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)
太惋惜!胡鑫宇自缢身亡,青少年心理健康如何呵护?******
文/赵斌
2023年2月2日,江西省、市、县联合工作专班在上饶市铅山县召开新闻发布会,通报胡鑫宇系自缢身亡。发布会上还公布,胡鑫宇2022年9月到致远中学就读后,因学习成绩不佳造成心理落差,加之人际关系、青春期冲动带来的压力,造成了他失踪前心理状态失衡,有明确的厌世表现和轻生倾向。
如何应对孩子的厌学、厌世情绪,呵护青少年心理健康?
看懂这些预警可以挽救孩子!
北京同仁医院急诊科副主任医师、国家二级心理咨询师岳春河在接受中新社国是直通车采访时说,“小孩子把活啊、死了的挂嘴上”“哭着打电话说不想上学”“挺内向的孩子,好像突然开朗了,甚至有些聒噪”这些往往不被重视的现象,极有可能是孩子走在极度危险边缘的预警,甚至是向家长发来的最后求救。
上海长征医院心理科副教授、副主任医师、中国医师协会心身医学分会青年委员潘霄认为,要避免悲剧发生,需要了解青少年在作出极端行为前的四个阶段。
潘霄称,这四个阶段分别为情绪低落期、求援窗口期、绝望期和绝望之后的实施期。
情绪低落期源于父母离婚等家庭问题、遭受霸凌等学校人际关系问题、成绩下降等学习问题导致的情绪低落。这一状态如果长时间持续,会非常痛苦,进而产生“活着没意思”等想法,但这一时期是宝贵的援助窗口期,青少年会有求援、呼吁关注的表现。比如和朋友说、向家长或老师求助、寻求心理咨询等。也会出现自杀前的言行征兆。
一旦错过这个时期,青少年就会从求援窗口期进入绝望期,很难通过心理咨询等一般手段拉回来。进入绝望期,原则上必须从医学角度根据实际情况给出医学治疗方案,比如住院、服药治疗等,才能有较好的效果。
他表示,青少年自杀前的预警可从两个方面去发现和判断:言语方面和行为方面。
言语方面:
1、暗示。如,没我更好、没有我会怎样、活着或人生好麻烦、活着没有价值和意义等消极厌世类情绪语言;
2、明示。如,不想活了、想死了、我死了你不要后悔、再这样我就去死等明确地表达出死的意愿。即便是孩子偶发性无心说出,也要引起注意,及时做心理评估。
行为方面:
1、抑郁表现。出现“三低”,即情绪低落、思维迟缓、行为减少;
2、突然变化。本来内向或外向,性格突然转变;
3、突然离家出走,不告而别;
4、有自伤、自残行为,比如用刀划自己手臂,拿头撞墙等表现;
5、孩子突然无端出现不舒服。尤其是内向敏感型青少年,不愿意沟通,潜意识压抑负能量导致头疼等身体不舒服;
6、厌学,不做作业,成绩快速下降。
潘霄表示,青少年言行有上述特点就应该引起重视,如果同时具备多个表现,要高度警惕青少年已患有严重的心理健康问题。
如何呵护孩子心理健康?
潘霄认为,发现青少年有轻微的心理健康问题,或者难以解决的情绪问题,首先要找到学校的心理老师、心理咨询工作室或者医疗机构做评估,以确定问题的程度,进而获得解决方案。
问题严重时,这些机构的专业人士会建议家长及时送医。经过多年发展,中国医疗界在治疗心理、精神方面的问题和疾病的水平值得信赖。
岳春河认为,日常教育中,家长的有效沟通和陪伴对青少年心理健康至关重要。家长应尽量少用成年人的思维去干预甚至控制孩子,要站在孩子的角度与之共情,了解孩子的内心。此外,还要注意帮助引导孩子建立自我评估体系,让孩子学会平衡内在与外在评价体系,从根本上减轻外界对孩子心理的负面影响,避免产生自我否认感。
岳春河举例,如果把夫妻比喻成各自是一个圆,这两个圆重叠的地方就是孩子心理空间的天地。如果家长离婚,一定注意不要互相否定,这种否定即便不当孩子面说,孩子也能感受到,会给孩子的心理带来负面影响。
潘霄认为,学校配备的专业心理老师一般会按要求教孩子怎么处理负面情绪以及心理问题,包括学业压力、人际冲突、家庭关系的处理等。家长也要注意青少年的逆商培养(AQ),学会如何处理挫折和重振信心。可以多参加有竞争性、有输赢的体育活动、军旅主题的夏令营,一些培养抗逆力的户外活动,要让孩子有抗逆训练,学会面对挫折感。
潘霄还提醒,要避免孩子接触一些不良引导的游戏和漫画。家长也要注意加强青少年心理建设的科普学习。同时媒体尤其是自媒体不要渲染涉及自杀的名人、舆情事件,给社会营造一个良好的舆论氛围。
全社会应形成合力
呵护青少年心理健康,老师和家长的专业知识储备至关重要,但仅凭这些可能还不够。
北京市二十一世纪幼儿园总园长朱敏在接受中新社国是直通车采访时建议,应由政府主导、部门协同,构建学校、家庭和社会三位一体的防范青少年自杀屏障。例如,可由政府部门牵头,组织专家和专业教师一起研发生命教育课程;加强家校沟通,及时发现青少年的消极情绪并有效干预,确保自杀预防工作的正常运转;构建遍布全国的心理危机社会支持网络和自杀干预网络,建立自杀预防专门机构,如心理诊所、心理热线等。
朱敏认为,通过借鉴美国、英国等在青少年心理健康方面的成功经验,可考虑以心理健康专业的高校、研究机构为专业主导,与学校尤其是经济欠发达地区、留守儿童相对较多地区的学校对接,针对青少年相关心理问题给出解决方案,再结合实际案例反馈到研究当中,不断形成具体的标准、做法、经验以更好指导实践。
(文图:赵筱尘 巫邓炎)