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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）

公共场所要对电子烟说“不”******

　　在不少禁止吸烟的公共场所，号称“低毒无害”的电子烟成了人们的新宠。半月谈记者调查发现，在许多城市，电子烟仍游走于公共场所禁烟管理的空白地带。多位受访专家表示，电子烟同样会产生“二手烟”，并以更加隐蔽的方式危害着人们的身体健康，需逐步加强管控，不让公共场所禁烟管理“留白”。

　　多地探索先行

　　在第五届中国国际进口博览会期间，国家会展中心(上海)出现了新的禁烟标识，志愿者们手持禁烟标识，对在会场中使用电子烟的人进行劝阻。10月28日，《上海市公共场所控制吸烟条例》修订实施，规定将电子烟纳入公共场所禁烟范围。

　　半月谈记者梳理发现，近年来，部分城市已通过立法等方式明确公共场所禁止使用电子烟。2019年1月1日，杭州出台相关政策文件，成为国内首个把电子烟纳入公共场所禁烟范畴的城市。随后，海南省及深圳市、张家口市等多地也推出升级版“禁烟令”，明确将电子烟纳入公共场所禁烟管理范围。

　　中国控烟协会副会长姜垣介绍，今年3月，国家烟草专卖局公布《电子烟管理办法》，随后国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)发布电子烟国家标准。“今年以来，我国多个部门相继出台文件加强对电子烟的管理，为建立电子烟监管体系提供了重要技术支撑。”姜垣说。

　　从世界范围看，加强电子烟使用管理也正逐渐成为共识。世界卫生组织发布的2021年全球烟草流行情况报告显示，除了完全禁止电子烟的地区，全球79个国家和地区已经采取至少一项措施限制吸食电子烟，包括禁止在公共场所吸电子烟，禁止电子烟的广告和推广、要求在电子烟包装上标注健康警示等。

　　“我国一些地区已经在电子烟使用管理方面做出了探索，但目前除少数地区将电子烟纳入公共场所禁烟范围外，大部分地区并没有在法律层面规定在公共场所禁用电子烟。”姜垣认为，将电子烟纳入公共场所禁烟管理范围势在必行。

　　严管电子烟，必要性何在

　　一段时间以来，电子烟因其宣称的“帮助戒烟”“低毒无害”“无二手烟”等特点成了许多烟民的选择，又因多样的造型让追求新鲜事物的年轻人把使用电子烟当作“潮流”。有年轻人认为，电子烟不含焦油等有害物质，和传统烟草有很大区别，“没必要管这么严”。事实果真如此吗？

　　天津市疾病预防控制中心非传染病预防控制所行为干预科主任李威提醒，电子烟本质仍是“烟”，其中不但含有尼古丁等成瘾物质，还会和传统烟草一样产生含有有毒有害气体的二手烟，危害身体健康。

　　“电子烟产品虽然不含焦油，但尼古丁含量不少，并且为了将尼古丁溶解，在烟油中加入了丙二醇和甘油，加热后产生的甲醛、乙醛、丙烯醛等致癌物质，会对人体健康产生不可逆的伤害。”李威说。不仅如此，电子烟的二手烟中还包含传统烟草中没有的铅、铬、镍等重金属物质。电子烟的二手烟是水雾状的气溶胶，“水雾”散得更快，但有害物质不会消失，因此电子烟二手烟的危害隐蔽性更强。

　　更为严重的是，电子烟成了青少年吸烟的突破口。“相比较传统卷烟，电子烟的外形、味道更容易被年轻人接受。”北京市健康教育协会常务副会长刘秀荣说，一些年轻人本来对香烟不感兴趣，但在公共场所看到身边的同学、朋友使用电子烟，觉得“很酷”，就也加入了吸烟者的队伍。一些青少年通过吸电子烟成了新烟民，原本宣传帮助戒烟的电子烟反而扩大了吸烟者数量。

　　此外，公共场所禁止使用电子烟，也能进一步降低禁烟执法难度。一位基层监督管理人员表示，在查处一些公共场所吸烟行为时束缚较多，需要提前分辨对方使用的是电子烟还是传统烟草，执法难度较大。

　　不让禁烟效果打折扣

　　“控烟条例落地实施让公共场所二手烟暴露率有了明显下降，但值得注意的是，公共场所的电子烟使用率有所上升。”李威介绍，2021年天津公共场所和室内工作场所电子烟使用率较2020年均有明显提升。

　　“这在一定程度上让禁烟条例的实施效果打了折扣。”姜垣说，要让公共场所禁止使用电子烟的观念深入人心，推动立法是关键。《健康中国行动(2019—2030年)》指出，到2030年，15岁以上人群吸烟率低于20%；全面无烟法规保护的人口比例达到80%及以上。

　　“健康中国必须是无烟中国。”姜垣建议，各地要对控烟条例进行细化修改，通过立法等方式将电子烟纳入管理范围，逐步在全国范围内实现室内公共场所、室内工作场所和公共交通工具全面禁烟。

　　“立法先行能有效引导公众舆论。”南开大学周恩来政府管理学院副教授周望说，目前在电子烟使用方面公众认知仍存争论，导致各地在推动电子烟管控方面的步调不一致，“立法能有效解决这一问题”。

　　刘秀荣认为，今年5月，《电子烟管理办法》正式实施，向未成年人出售电子烟产品的问题得到了有效遏制，将电子烟纳入公共场所禁烟范围，能进一步降低电子烟对青少年群体产生的危害。“相关法律法规需尽快出台，尽可能降低电子烟对青少年的影响，把青少年的第一口烟掐灭。”刘秀荣说。

　　(半月谈网 半月谈记者：尹思源 郭方达)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）