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)
多地调整烟花爆竹燃放政策 在规定时段规定区域可燃放******
多地调整烟花爆竹燃放政策 在规定时段规定区域可燃放
依法分类管理重在确保燃放安全
□ 本报记者 陈磊
2022年12月30日,辽宁省大连市政府发布《关于做好2023年烟花爆竹燃放管控工作的通告》称,控制燃放区域允许燃放时间为2023年1月14日、1月21日至1月28日、2月5日,每日7时至23时(除夕不限时)。
在此之前,《上海市公安局关于加强2023年春节期间本市烟花爆竹安全管理的通告》对外发布称,上海市外环线以外区域,除了禁止燃放烟花爆竹的场所之外,不禁止燃放烟花爆竹。北京市通州区烟花爆竹安全管理工作领导小组办公室发布致通州区全体市民的一封信,其中提到,“在北京环球度假区限定区域内燃放烟花爆竹,须经公安机关许可”。
更早些时候,山东省东营市、滨州市也明确,春节期间在部分区域和个别时间段可以燃放烟花爆竹。
有媒体统计,随着群众呼吁松绑烟花爆竹“禁燃令”之声增多,目前已有多地调整烟花爆竹燃放政策,即在规定时段、规定区域可以燃放烟花爆竹。
2023年1月3日,广东省珠海市政府发布关于废止《珠海市烟花爆竹安全管理规定》,由各区政府、经济功能区管委会依据上位法,自行划定烟花爆竹的燃放区域、时间及允许燃放的种类,并向社会公布。
值得注意的是,此前各地更为普遍的做法是禁止燃放烟花爆竹。
对此,中国人民大学法学院教授、比较行政法研究所所长杨建顺解释说,对于烟花爆竹,政府进行规制有其历史必然性。目前各地通行的“禁燃令”就有一个发展的过程:起初,政府考虑到人们的接受程度,根据安全原则,试行“限燃令”,即在一些城市进行限定燃放区域和限定燃放时间的试点,在人们逐渐适应“限燃令”之后,再施行零燃放的“禁燃令”。
杨建顺认为,从“限燃令”演变为“禁燃令”后,立法者所预留的特殊处理规则被忽略了,这种“一刀切”的零燃放措施,实际上将传统习俗之燃放烟花爆竹归为彻底禁止之列。时间久了,过春节静悄悄了,年味儿也淡了些,难免引发人们非议。
在杨建顺看来,目前多地允许规定区域、规定时间内可以燃放烟花爆竹,实质上就是对向往“人间烟火”的民意民情的回应,也是对规制烟花爆竹相关法规的贯彻落实。如此回应民众呼声的做法,体现了法规所规定的“根据本行政区域的实际情况”综合施策、分类管理的理念,有助于弘扬春节燃放烟花爆竹等传统文化民俗,增强“烟火气”。
河南农业大学政策法规办公室副主任张帅梁教授分析称,多地调整烟花爆竹燃放政策的背后,是对我国绵延上千年过年仪式中燃放烟花爆竹传统的回归和文化的传承,是回应群众过年期间期待平安健康的精神需求的回应,也是基于对我国燃放烟花爆竹带来的环境污染与安全事故不断减少、生态环境持续改善的客观认识,更是对作为我国重要产业和就业领域的烟花爆竹行业发展的支持。
在张帅梁看来,民有所呼,政有所应。虽是能否燃放烟花爆竹的“小事儿”,但也是群众向往美好生活的有机组成部分。各地对“禁燃令”的松绑,有效地解决和回应了群众诉求。同时,这也是对科学立法、民主立法的落实。
目前,我国关于燃放烟花爆竹的法律规定,主要是大气污染防治法。该法规定,任何单位和个人不得在城市人民政府禁止的时段和区域内燃放烟花爆竹。在法规层面,《烟花爆竹安全管理条例》规定,县级以上地方人民政府可以根据本行政区域的实际情况,确定限制或者禁止燃放烟花爆竹的时间、地点和种类。
这意味着,法律法规赋予县级以上地方人民政府决定在本行政区域是否禁止燃放烟花爆竹的权力。
杨建顺分析认为,法律法规的相关规定,以烟花爆竹限制燃放的制度为背景。法律法规的这种授权规定体现了科学立法的精神,遵循了各地经济和社会发展规律的管理理念。特别是《烟花爆竹管理安全条例》设置的授权规定,较大程度赋予了县级以上地方人民政府裁量判断余地,目的在于确保各地“根据本行政区域的实际情况”灵活机动地作出科学安排和部署,避免“一刀切”式的生硬施策。
杨建顺说,这就需要县级以上地方人民政府切实做好调查研究,全面、准确、客观、适时把握“本行政区域的实际情况”,依法决策、民主决策、科学决策,作出“举旗帜、聚民心、育新人、兴文化、展形象”的烟花爆竹安全管理决策、决定和举措,让人民群众在安全保障举措支持的背景下,告别零燃放的“无菌社会”,充分体味烟花爆竹等传统文化民俗的滋味儿,欢欢喜喜迎除夕、过春节、闹元宵。
张帅梁说,我国是单一制国家,地域辽阔,省域、市域、县域各有不同情势,经济社会发展存在不平衡之处,各地亟待解决的问题与需求也不尽相同。投射到立法领域,就需要在维护国家法治统一的基本前提下,允许地方在一定范围内因地制宜,因应施策。
“是‘禁’是‘限’,需要各地根据环境质量、财产安全、百姓诉求等因素的现实情况,以及解禁后可能产生的经济社会效益与风险事故等进行有效研判,并在此基础上作出科学合理的规制。”张帅梁说。
那么,具体来说,各地针对烟花爆竹管理如何把握“禁”“限”边界呢?
杨建顺认为,这是一个系统工程,不仅仅是“限放”和“禁放”的问题,而且是烟花爆竹的生产、经营、储存、运输、邮寄和燃放的全过程安全保障问题。这就要求各相关主体严格按照《烟花爆竹安全管理条例》对生产、经营、储存、运输和燃放等各个环节的规制要求,切实加强烟花爆竹安全管理,预防爆炸事故发生,保障公共安全和人身、财产的安全。
他呼吁,就烟花爆竹燃放这个环节,县级以上地方人民政府应当依法、合理地运用好法律法规所赋予的“限放”和“禁放”的裁量权,根据本行政区域的实际情况,确定限制或者禁止燃放烟花爆竹的时间、地点和种类。
他建议,一般而言,要行使好该裁量判断权,可以参考把握如下标准:城市区域倾向于禁放,农村区域倾向于限放;人员聚集密度大的区域应当禁放,人员稀少非聚集性的区域倾向于限放;高楼大厦密集区域应当禁放,非高层建筑的区域倾向于限放;威力大的烟花爆竹倾向于禁放,威力不大的烟花爆竹倾向于限放。至于“高危险性烟花爆竹产品”,宜从生产环节把好规制关等。
与此同时,一些地方也查处并公布了多起违法燃放烟花爆竹案件。例如,2023年1月1日1时许,浙江省温州市公安局鹿城分局广化派出所发现并查处一起违规燃放烟花爆竹案,现场查处9名违法行为人,依法对他们进行行政处罚。2023年元旦以来,天津市公安局宁河分局共查获非法储存烟花爆竹案件13起,违规燃放烟花爆竹案件7起。
对此,张帅梁认为,放松“禁放”,不等于完全解禁。在放松“禁放”的地区,人们有燃放烟花爆竹的自由,但这种自由是有边界、有限度的。边界就是相关地方法规与规章确定的燃放时间地点与幅度,限度就是不得损害社会公共利益以及他人合法权益。因此,违反规则、扰乱社会秩序的行为应当受到相应的处罚。(法治日报)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)