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）
提升生态系统多样性、稳定性、持续性（认真学习宣传贯彻党的二十大精神）******
习近平总书记所作的党的二十大报告着眼全面建设社会主义现代化国家全局，部署了推进生态文明建设的战略任务和重大举措，指出要“提升生态系统多样性、稳定性、持续性”。我们要深入贯彻落实习近平生态文明思想，推动落实党的二十大确定的生态系统保护任务举措，夯实生态文明建设的根基。
我国生态系统保护工作取得历史性成就
党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央以前所未有的力度抓生态文明建设，开展了一系列根本性、开创性、长远性工作，生态文明建设从认识到实践都发生了历史性、转折性、全局性变化，美丽中国建设取得重大进展。通过深化生态文明体制改革，实施山水林田湖草沙一体化保护和系统治理，持续推进污染防治攻坚战，我国生态保护工作取得了历史性成就、发生了历史性变革。
（一）生态文明理念深入人心。习近平总书记传承中华优秀传统文化，顺应时代潮流和人民意愿，站在新时代坚持和发展中国特色社会主义、实现中华民族伟大复兴中国梦的战略高度，围绕生态文明建设创造性提出一系列新理念新思想新战略，深刻回答了为什么建设生态文明、建设什么样的生态文明、怎样建设生态文明等重大理论和实践问题，形成了习近平生态文明思想，为推进美丽中国建设、实现人与自然和谐共生的现代化提供了方向指引和根本遵循。生态文明建设写入党章和宪法，实现了党的主张、国家意志、人民意愿的高度统一，成为全党全社会的共识和行动。
（二）生态保护制度体系更加健全。党中央统筹推进生态文明体制改革，组织实施主体功能区战略，建立健全自然资源资产产权制度、国土空间开发保护制度，构建“多规合一”的国土空间规划体系，建立以国家公园为主体的自然保护地体系，健全生态保护补偿制度、生态环境损害赔偿制度、生态文明建设目标评价考核制度和责任追究制度等，充分发挥制度管根本、管长远的作用。颁布实施长江保护法、湿地保护法，修改土地管理法、森林法，推进制定黄河保护法等，生态保护法律制度日趋严密。
（三）生态安全格局得到优化。以青藏高原、东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带和长江、黄河等大江大河为骨架，以国家重点生态功能区为支撑，构建国家生态安全屏障，编制实施全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划。完成耕地和永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界的划定工作，全国划定陆域和海域生态保护红线319.11万平方公里。基本完成自然保护地的整合优化，实现了各类自然保护地不交叉不重叠。设立三江源、大熊猫、东北虎豹、海南热带雨林、武夷山等第一批国家公园，保护重要生态系统的原真性、完整性。
（四）生态系统质量稳步提升。推动天然林保护、国土绿化，加强水土流失和荒漠化治理。国土“三调”显示，2009—2019年，林地、草地、湿地、河流水面、湖泊水面等面积增加2.6亿亩。2012—2021年，全国森林覆盖率由21.63%提高到24.02%，我国成为世界上森林资源增长最多的国家。1999—2019年，全国荒漠化和沙化土地面积连续20年实现“双缩减”。2012—2021年，全国地表水优良水体比例由61.6%提高到84.9%，显著改善了河湖和湿地生态状况。2018年7月以来，违法围填海的规模由以往一年几百上千公顷下降到三年累计十几公顷，得到根本性遏制；实施“蓝色海湾”整治、红树林保护修复专项行动等，修复岸线和滨海湿地，大陆自然岸线保有率保持在35%以上。
（五）生物多样性保护有效加强。实施濒危物种拯救工程等，发布陆生野生动物“三有”名录和重要栖息地名录，大熊猫、朱鹮、亚洲象、藏羚羊等濒危物种种群数量稳中有升。实施长江流域重点水域10年禁渔，恢复流域水生态和生物多样性。成功举办《生物多样性公约》第十五次缔约方大会第一阶段会议，发布《昆明宣言》，设立昆明生物多样性基金，支持发展中国家生物多样性保护。积极推动联合国2030年可持续发展议程框架下的海洋领域可持续发展目标落实。
但是也要看到，我国生态本底脆弱，陆域生态极脆弱和脆弱区约占48%，生态系统保护任重道远；人与自然关系复杂，叠加全球气候变化带来的不确定性，对一些重大专业问题的认识还不够深入；生态系统保护取得的成效还是阶段性的；等等。我们必须以钉钉子精神持续加强生态保护，推动我国生态环境状况得到根本改善。
准确把握生态系统保护的总体要求
党的二十大报告强调，必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。这为进一步推进生态保护提供了总方向、总方针和总要求。
（一）正确认识人与自然的关系，推进人与自然和谐共生的现代化。党的二十大报告指出：“大自然是人类赖以生存发展的基本条件。尊重自然、顺应自然、保护自然，是全面建设社会主义现代化国家的内在要求。”我国建设社会主义现代化国家的一个重要特征，就是要实现人与自然和谐共生。大自然是包括人在内的一切生物的摇篮，人与自然是生命共同体。习近平总书记指出：“人类可以利用自然、改造自然，但归根结底是自然的一部分，必须呵护自然，不能凌驾于自然之上。”在处理人与自然的关系上，要坚持有取舍、守底线，控制向自然的无度索取，限制过度利用自然的不合理行为，包括那些虽然在技术和工程上可行，但违背伦理和自然规律的行为，为自然守住安全边界和底线，真正构建和谐共生的人与自然关系。
（二）正确处理发展和保护的关系，坚定不移地走生态优先、节约集约、绿色低碳发展之路。党的二十大报告指出：“统筹产业结构调整、污染治理、生态保护、应对气候变化，协同推进降碳、减污、扩绿、增长，推进生态优先、节约集约、绿色低碳发展。”生态环境问题归根到底是发展方式和生活方式问题，是由资源过度开发、粗放利用、奢侈浪费造成的。我国的基本国情决定了我们不能复制西方国家走过的现代化道路，必须坚持节约资源和保护环境的基本国策。习近平总书记指出：“建立健全绿色低碳循环发展经济体系、促进经济社会发展全面绿色转型是解决我国生态环境问题的基础之策。”推动经济社会发展全面绿色转型，稳定平衡的生态系统是根本基础。这就要求我们必须坚持生态优先，强化国土空间规划和用途管制，牢牢守住耕地和永久基本农田、生态保护红线等空间管控底线；贯彻全面节约战略，通过资源节约集约利用支撑高质量发展，从源头上减少对生态系统的影响；推动产业和能源结构调整，促进实现碳达峰碳中和，以稳定可持续的生态系统减缓和适应气候变化。
（三）正确把握生态系统整体和生态要素之间的关系，推动山水林田湖草沙一体化保护和系统治理。生态系统由生物与环境组成，通过能量流动、物质循环、信息传递构成统一整体。习近平总书记指出：“人的命脉在田，田的命脉在水，水的命脉在山，山的命脉在土，土的命脉在林和草，这个生命共同体是人类生存发展的物质基础。”生态系统作为一个有机系统，不是各部分生态要素的机械组合，其功能通过系统整体得以发挥。实施生态系统保护不能头痛医头、脚痛医脚，必须统筹山水林田湖草沙等自然生态各要素，实行一体化保护和系统治理，从而增强生态系统循环能力、维护生态平衡。要尊重自然环境地带性分布规律、生态系统演替规律等，坚持宜林则林、宜灌则灌、宜草则草、宜湿则湿、宜沙则沙，科学实施保护修复。比如，植树造林是生态建设的主要手段之一，但干旱、半干旱地区则要以草灌为主恢复生态，如果大规模植树造林就有可能打破区域大气降水、地表水、土壤水、地下水之间的转化平衡，过度疏干地下水，反而影响生态系统的稳定性。
（四）正确处理绿水青山与金山银山的关系，为人民群众提供更多优质的生态产品。推进生态文明建设，既要绿水青山，也要金山银山；绿水青山就是金山银山。处理好二者的关系，关键是树立正确的发展观和政绩观。习近平总书记指出：“良好生态环境是最公平的公共产品，是最普惠的民生福祉。”我们追求的发展，从根本上讲是为了人民生活得更好。我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾，其中生态环境质量同人民群众对美好生活的期盼相比就有较大差距。我们谋划发展，要主动回应人民群众对良好生态环境的追求。一方面，通过保护生态系统，不断提升其质量和稳定性，使之能持续提供更多优质生态产品。另一方面，发挥市场配置资源的决定性作用和更好发挥政府作用，建立健全生态产品价值实现机制，推动绿水青山向金山银山转化。
提升生态系统多样性、稳定性、持续性的任务和举措
党的二十大报告对生态文明建设作出了战略部署，明确了提升生态系统多样性、稳定性、持续性的战略任务和重大举措，我们要着力抓好落实。
（一）加快实施重要生态系统保护和修复重大工程。实施生态系统保护和修复重大工程是保障国家生态安全的重要基础。要深入实施主体功能区战略，以国家重点生态功能区、生态保护红线、自然保护地等为重点，突出对国家重大战略的生态支撑，统筹考虑生态系统的完整性、地理单元的连续性和经济社会发展的可持续性，在青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区、长江重点生态区、东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带等“三区四带”，推动重大工程实施，筑牢国家生态安全屏障。
（二）全面推进自然保护地体系建设。自然保护地在维护全国生态安全中居于首要地位。我国已经初步建立了以国家公园为主体，由国家公园、自然保护区、自然公园构成的自然保护地体系，建立了自然保护地分类分区管控制度。要落实国家公园空间布局方案，把自然生态系统中最重要、自然景观最独特、自然遗产最精华、生物多样性最富集的区域划入国家公园。完善自然保护区布局，填补保护空白，优化现有自然保护区边界。将具有生态、观赏、文化和科学价值的森林、草原、湿地、海洋、沙漠、冰川等自然生态系统、自然遗迹和自然景观区域划入自然公园，发挥自然公园服务科研、教育、游憩的功能。推进国家公园立法，修订自然保护区条例、风景名胜区条例等，完善自然保护地法律法规体系。
（三）实施生物多样性保护重大工程。生物多样性是生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合，对生态系统功能发挥和结构稳定起着决定性作用。我国生物多样性保护取得积极成效，但也面临着生物栖息地破碎化、外来物种入侵等问题。实施生物多样性保护重大工程，需要优化就地保护体系，完善迁地保护体系，加强生物多样性保护优先区域的保护监管，填补重要区域和重要物种迁地保护空缺，构筑生物多样性保护网络。生物安全管理是生物多样性保护的重要内容，需要建立健全生物技术环境安全评估与监管技术支撑体系，完善监测信息报告系统和生物安全事件应急处置能力；开展外来入侵物种普查，加强互花米草、松材线虫等入侵物种的监测和治理。支持生物多样性多边治理体系，履行涉及生物多样性保护的国际公约义务，推动制定“2020年后全球生物多样性框架”。
（四）科学开展大规模国土绿化行动。国土绿化是改善生态环境、应对气候变化、维护生态安全的重要举措。要坚持科学绿化、规划引领、因地制宜，开展造林绿化和种草改良空间适宜性调查评估，确定造林种草空间并纳入国土空间规划统筹安排，实行造林绿化任务带图斑下达。要充分考虑区域水资源承载能力，坚持以水而定、量水而行，宜绿则绿、宜荒则荒，科学恢复林草植被，实施沙化土地封禁保护等。实施巩固提升生态系统碳汇能力专项行动，有效发挥森林、草原、湿地、海洋、土壤、冻土的固碳作用。
（五）推行草原森林河流湖泊湿地休养生息。我国草原、森林、河流、湖泊、湿地资源相对丰富，但长期高强度开发对生态系统的结构和功能带来不同程度损害，需要降低人为活动干扰强度，实施休养生息。要以保障草原生态安全为目标，落实禁牧、休牧和草畜平衡制度，促进草原永续利用。实施天然林保护，全面禁止天然林商业采伐，加强森林抚育。统筹水资源、水环境、水生态、水安全，加强河流和湿地生态流量管理，实施好长江10年禁渔，推动河湖和湿地生态保护修复。针对农田过度利用、土壤污染、肥力下降等问题，坚持用养结合，健全耕地休耕轮作制度，实施污染管控治理，提高耕地生产能力。
（六）完善生态产品价值实现机制和生态保护补偿制度。生态产品多数属于公共产品，不能直接通过市场方式交换，需要政府积极引导和规制，建立保护者受益、使用者付费、破坏者赔偿的利益导向机制。要完善横向补偿、纵向补偿等补偿机制，探索建立自然资源开发利用生态补偿机制，健全生态环境损害赔偿制度。推动生态产品价值评估机制，健全生态产品经营开发机制，促进生态产品价值转化。深化集体林权制度改革，统筹生态保护和林业发展，推动适度规模经营，发展生态产业，促进林权增值、林农增收。（陆 昊）
