪场的雪道环境，认真阅读雪场安全提示，准确掌握各条雪道的坡度、长度和难度，根据自身水平选择合适的雪道，更不要滑出滑雪场界线。“不要盲目尝试超出能力范围的更高级的雪道，否则就等于把自己和他人置于危险的境地。”倪守军说。

　　方森介绍，每到一个陌生的雪场时，他会找一个熟悉环境的朋友或教练当向导，尽快了解雪场周围的环境。特别是滑野雪，一棵树看上去只露个尖，但底下可能就是个几米深的大坑。

　　装备心中有数

　　滑雪服、头盔、雪镜、雪板、雪杖、雪鞋这些装备都可以在滑雪场租到，手套、帽子、护脸等防护用品也要准备好。郭丹丹表示，装备准备齐全，到了雪场不至于手忙脚乱，也会省去很多时间。否则滑雪前一通忙活，人会烦躁，体验感也不好。

　　护肤不可忽视

　　滑雪虽然是一个冬季项目，但对防晒有很高的要求。方森介绍，因为长时间在雪场，滑雪教练脸上通常都会出现“熊猫脸”，大家在滑雪前一定要涂抹防晒霜、戴上护脸，保护好皮肤。

　　热身微微出汗

　　雪场气温低，滑雪前要进行充分热身，激活身体肌肉，防止滑雪时摔倒受伤。连文志介绍，穿上雪鞋前可以进行一些深蹲或者原地小碎步跑训练，心率达到100左右或者感觉后背微微出汗即可。

　　新手请个教练

　　滑雪不是一个容易上手的项目，新手最好在教练的指导下进行。郭丹丹指出，如果条件允许，一定要请个教练，看上去是多了一份开销，但非常有必要，“有时候这些技术就像窗户纸，一捅就破。而且你学会了以后，也会变身一个小教练去教其他朋友。”

　　滑雪中

　　“超车”留足空间

　　滑雪过程中处处要牢记安全意识，不要撞到别人，也不要被别人撞到。同时，选择在合适的雪道滑行，注意避让一些障碍物，减少不安全的因素。方森介绍，滑行过程中如果想要超越其他人，一定要留出足够的空间。前方滑雪者有雪道使用的优先权，发生碰撞责任在后方滑雪者。

　　摔倒时扔雪杖

　　滑雪是一项“摔”出来的运动，滑雪过程中摔倒在所难免，但一定要学会如何正确地摔倒以及起身。倪守军介绍，双板选手摔倒时要扔掉雪杖，双手抱在胸前向雪板一侧倾斜倒下；单板选手可以向后蹲坐下去或者往前扑倒，一定注意避免头部、手腕、肩部跟地面直接发生碰撞。

　　摔倒后要避让

　　如今滑雪爱好者越来越多，各大雪场节假日人流更是趋于饱和。雪圈有句俗话“不怕摔、就怕撞”。初学者如果在雪道上摔倒，应尽快脱板起身让开雪道，到雪道两侧或是不影响他人滑行的地方重新穿好雪板，防止被撞伤。

　　切记不要扎堆

　　初学者往往是三五好友一同来到雪场，切记不要扎堆滑行，要保持一定的安全距离，否则很容易发生碰撞。方森介绍，摔倒时通常伤情都不太严重，比较严重的多是被人撞伤。如发现前方有雪友摔倒应及时避开，实在来不及时可以主动摔倒，避免对他人造成二次伤害。

　　坐魔毯勿打闹

　　在雪场乘坐魔毯(初、中级雪道的交通方式，也叫雪场电梯)时，一定要注意力集中，这同时关系到身边雪友们的安全。方森介绍，双板爱好者乘坐魔毯时，一定要让雪板处在平行状态，雪板不要交叉。在魔毯上不要跟同伴打闹，身体也不要有多余动作，很多时候都是在猛一回头时摔倒的。一旦发生意外，工作人员会第一时间停止魔毯运行，这也有可能造成更多人摔倒。技术好的单板爱好者可以单脚滑行至魔毯，如果是初学者则建议把雪板脱下来抱着，这样相对安全一点。

　　累了就要休息

　　方森强调，滑雪时感觉到累了，就一定要休息，很多事故往往都出现在最后一趟滑行中。人一旦疲劳，身体便心有余而力不足。脑子里想着一个动作，但腿上使不出劲了。这时候如果再坚持继续滑雪，很容易出现事故。

　　骨折及时固定

　　滑雪最容易损伤的部位是膝关节，其中前交叉韧带、内侧副韧带和半月板损伤最为常见，再严重一点可能会出现骨折。连文志表示，如果出现膝关节骨折情况，一定要及时固定，否则容易穿破动脉神经，引起严重的并发症。可以把雪杖或雪板当作支架把膝关节保护起来，然后转移到一个安全的地方，等待救护人员到达。

　　肩伤立即停滑

　　除了膝关节，肩关节也是滑雪过程中容易受伤的部位。一旦出现肩关节脱位等情况，要联系医护人员或直接去医院，不要自行复位。连文志强调，肩部出现伤病后，一定不要再继续滑雪，此时身体平衡受到破坏，滑行过程中很容易摔倒，出现二次受伤的情况。

　　头受伤禁喝水

　　滑雪中尽管佩戴了头盔，但仍有可能出现脑外伤情况。连文志强调，出现颅脑受伤时，一定不要吃东西，也不要喝水，等待医生救治，“这时候喝水，可能会因为呛咳引起肺炎，医学上叫吸入性肺炎，是非常危险的。”

　　雪板可当担架

　　与双板不同，单板滑雪摔倒时多是臀部、背部着地，严重时会出现腰椎骨折、尾椎骨折等。一旦摔倒后出现腰部疼痛，或者下肢活动受限、下肢活动障碍等情况，有可能是发生了腰椎骨折。这时候的救治非常重要，可将雪板脱下充当担架，伤者一定不要再起身，也不要做弯腰、扭腰等动作，等待医生救治。

　　滑雪后

　　排酸缓解疲劳

　　连文志介绍，滑雪结束后，要及时进行拉伸活动，尽快将肌肉中的乳酸排出，减轻第二天肢体酸痛感。如果不做拉伸活动，肢体酸痛情况可能会持续3至5天。除了拉伸，滑雪后也可使用筋膜枪对肌肉适当按摩，缓解疲劳。

　　适当补充能量

　　由于是一项室外低温项目，滑雪后要适当补充热水。方森介绍，滑雪过程中会消耗大量热量，大家可以备点牛肉干或巧克力快速补充热量。另外，泡温泉也是一种运动后很好的放松方式。日本的很多雪场都配套有温泉，滑雪后泡泡温泉可以及时放松身体。

　　及时更换内衣

　　滑雪过程中容易出汗，滑雪后要及时更换内衣，预防感冒。注意滑雪时不要穿棉质的贴身内衣，不易排汗。

　　注重日常锻炼

　　滑雪是一项高强度运动，非雪季时也要适当锻炼身体，良好的肌肉力量可以保证运动时的灵敏性，肌肉力量不强的人容易产生疲劳，增加运动损伤风险。连文志称，跑步、自行车等都是不错的健身方式，平板支撑、俯卧撑等也能很好锻炼腰背部核心肌力。肌肉力量好了，滑雪过程中就不容易摔倒和受伤。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）