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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）

低温来袭，怎样健康过冬？******

　　“一九二九不出手，三九四九冰上走。”冬至过后开始“数九”，这也意味着一年中最寒冷的时节到来了。低温天气对健康有哪些危害？哪些人群需要更多关注和保护？如何健康度过寒冬？近日，有关专家对这些问题进行了详细解答。

　　四类疾病莫大意

　　“气温骤降或低温天气可引发心脑血管相关疾病、呼吸系统相关疾病、消化系统疾病、骨关节相关疾病等。”河南省新乡医学院第三附属医院全科医学科主任医师韩清丽介绍，低温可导致患有心脑血管疾病、呼吸系统疾病等慢性病的患者病情加重，需引起特别关注。

　　“人体在低温刺激下，容易出现血管收缩、血压升高、心率加快等，严重时可能导致心肌缺血、血液黏稠度增高，诱发血栓形成，加重心脑血管疾病患者病情，甚至发生卒中、心肌梗死等严重后果。”韩清丽提醒，冬季，慢性病患者需规律服药，忌随意停药。如果有胸闷、隐痛或心慌等情况，即使发作时间很短，也要格外重视，必要时立即就诊。如突发一侧肢体麻木或无力、一侧口角歪斜或说话不清等症状，需高度警惕脑卒中，应立即到医院进行检查治疗，以免延误治疗；当出现心前区疼痛等心梗症状时，要立即拨打120送医，在医护人员未到来之前，可口含硝酸甘油片或嗅亚硝酸异戊酯，若家里备有氧气袋，应立即吸氧，切忌患者自己驾车或骑自行车到医院。

　　呼吸系统是人体与外环境接触最频繁的系统之一，极易受外界环境影响。新乡医学院第三附属医院全科医学科副主任医师刘兴霞介绍，冷空气可使鼻咽部的局部黏膜变得干燥，以致发生细小破裂，病毒、细菌容易趁虚而入，导致此时呼吸道疾病高发。

　　“如果出现了咳嗽、感冒等症状，尽量不要带病上班，多休息、多喝水有利于身体快速恢复。出门时要戴口罩，避免将病菌传播给他人。”刘兴霞建议，此时应特别注意头部、背部和脚的保暖，可适当增加室内空气湿度，室温最好保持在20摄氏度左右，注意室内外温差不要过大。

　　冬季还是胃肠道相关疾病的高发期。“低温刺激会引起毛细血管收缩，影响胃酸分泌和胃部血液循环，从而引发急性胃溃疡、胃肠炎等胃肠道疾病。”韩清丽说，冬季许多人喜欢食用辛辣食物，慢性胃病患者容易旧病复发，建议本身有胃病的人冬季饮食选择清淡、易于消化的食物，忌食生冷、辛辣、香燥、煎炸食物，少食多餐，戒除烟酒，适当参加体育锻炼，根据气温的变化及时增减衣服，防止腹部受凉，减少胃病发病机会。

　　“此外，冬天气温降低时，人体血管收缩，肌肉和韧带柔韧性较差，对关节的保护力度减弱，容易造成关节损伤及骨折。”韩清丽说，寒冷刺激还易诱发腰痛、肌肉痉挛等，有研究显示，冬季桡骨骨折的发生风险要比其他季节高出2.5倍，建议寒冷天气尽量减少出行，尤其是老年人，出行时最好有人陪伴或有辅助器具，室外尽量避开结冰的路面。

　　失温危险需警惕

　　当寒潮或低温天气来袭，应重点关注和保护哪些人群？

　　专家介绍，老年人、孕产妇、婴幼儿，心脑血管疾病、呼吸系统疾病等慢病患者以及长时间在户外工作或活动的人群，容易受到寒冷天气影响，需要特殊关注。

　　“老年人多伴随基础疾病，机体抵抗力较弱，低温或寒潮来临时，容易加重原有疾病或是诱发新的病症。”韩清丽介绍，由于老年人体力渐衰和活动能力减弱，代谢功能降低，产热相对减少，体温调节功能差，导致在低温环境或接触寒冷后很容易发生寒颤，出现身体失温，因此寒冬要特别警惕老年人发生身体失温。

　　什么是失温？韩清丽介绍，失温也称低温症、低体温症，是指人体热量流失大于热量补给，从而造成人体核心区（主要是指大脑和心、肺等维持生命的主要器官）温度降低（低于35摄氏度），并产生一系列寒颤、心肺功能衰竭等症状。如果不及时采取相关保暖措施，失温最终可能造成死亡。失温多见于老年人、孕产妇、婴幼儿和患有心脑血管疾病（如高血压、脑中风、冠心病等）、呼吸系统疾病等慢病患者以及饮酒后的人、长时间在户外工作或活动的人群等。

　　“失温与否取决于两个因素：身体产热保暖的能力与散热的速度。”刘兴霞介绍，保暖的能力关键看人们所穿的衣物尤其贴身衣物是否潮湿。通常失温在极寒冷天气下发生，但如果淋雨或在潮湿环境下衣物被冷水浸透，失温也可能在4—5摄氏度的天气情况下发生。预防失温主要从湿、冷、风三方面入手——要注意保暖，做好相应的防风防护措施，注意休息，及时补充热量、更换湿衣服，避免长时间处于低温环境中。

　　刘兴霞介绍，身体失温发生时，成人可能出现寒战、虚脱、记忆丧失、言语不清、有睡意等，婴幼儿则会出现皮肤鲜红、发冷等。如果发现这些信号中的任何一个，应及时测体温，如果体温低于35摄氏度，要立即就医。当不能马上获得医疗救治时，可以采取以下方法升高体温：进入温暖房间或住所，及时脱掉潮湿的衣服，采取相应措施温暖身体核心区域（胸部、颈部、头部和腹股沟），服用热饮料（不要给意识不清的人服用，也不能服用含酒精的饮料），帮助提高体温。情况缓解后，需尽快就医。

　　低温烫伤别小觑

　　寒冬时节，不少人通过暖宝宝、热水袋等取暖时发生低温烫伤。低温为何也会导致烫伤？

　　“日常生活中大家所理解的烫伤，多见于因高温液体、蒸汽、明火等高温损伤引起，属于高温烫伤。随着生活条件的改善，看似温和的低温烫伤越来越常见。”韩清丽介绍，当皮肤接触44摄氏度的热源持续6小时会造成烫伤，这种烫伤就叫“低温烫伤”，即身体长时间接触低热物体所引起的慢性烫伤。能够导致低温烫伤的温度一般在44—51摄氏度，多由于使用不当造成，如同一部位接触时间过长、同时使用两种及两种以上取暖设备等。如果低温热源持续作用，机体组织长时间受热源的烘烤，会引起真皮深层及皮下各层组织烫伤，严重的甚至会造成深部组织坏死。

　　“一般来说，低温烫伤表面看起来烫伤面积不大，但创面往往比较深，严重者甚至会造成深部组织坏死，有的可深达骨质。如果处理不当，严重的会发生溃烂，长时间都无法愈合。这种损伤程度远比一杯开水直接浇在皮肤表皮要严重得多。”刘兴霞提醒，一旦发生低温烫伤，可先用凉毛巾冷敷或凉水冲一下烫伤处，达到降温的目的，然后及时就医，千万不要用酱油或牙膏涂抹烫伤处，以免引起烫伤处感染。

　　专家介绍，低温烫伤多发于婴幼儿、老年人，尤其是合并有糖尿病、脑卒中后遗症患者以及长期卧床者。使用取暖设备时要严格按照说明书操作，例如使用热水袋时，不要直接接触皮肤，可在其外面裹上一层毛巾之类的物品；如果用电暖宝暖被窝，入睡前最好取出，注意避免水流到电源插口内，以防电路短路，也不要边充电边取暖，以防触电；使用电热毯时，睡前一两小时打开电热毯，睡觉时关闭电源，不要整晚开着电热毯睡觉，同时避免温度设置过高，注意电热毯的使用期限，建议5年更换一次；使用暖宝宝时，严禁直接贴在皮肤上，以免烫伤，每隔1小时检查一次，如发现红斑或其他不适，要立即停止使用。

　　冬季养生正当时

　　“传统医学认为自然界有‘春生、夏长、秋收、冬藏’的规律，人也应该顺应四季冷暖变化的规律和特点来养生。”韩清丽建议，结合自身实际情况，可以从以下几个方面进行养生保健——

　　环境温度适宜：除暖气外，在家里可使用空调、电暖风等设备取暖，将室温维持在18—25摄氏度左右。建议每天开窗通风3次，每次不少于15分钟，以维持室内空气的新鲜。

　　重点部位保暖：冬天要根据情况适当增加衣物，穿衣不能太紧、太多，以免呼吸不畅、行动不便，宽松保暖即可。需要注意的是，头部、手部、脚部是需要重点保暖的部位，出门戴好帽子、围巾、手套、口罩等。寒从脚起，保暖先暖脚，回家可多泡脚，每天步行半小时以上。

　　科学合理膳食：膳食总体营养均衡，多食新鲜蔬果。适当吃一些产热量高和营养丰富的食物，如瘦肉、鸡、鱼、乳类及豆制品，少吃油腻食物，戒烟限酒。

　　坚持适当运动：冬天可在室内进行一些简单运动，如散步、慢跑、八段锦等。不建议晨练，锻炼时间尽量选在日落以后，此时气温适宜，适合锻炼。有高血压、冠心病等基础疾病人群要注意运动时间，如心脑血管患者的危险时间多在早上6—10点，高血压患者的晨晕现象也出现在清晨6点左右，这些人可于傍晚适当运动。

　　稳定愉悦情绪：生活中充满喜怒哀乐，但极度愤怒或紧张等都可能诱发心肌梗死和脑卒中，要尽量保持乐观愉快的心情，切忌忧郁、悲伤、恐惧和受惊等。(王美华)

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）