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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）

持续推进“地趴粮”整治******

　　农户科学储粮关系农民增收和国家粮食安全。今年东北三省一区粮食产量占全国粮食产量的比重超过26%，保障国家粮食安全“压舱石”作用凸显。然而，东北“地趴粮”现象仍然存在，农户储粮损失仍然较为严重。

　　“地趴粮”是存在于我国东北和西北地区的一种传统储粮方式，以玉米储存为主。新收获的玉米水分大，每年秋收之后脱粒之前，农民习惯将新收获的玉米堆放在院子里或者地里晾晒。中国农业大学经济管理学院教授武拉平认为，北方“地趴粮”形成的主要原因，是农户储藏设施缺乏。“地趴粮”容易被鼠咬虫蛀鸟食，遇到雨雪天气，极易发生霉变坏粮。应引导农户科学储粮安全储粮，确保农民增产增收，增加粮食有效供给。

　　建设完善立体储粮设施

　　吉林四平市双辽市卧虎镇前六家子村党支部书记、种粮大户王艳秋今年种了4500亩玉米，由于储粮设施投入不足，只储存了十分之一左右的玉米穗，其余全部卖掉了。王艳秋说，明年要整村推进“地趴粮”整治，争取把新收获的玉米尽可能储存起来，择机售粮，实现种粮收益最大化。

　　让“地趴粮”站起来，折射出农户储粮方式的变化。吉林省粮食和物资储备局仓储管理处处长冯锡仲介绍，吉林省加大财政资金支持力度，根据农户庭院储粮条件和经济状况，支持引导农户通过搭栈子、上楼子、码趟子以及搭建风道、建设简洁安全的钢结构立体储粮装具等方式，实现简易立体储粮；对劳动力不足的农户，鼓励利用村集体建设用地、闲置区域等，集中搭建立体储粮设施；对种粮大户、农业合作社等新型农业经营主体，利用现有仓储设施资源开展粮食产后服务，为他们提供“即时结算、延期服务、代烘干代储存”等服务，推动农户储粮方式向“存粮在库”精细化管理转变。

　　为减少农户储粮损失，2017年国家启动实施优质粮食工程，在全国建设粮食产后服务中心，为农户提供代清理、代烘干、代储存、代销售、代加工等“五代”服务。

　　乘着国家政策的东风，东北主产区持续推进农户安全储粮及推进“地趴粮”整治。黑龙江高度重视农户储粮减损，2018年至2020年期间，推广搭建了农户科学储粮装具11.41万套，全部投入使用每年可实现科学棒储玉米226.26万吨、减损6.16万吨。吉林省持续推进农户安全储粮工作，截止到2022年11月底，吉林全省农户立体储粮率达到90.5%，计划到2024年底全省消除“地趴粮”。

　　科学储粮实现减损增收

　　近年来，东北“地趴粮”逐渐减少，农户储粮损失大幅下降。据中国农业大学粮食经济研究团队2022年10月对全国27个省（区市）4548个农户的问卷调查结果显示，东北三省37.11%的玉米种植户收获后没有销售，以玉米楼子、栈子、吊子等储藏方式储存的玉米占25%；金属仓储存占19.44%，袋装占15.28%，“趴地”玉米所占比重不是很大，农户玉米储藏环节平均损失率为4.01%。

　　储粮环节是影响农民种粮收益的最后环节。现在东北农户摒弃“地趴粮”落后的储粮方式，实现立体储粮，可择机择价售粮，增强农户市场议价能力，实现好粮卖好价。黑龙江海林市长汀镇平安村村民卞树军告诉记者，他今年种了180亩玉米，把玉米穗储存到“玉米楼子”里，计划明年夏天再卖，期待卖个好价。

　　今年我国粮食再次实现高位增产，但粮食紧平衡的格局未变。冯锡仲说，改善储粮条件，消灭“地趴粮”，增强农户抵御风险的能力，减少粮食损失，再造“无形良田”，相当于增加了粮食有效供给；降低粮食生霉和坏粮风险，提高粮食品质，相当于提供优质粮源；粮食经过自然通风降水，达到安全水分，不需要烘干降水，实现了绿色可持续发展。

　　形成“地趴粮”整治合力

　　多年来有关部门一直倡议消灭“地趴粮”，但是东北地区“地趴粮”仍然存在，改善农户储粮条件，降低农户储粮损失还有较长的路要走。《粮食节约行动方案》明确指出，要支持引导农户科学储粮，在东北地区推广农户节约简捷高效储粮装具，逐步解决“地趴粮”问题。

　　“地趴粮”问题的形成既有地理环境、自然条件、风俗习惯等客观因素，也有思想行动等主观因素。冯锡仲告诉记者，吉林省粮食和物资储备局成立了工作专班，全力推进“地趴粮”整治工作。采取县市自查自评、省级部门核查和省级现场抽查相结合的方式，对县市“地趴粮”整治情况进行年度考核。

　　“地趴粮”形成的根子在思想，症结在储粮设施缺乏。武拉平认为，从中央到地方，都应积极采取措施消除“地趴粮”现象。应继续推广玉米籽粒收割，对玉米籽粒适当晾晒或烘干后进行销售或储藏。对于不宜或没有进行籽粒收割的农户，地方政府应适当支持农户建设玉米栈子或者玉米楼子等简易储粮设施进行离地立体储粮。对于没有较好储藏条件的农户，村集体应充分利用集体建设用地建设乡村集中储粮点，避免储粮不当带来损失。

　　粮食产后服务体系建设是优质粮食工程的重要内容，为农户储粮提供专业化社会化服务，能够有效解决农户储粮难的问题。武拉平认为，国家应继续实施优质粮食工程，建设更多粮食产后服务中心，并积极鼓励粮食产后服务中心与农民合作社、家庭农场、种粮大户合作，不断提升农户科学储粮减损能力。（记者刘 慧）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）