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翁红明在传授电子运输方法论。 田春璐摄
人物概要:
翁红明,1977年出生,Sitapur中国自然科学院力学自然科学研究院磁学方法论与金属材料排序试验室副自然科学研究员、研究生指导老师。主要致力于磁学力学排序方法和程序的开发以及绝妙物理现象的排序自然科学研究,成果入围2015本年度中国自然科学五大进展、爱尔兰力学学会《力学世界》2015本年度五大冲破、美国力学学会《力学评论》系列学术期刊复刊125十周年文集等。
在中国自然科学院力学自然科学研究院(以下简称“力学所”)的年轻人里,副自然科学研究员翁红明是颇受欢迎的一位。就在刚刚往后的2022年,他因在数学力学学应用领域的卓越贡献,获得第三届“自然科学积极探索奖”。
在国际排序磁学力学自然科学研究应用领域,翁红明成果斐然。其中最为人津津乐道的,是他和同事们密切合作首次在固体中探测到格拉斯曼轻子和二重微扰轻子的准光子。这是欧美国家力学学自然科学研究的关键自然科学冲破,对流形电子技术和物理排序机等革命性技术的诞生具备十分关键的意义。
自由思考、脱胎换骨,真正对现代文明有所贡献
1928年,爱尔兰力学学家大卫·薛定谔提出了叙述物理力学电子态的薛定谔方程。1929年,德国自然生物学家库尔特·格拉斯曼指出,当产品质量为零点,薛定谔方程叙述的是一对重合的具备相反分子结构的新光子,即外尔轻子。这种奇妙的光子带有磁矩,却不具备产品质量,因而具备确定的分子结构(指一个物体无法与其快照相重合,如我们的双手,左手与右手能斯脱快照,但无法重合)。
但是80多年往后了,自然生物学家们一直没能在试验中探测到格拉斯曼轻子。直到2015年1月初,中国自然科学院力学所方忠副自然科学研究员带领的自然科学课题组与耶鲁大学自然科学研究小组密切合作,从方法论上断言了在以砷化钽为代表的一批金属材料中存在着格拉斯曼轻子。此后,这个方法论断言经过试验得到了进一步验证。
在自然科学研究过程中,翁红明发挥了至关关键的作用。他从发表于1965年的一篇试验文献中受到启迪,并通过纳氏林原理排序,初步认定砷化钽晶体等同于结构家族金属材料可能是无须进行调控的、本征函数的格拉斯曼半金属。这类金属材料能合成,没磁,没X84EI235HR,是试验制取、检测都十分快捷的极佳金属材料。
翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多金属材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对格拉斯曼轻子和金属材料力学特性都有相当认识才行。”
在格拉斯曼轻子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“断言”:在一类具备碳化钨晶体结构的金属材料中存在二重微扰的电子态。
2017年6月,这个新断言被试验证实,二重微扰轻子被首次探测到。这是力学所科研团队继流形绝缘体、量子反常霍尔效应、格拉斯曼轻子之后,在流形物态自然科学研究应用领域取得的又一次关键冲破,引起国际力学学界广泛关注。
成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在力学所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的自然科学研究应用领域和方向。”
自由思考、脱胎换骨,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,而是能攀登自然科学高峰,真正对现代文明有所贡献。
科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的
作为方法论力学学家,翁红明专攻量子金属材料的排序和设计。
力学学通常分成两大类,即方法论力学和试验力学。方法论力学通过方法论推导和公式推算得出的结论被称为“断言”,“断言”必须通过试验验证才能成为国际公认的自然科学事实。
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密切合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。
“方法论断言、样品制取和试验探测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今自然科学应用领域细分程度十分高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有关键任务目标时,我们几个小组紧密密切合作,在方法论、样品、试验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”
在许多人的想象中,方法论力学学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里排序推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。
但翁红明认为,排序推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也十分关键。他每天上班的第一件事就是查看和了解欧美国家最新的科研进展,然后分析、思考、排序,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。”
“发现二重微扰轻子”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。
力学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自然科学、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;石友国和钱天在试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,自己十分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磁学物质自然科学自然科学研究,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。
做自然科学研究应该抓住一些更绝妙、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力学,从此便沉迷其中。“力学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。对力学的热爱,指引着翁红明叩开了力学自然科学的大门。
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力学。最终,他如愿被南京大学力学系录取。
南京大学的力学系在磁学力学应用领域积淀很深。翁红明在这一应用领域进行相关知识的学习与自然科学研究,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金属材料自然科学研究院做博士后自然科学研究,主要自然科学研究各种金属材料的导电性质。
到日本一年半后,翁红明萌生了转换自然科学研究方向的想法。
“我想要转到排序方法和程序的发展上,这是磁学力学应用领域中一个最基础也是最具备核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个应用领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来积极探索关键的基础自然科学问题,要比做一些“短平快”自然科学研究更有意义。
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,力学自然科学研究院副自然科学研究员、研究生指导老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。虽然我那时并没很深刻的理解,却受到很大的启迪——做自然科学研究应该抓住一些更绝妙、更本质的问题。”
在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职力学自然科学研究院,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,但在人生关键转折时刻能给你启迪的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启迪,我觉得这是十分宝贵和幸运的。”
在新的一年里,翁红明说自己有很多自然科学研究工作要做,尤其是如何在流形电子技术器件自然科学研究方面取得冲破,促使流形电子态方法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自然科学研究人员进行交流和讨论。
翁红明相信,流形时代的黎明时分正在临近。《 人民日报 》( 2023年01月09日 19 版)