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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）

《三体》上线，科幻迷进入狂欢模式******

　　《三体》电视剧在1月15日晚开播，这个中国科幻的最大IP千呼万唤始出来。在网上，有细节控整理出了“汪淼的幽灵倒计时”“叶文洁的红岸基地”“三体游戏”“古筝行动”等名场面出现的集数；而观众纷纷表示，“今年过年就给《三体》了”“让我脱水，快到开播”“自然选择！前进四！”……不负众望，电视剧一开播就跃升至微博热搜第一、豆瓣实时热门电视榜第一。

　　《三体》原著作者刘慈欣说过，想象力是人类所拥有的一种似乎只应属于神的能力，它存在的意义也远超出我们的想象。有历史学家说过，人类之所以能够超越地球上的其他物种建立文明，主要是因为我们能够在自己的大脑中创造出现实中不存在的东西。

　　从小说连载到电视剧开播，过去了17年，现在，我们已经处于《三体》所描述的未来时的起始时间段。文字让读者能够以100种1000种方式想象人物的一颦一笑、想象宇宙的瑰丽宏阔，而影视让大脑中的想象在眼前有了对应的所见。观众已经准备好了挑剔而渴望的目光，《三体》准备好了吗？

　　越真实、越接近真正的科学，就会越像《三体》

　　读过《三体》原著的大部分读者非常相信，小说本身已经提供了完整的结构和内容，改编再去做更多修饰是多余的。于是，主创团队请来刘慈欣参与其中，编剧田良良来来回回做了十几版剧本。在创作过程中，考虑的第一要素就是要尽可能贴近原著。

　　从导演杨磊到视觉导演陆贝珂，再到摄影指导，团队中很多人都是《三体》铁粉。他们认为，创作《三体》有一定挑战，因为这跟以前拍的科幻题材都不一样，所谓科幻元素或者外星人元素，并没有直接出现在画面里，只是给人一个理念，而理念，是最不好表达的。

　　《三体》是一部天马行空的科幻小说，但主创团队希望用极其真实的方式去展现电视剧。就像杨磊说的，“让所有东西越真实、越接近真正的科学，它就会越像《三体》”。

　　为了能让科幻“落地”，主创团队找了很多方法拉近观众和作品之间的距离，把深奥的科幻概念用比较容易被理解的语言来转述。比如，“宇宙闪烁”是原著中一个著名概念，剧中就用一个灯泡和一个物体之间的关系来做解释。

　　杨磊介绍，剧中涉及约200个场景，从上世纪六七十年代的“红岸”到2007年的北京，时间跨度非常大。电视剧基本还原了小说中的所有场景，最初希望全部在真实的地方拍摄，但很难实现，还是有置景。

　　《三体》总制片人李尔云说：“普通场景是可以搭建的，但是剧中一些重要的科学场景，很难通过搭建的方式去还原，美术组认为是一个不可能的任务。那放在我们面前的路就只有一条，那就是‘死磕’，用我们的专业精神和真诚，去打动科研机构。”最终，剧组等来了好消息。相关科研单位提供很大支持，在多个科学场景实现了实景拍摄，比如对撞中心、国家纳米科学中心等，这也是这些地方第一次迎来电视剧剧组。

　　“我们也能用特效的方法来解决，但我觉得它不真实，拍出来我不相信，所以力求所有的地方都用真的。场景的真实程度，能让演员、制作者，有一种沉浸感，可信度也会加强。”杨磊说。

　　“古筝行动”怎么拍？

　　几乎每一部科幻影视作品的特效都会尤其受到关注，做得好是赋予作品超越文字的魅力，反之亦然。《三体》的特效有两部分，一是真正拍摄中的特效，比如用纳米丝切割轮船的名场面“古筝行动”，二是《三体》游戏的部分。

　　杨磊说，“古筝行动”最大的麻烦是，切割之后，船要撞成什么样，没有任何一部影片或者已有资料可作参考，“船体被切割后的每一个变形都是不一样的，每一片都要单独设计，没有办法用传统电影美术的方式来完成。它不是纯粹的刚体，还会扭曲变形，这在特效行业里叫‘刚体的动力学模型’”。于是，主创团队只能用真的钢，压成片、窝成船型，然后用挤压机一片片地挤，挤完之后，再推上去焊接成一条船。

　　如果说“古筝行动”等段落的难点，在于需要让画面尽可能真实；而《三体》游戏本就属于虚拟场景，则需要更多想象力。

　　《三体》总制片人白一骢介绍，在充分评估了技术细节、时间成本和成品效果后，摄制团队一致决定用CG的(Computer Graphics的英文缩写，通过计算机软件所绘制的一切图形的总称——记者注)方式来制作。而这对演员来说，也是一次新鲜的体验和挑战。“以前对演员的要求是真听真看真感觉，但在动捕服和绿幕的包围之下，更考验演员的想象力和信念感。”

　　他同时透露，《三体》游戏的CG动画部分，邀请了一些同行朋友来提供面部，以作为游戏人物的面部，如郭靖宇、梁振华、马东、高亚麟、江南、唐家三少、侯鸿亮、费振翔……有兴趣的观众可以在剧中寻找这些人的面孔。

　　演员们也为讲好这个中国科幻故事付出努力。饰演常伟思的林永健说，这是他从艺以来遇到在台词方面最有挑战的一部剧，“这里面有很多逻辑性的东西，因为他们都是物理学家，讲话都很缜密”。饰演老年叶文洁的陈瑾说：“台词很多，也很难背，尽管我已经理解了它的意思，但如果用我自己的语言来说，还是会不太对。”

　　张鲁一在剧中饰演物理学家汪淼，在开拍之前，他就开始搜寻各种相关知识，尤其是物理方面的，“剧中有太多日常生活中涉及不到的专业词汇和专业用语，球状闪电、宏原子、数量级……了解很多知识的同时，也是在不断突破自己，让我对于科幻作品的认知打开了一扇门”。

　　科幻不能只靠刘慈欣，更不能只靠《三体》

　　2019年春节，同样改编自刘慈欣小说的电影《流浪地球》上映，引发观影热潮，迄今位列中国影视票房榜第五位。2023年春节，《流浪地球2》将要上映，预售票房稳居前三。观众对于科幻题材作品的热爱与科幻题材作品的质量与产量满足不了观众需求的矛盾，可能是现阶段最大的矛盾之一。

　　科幻不能只靠刘慈欣，更不能只靠《三体》，而科幻影视化的“落地”就更为不易。从某种程度上，中国科幻的长路依然漫漫，《三体》只是一个略显孤独的先行者。甚至有时候觉得，如果它没有得到如此大的关注，那就是中国科幻到了更好的时候。

　　从2006年《三体》小说第一次连载，到2016年首次公布影视化消息，相隔10年，到2023年真正开播，又过去了7年。在这7年里，我们经历过挫折与悲伤，但又同心协力向前走了很远。

　　“同舟共济版”预告片中讲到，“我们不知道敌人是谁、敌人什么样、敌人是怎么存在的。但是有一点，面对来自地球以外的敌人，我们所有的人，都是第一次。人类同舟共济的时刻到了”。“把我们人类看成是虫子的三体人忘了一个事实，那就是，虫子从来就没有被战胜过。”这些小说中的名句在剧中得到还原，而此时此刻再看，又多了一些感同身受。

　　刘慈欣一直描写宇宙的宏大神奇，描写星际探险，描写遥远世界中的生活和文明。他相信，无垠的太空仍然是人类想象力最好的取向和归宿。17年过去了，《三体》中的未来时间，已经变成了现实的时光。

　　“人类探索的步伐不会停止，在过去、现在、未来的每一个17年里，都将持续不断地向未知、向不确定性发起挑战。人类或许是渺小的，但坚韧和勇气，让我们在这个广阔的宇宙中成为了那个特殊的偶然。”刘慈欣说。

　　宇宙那么大，我们都想去看看。

　　中青报·中青网记者 蒋肖斌 来源：中国青年报

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）