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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）

台湾民众何以摆脱“用电的烦恼”？******

　　新华社台北1月18日电(记者赵博、黄扬)最近，台湾电力公司(以下简称“台电”)的一则提示成为热门民生话题。提示说，春节假期工厂停产、公司歇班，用电量减少，流经地下电缆的电力大幅降低，电缆产生大量无效电力灌至系统，造成电压可能升高逾一成，因此呼吁民众外出要拔掉插头，避免家中电器设备烧损故障。

　　春节年年有，为何今年要特别提示“拔插头”？专业人士及舆论指出，其实问题在于风光电等不稳定电力在台湾总电力系统中的占比上升，让电压变得不易控制。

　　近年来，台湾当局大力发展再生能源发电。据《联合报》报道，冬季风力发电旺盛、光伏发电效率趋佳，使得今年春节期间风光电在全台总电力系统中的占比可能突破30%。

　　新竹清华大学工程与系统科学系特聘教授李敏表示，当再生能源发电量过高时，发电和用电的动态平衡会出现波动，影响电网稳定性。电压上升不仅可能导致烧坏电器，还可能造成电线起火，成为公众安全问题。

　　《风传媒》专栏文章分析，当局不遗余力发展绿电，再生能源发电过剩时的储能设施却没有及时跟上。目前的法令又不允许电力公司弃再生能源，于是只能让电压上升。

　　“配套不足下，民进党离岸风机一支一支插，光电板一片一片种，不只破坏海岸、鱼塭，产生一大堆官商勾结的黑金利益，弄了半天，供电还不稳定。”有岛内资深媒体人在社交媒体上发文说，辛苦了一年，春节好不容易放个长假出远门，还得为家中电器提心吊胆。连供电都不稳定，怎么过好年？

　　如果说电压不稳定是台湾民众新近的烦心事，那么，停电无疑是徘徊在人们心头的沉重苦恼。

　　从2017年“8·15大停电”到2021年5月连续两次大停电，再到2022年3月殃及逾500万户的全台停电，以及2022年7月无预警停电频发，电力紧缺越来越成为困扰台湾产业发展、影响民众生活的“紧箍咒”。

　　据岛内媒体报道，第二核电厂2号机将在3月中旬停机，用于递补进入岁修的大潭7号机的燃气机组却受疫情影响工程延宕，无法按时并网测试。因此，今年春季恐怕供电吃紧。

　　尽管台当局经济主管部门负责人保证“努力进行调度”，民众还是忧心忡忡，生怕苦不堪言的大停电“又来几遍”。连台电也无奈表示，届时只能祈祷老天爷帮忙，“天气不要太热”。

　　台湾供电系统以备转容量(即当天实际可调度的发电量扣除使用后剩下的余量)作为电力盈缺指标。当备转容量率低于6%，就会亮起象征“供电警戒”的橙色灯号，介于6%至10%之间，则为象征“供电吃紧”的黄色灯号。

　　《风传媒》引述台湾“中央大学”讲座教授梁启源的分析指出，近年再生能源包括太阳光电、风力发电等执行率均打折扣，燃气电厂则有供气不足的问题，未来三年岛内供电系统的备转容量率预计均在10%以下。

　　他还说，由于再生能源发电占比增加，夜间没有太阳无法发电，预计未来夜间的电力供应容易发生缺口，备转容量率恐将低于3%。只要有一部大型机组故障，就会发生大停电。

　　让民众不断承受“用电的烦恼”，究竟是谁的错？此间舆论指出，“非核家园”能源政策难辞其咎。

　　“非核家园”被称作民进党的“神主牌”，民进党2016年上台后不久就在台立法机构通过相关法案规定，全面优惠绿电发展，电商的发电配比必须符合能源政策目标(天然气50%、燃煤30%、再生能源20%)，同时在2025年前彻底关停核电。

　　事实证明，这个能源转型计划让台湾吞下了发电成本暴涨、空气污染加重等种种恶果。尤其是明知主要依靠进口天然气等燃料火力发电，民进党仍加码喊出“电价冻涨”的政治口号，导致台电亏损严重，2022年亏损高达2675亿元新台币(约合598亿元人民币)。

　　不久前，民进党当局又推出新的“减碳目标”，计划2030年电力配比调整为“523”，即燃煤降为两成、再生能源提升到三成。

　　对此，《中国时报》指出，如果相关配套做得不足，再生能源大量并网可能造成系统惯量不足，电网频率失衡，导致跳机停电风险。台湾大学电机工程学系特聘教授刘志文分析说，唯有建好“三道防线”，包括加严再生能源并网技术规范、调整电能控制系统、增加储能设施与需量反应，才能有效降低绿能并网冲击。

　　春节一天天临近，业界和民众都期待新的一年景气好转，诸事顺遂。然而，民进党当局耽于“口水”保证，却不知检讨和修正能源政策，台湾社会“用电的烦恼”恐怕仍将挥之不去。（新华网）

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）