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)
2022年多项指标下滑 房地产市场短期复苏承压******
1月17日,国家统计局发布2022年全年房地产开发投资与销售数据。尽管行业政策面释放宽松信号,但2022年多项房地产数据指标仍保持下探,其中全国房地产开发投资额同比降幅为10%,罕见进入到两位数行列。在业内人士看来,2022年房地产市场供需两端面临冲击和压力,数据指标持续恶化,市场短期复苏承压。2023年供应端修复将晚于销售端,乐观情形下,2023年全年商品房销售面积同比或小幅增长,价格逐渐趋稳。
开发投资增速“跌”入两位数
2022年,全国房地产开发投资132895亿元,比上年下降10%;其中,住宅投资100646亿元,下降9.5%。
2022年,房地产开发企业房屋施工面积904999万平方米,比上年下降7.2%。其中,住宅施工面积639696万平方米,下降7.3%。房屋新开工面积120587万平方米,下降39.4%。其中,住宅新开工面积88135万平方米,下降39.8%。房屋竣工面积86222万平方米,下降15%。其中,住宅竣工面积62539万平方米,下降14.3%。
从数据表现上来看,全国房地产开发投资增速2021年为4.4%,此后一路保持下探,2022年4月,该项指标进入负增长区间。但也可以看到,12月单月投资、开工面积降幅略有收窄。
“2022年,全国房地产开发投资增速仍处于恶化状态,说明开发投资的压力比较大。”上海易居房地产研究院研究总监严跃进表示,目前改善开发投资指标的总体思路是清晰的,尤其是近期或发布资产负债表优化的21条方案,其将显著改善房企的资金状况和开发投资预期。
广东省城规院住房政策研究中心首席研究员李宇嘉表示,2022年开发投资下跌10%,为年度最大跌幅。上一次楼市开发投资承压还是2015年去库存时期,彼时开发投资仍旧增长1%。可见,2022年楼市的压力是史无前例的。拖累开发投资的直接原因,就是前端的土地出让和新开工,土地购置费和建筑工程,合计占据开发投资70%左右的份额。2022年,土地出让下滑53.4%、新开工下滑39.4%,都是年度最大的跌幅。
房地产市场“萎缩”成为常态,房企拿地的积极性也受到抑制。2022年,全国房企土地购置面积同比增速为-53.4%。土地市场大体上下跌或萎缩了50%,若剔除城投等企业托底现象,相关数据表现会更糟。
中指研究院数据显示,2022年,TOP100企业拿地总额12975亿元,同比下降48.9%,全年整体拿地低迷。TOP100门槛值为48亿元,较上年同期下降24亿元,TOP100企业招拍挂权益拿地总额占全国300城土地出让金的比例为35.3%。
商品房销售延续跌势
寒冬模式的开启,供需两端皆保持“观望”。
在商品房销售和待售方面,2022年商品房销售面积135837万平方米,比上年下降24.3%,其中住宅销售面积下降26.8%。商品房销售额133308亿元,下降26.7%,其中住宅销售额下降28.3%。
2022年末,商品房待售面积56366万平方米,比上年增长10.5%。其中,住宅待售面积增长18.4%。
“在多地疫情形势严峻、居民置业意愿较低、居民收入预期未明显转好下,楼市活跃度恢复不明显。”中指研究院指数事业部市场研究总监陈文静分析称,12月单月全国商品房销售面积和金额同比降幅较上月分别收窄1.7个和4.6个百分点,但累计情况来看,2022年全年累计同比降幅仍超两成,且降幅延续扩大态势。各区域销售面积累计同比降幅均扩大,其中西部、东北地区降幅较明显;销售金额方面,东部地区累计同比降幅较1-11月略有收窄,其余地区降幅扩大趋势未改。
严跃进则表示,当前房屋销售数据总体弱于预期,全年下跌近25%的水平,说明购房需求刺激面临阻力。不过2023年要乐观看待此类数据,随着疫情过了高峰期,新一轮社会经济刺激工作会加速,购房市场势必有较好的表现和转机。
供应端修复晚于销售端
对于未来市场走势,陈文静直言,2023年供应端修复将晚于销售端,新开工面积和房地产开发投资仍面临一定下行压力,新开工面积在销售恢复节奏较慢、土地成交缩量、企业资金压力仍较大等因素影响下,预计难有明显改善;在“保交楼”资金推动下,房屋竣工或将得到改善,从而对房地产开发投资形成一定支撑,但企业拿地谨慎、新开工继续缩量等导致开发投资下行态势难改。
短期来看,需求端政策将进一步加快落实,符合条件的城市首套房贷利率有望下调,核心一二线城市政策空间不断释放,降低首付比例、降低房贷利率、优化区域限购等政策或继续跟进。据中指监测,近期北京、上海、杭州等核心城市购房情绪有所修复,预计未来随着政策进一步优化及显效,更多核心城市市场信心有望回升。若各地政策执行到位,全国房地产市场最早或在二季度企稳,乐观情形下,2023年全年商品房销售面积同比或小幅增长,价格逐渐趋稳。
在李宇嘉看来,当前的关键是稳定房价,房价不稳,不仅居民不愿意买房,金融机构也不愿意介入,不愿意参与收并购、纾困。进一步讲,房企资金链也难以好转。近期政策加力很明显,包括利率不设下限对冲房价下跌预期,鼓励需求入市。2023年上半年,处于疫后休养生息、修复预期、稳定基本面的时期,预计量价还将继续下跌,但在2022年低基数的基础上,跌幅或许收窄。下半年,量价和预期将逐步企稳。