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）
东西问丨超侧卫：航拍近五十国，如何“飞越世界尽头”？******
中新社北京1月10日电 题：航拍近五十国，如何“飞越世界尽头”？
——专访环球旅行家、航空/航拍摄影师超侧卫
作者 徐雪莹
从极光下的布迪尔黑教堂，到地中海沿岸的中世纪古堡，从“河流之王”亚马孙河，到“世界干级”阿塔卡玛沙漠……五年时间，他飞越近五十个国家和地区，记录下“世界尽头”的生命脉动。
开启“上帝视角”，世界有何不同？纵贯赤道极地，航拍何以持续？中新社“东西问”近日专访环球旅行家、航空/航拍摄影师超侧卫，探解如何“飞越世界尽头”。
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：您在五年时间里，航拍了近50个国家和地区，足迹遍布北美洲、南美洲、欧洲、大洋洲、亚洲、非洲。为何选择无人机拍摄？
超侧卫：选择航拍，除了因为喜欢，还在于，航拍可以呈现不同于平面的视角，从地面上的二维取景上升到空中三维取景。我这本书的名字“飞越世界尽头”，就是指延伸至人所不能及的尽头、攀升至人所不能及的高度。
无人机作为摄影师眼睛的延伸，诸多无法攀登或抵达的山崖，也成为镜头的落点，而且想选哪个角度都可以。我希望能吸引大家去探索世界，同时又不剧透太多，有朝一日大家可以实地去走走。
异星奇景般的冰岛黑沙滩。超侧卫 摄而且，很多人其实并不清楚自己生活的城市俯瞰是什么景象。航拍改变了传统意义上的视角，能给大家提供新的视角，看看自己家乡。
我在格陵兰岛航拍到鲸鱼后，把视频导到手机里给丹麦船长看。俯拍后鲸鱼特别大，看得特别清楚。船长很兴奋，他说捕了一辈子鲸鱼，从未像这样用“上帝的视角”看鲸鱼。
鲸鱼妈妈带着小鲸鱼游过。超侧卫 摄在苏格兰北部时，我们曾入住一座私人城堡——都灵城堡(Turin Castle)。傍晚我一边吃晚餐，一边遥控放飞无人机。城堡女主人伊冯娜(Yvonne)看见无人机屏幕，问这是什么这么漂亮，我说这就是你的城堡，女主人非常吃惊。那时夕阳正好刚刚出现，她让我把无人机悬停在古堡上空，自己和管家飞奔去各个房间把灯全部打开。直到现在，伊冯娜的都灵城堡官网上还放着我航拍的那张照片。
都灵城堡女主人把城堡所有灯光都开启。超侧卫 摄中新社记者：以无人机视角俯视各地景象、各座城市，带来哪些特别感受？
超侧卫：无人机提供了很宏观的视角去观察世界。在西藏时，我路过一座非常漂亮的雪山。我把无人机升起来飞过去，看到的景象令我非常震撼。山上的冰川跟冰岛相似，冰岛的冰川沟壑纵横，是一条一条裂缝；这里则是一圈一圈，非常像地理书上的等高线。在这些地球的年轮里，人类显得多么渺小，它一圈可能就是几千年。
冰川之眼。超侧卫 摄借助无人机，还能窥见城市的发展。从空中看欧洲一些地区，可以看到古城和新城的发展差异、古建筑和新建筑之间的风格差异。例如，俯瞰葡萄牙第二大城市波尔图，能明显看到杜罗河将波尔图老城和加亚新城一分为二。
红顶房屋组成的杜布罗夫尼克古城，被宝蓝色的亚得里亚海环绕，可以直观感受到“亚得里亚海之珠”名字的由来。超侧卫 摄中新社记者：有的地方您会多次前往进行拍摄，其中有变化特别大、使您印象格外深刻的地点吗？
超侧卫：就是冰岛。我前后去了三次冰岛，冰岛的冰川正以肉眼可见的速度逐步消失。20世纪以来，冰岛平均气温逐年升高，冰舌融化退却，就算在冬天也难以结成冰。从航拍来看变化非常明显。
浮冰跟随水流渐渐漂流入海，进入广袤的大西洋。超侧卫 摄也有风景因为自然原因而消失。马耳他景点蓝窗，《权力的游戏》拍摄取景地之一，HBO拍电视剧时蓝窗还在，我去的时候蓝窗已经坍塌。2017年大风把它吹没了，很著名的自然景点就没有了。
塞尔维亚德里纳河上，“世界上最孤独的房子”。超侧卫 摄未来，我想尽可能去拍一些国内外对比的风景。很多国外风景都能在中国找到极其相似之处，且中国不输外国。之前我在智利拍的七色山，有网友跟我说像张掖。新西兰“牛奶湖”普卡基湖，西藏的羊卓雍措(藏语意为“碧玉湖”)比它更像牛奶，且有一种独特的天域之美。
羊卓雍措上的一座小岛从空中看像是“地球之心”。超侧卫 摄我之前想拍沙漠，但阿联酋、撒哈拉、摩洛哥都不能用无人机，后来，反而是在新疆吐鲁番鄯善老城南端拍到了。库木塔格沙漠，号称是世界上最靠近城市的沙漠，从鄯善县开车5分钟就能抵达。
库木塔格沙漠以风沙地貌类型齐全和沙丘的轮廓清晰、层次分明为风景特征。超侧卫 摄中新社记者：您在《飞越世界尽头》书中谈及，最艰难的一次航拍是在格陵兰岛拍摄鲸鱼。不同地理气候环境下，航拍会遇到哪些困难和挑战？
超侧卫：拍自然界的东西，难点在于无法预期。特别是拍摄动物，除了跨越千山万水，到达其活动区域以外，还要不惊扰它的正常活动，才能拍到自然状态下生命最原始的样子。整个自然条件，包括动物的习性条件，摄影师在无法预测的情况下，只能靠蹲守，这个是最辛苦、最具挑战性的。其他的只要你能抵达场地，适应环境，问题都不是太大。
布迪尔黑教堂下欣赏极光是最幸运的事，追逐极光不仅要天时还要地利，一个完美的前景是拍出极光作品的基础。超侧卫 摄我们去格陵兰岛拍鲸鱼时，带了3台无人机，9块电池，才拍到一些难得的画面。鲸鱼每次浮出海面呼吸间隔约20分钟，无人机的电量也就20分钟左右。看到鲸鱼呼气，再去升无人机根本来不及，所以只能先把无人机升起来，凭借鲸鱼呼气喷出的水柱，判断出大概位置后，马上操控无人机去追。一块电池最多只能拍到一次，完全靠赌运气。
鲸鱼出水呼吸后潜入海底高高翘起尾鳍。超侧卫 摄提前选点和即兴拍摄，可能是4：6的比例，但偶然成分更多。若提前跟导游知会一声，导游会提醒适合无人机拍摄的景点，帮忙协调放无人机的场地。但大部分情况是，你并不知道会拍到什么样的画面。此外，考虑到电池电量有限，需要提前规划，作出取舍。
圣约翰教堂是芬兰最大的石砌教堂。超侧卫 摄玩无人机的都说，没“炸过机”的就不算好摄影师。我“炸了”五六台无人机，撞山也遇到过。
中新社记者：身为航空专业毕业生，您为何从航空工程师转行做航空媒体？
超侧卫：我做机务时，比较喜欢用相机拍飞机。后来，机缘巧合下，去新浪做了中国第一个航空频道。做了几年后，我发现航空领域专业鸿沟非常明显。外行人可能对航空业有一些不理解甚至误读，而航空行业人士，有时太深入专业，反而难以用简洁的方式把一些概念向大众说清楚。
我从事航空媒体，包括现在做自媒体，以文字、图片、视频等形式呈现航空领域内容，主要是想基于我对航空业的了解，把这些看似高深的东西，通过简单的语言普及清楚，让大众了解、理解这些知识，甚至将来可能让自己的孩子从事航空行业。
在世界最大的客机空中客车A380的驾驶舱上俯瞰广州夜景，远处的广州塔清晰可见。超侧卫 摄中新社记者：您曾一人操控5台设备，记录下6架国产C919大飞机“大象漫步”等精彩时刻。航空/航天摄影特别是空对空摄影，和其他摄影类型有何不同？
超侧卫：航空/航天摄影跟普通摄影最大的区别，在于有很多要素制约你靠近被拍的物体，甚至于你不能在公开、特殊的地方进行拍摄。航空/航天摄影，最重要的其实是资源。能把相机放在哪个位置拍，需要花费80%的精力。著名战地摄影记者罗伯特·卡帕说过，“如果你的照片拍得不够好，那是因为你靠得不够近。”
空对空摄影，是一个非常独特的航空摄影题材。要拍在天上飞的飞机，需要距离很近，这时你需要租一架飞机，把舱门打开，然后让被拍的飞机靠近。这个需要协调更多资源。
航空/航天摄影师必须得到官方许可，这需要很强很深的积累，大家都知道你的经验和技术都到位。我们有专业的设备，可以远程遥控相机，在保证安全的情况下实行拍摄，这样，官方允许我们把相机放在离火箭五百米或一公里的地方，近距离拍火箭。
去年拍摄C919“大象漫步”时，我操纵5台无人机去拍飞机，本来在很多机场是不允许的。机场就是禁飞区，这是最先决的条件。同时，你的无人机不能靠近跑道，飞机滑过来之后，万一无人机掉下来就会影响飞行。
C919飞机“大象漫步”。超侧卫 摄6架飞机滑过来时，我只有1分钟的窗口期，错过这1分钟永远不会有这个机会。这时对自己的技术、手的灵敏度、脑子里提前构思好的画面都要有非常精细的了解，一旦上去就能搞定。7倍光学变焦等同于162毫米的长焦镜头横越6架漫步的C919，就是我一直最想要的画面，全程手动控制且仅有一次机会，终于不辱使命。(完)
受访者简介：
超侧卫(本名陈诚)，资深媒体人、环球旅行家、航空/航拍摄影师、《罗博报告》航空专家、中国民航大学校外辅导教师、独立航空撰稿人、航空业意见领袖，微博2020十大影响力航空大V。足迹遍布北美洲、南美洲、欧洲、大洋洲、亚洲、非洲，最北深入北极圈、格陵兰、冰岛，拍摄大量图片及视频影像，著有摄影专辑《航空盛宴》，操纵无人机航拍飞行总里程超2000千米。
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