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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）

重庆深化普通高中课程改革 推动多样化特色发展******

　　记者 云钰

　　1月6日下午，重庆市第一中学校与挪威办学历史最悠久的学校之一——特隆赫姆教堂高中，结为友好学校。双方将在教师培训、课程开发、人文交流等方面开展深度交流，进一步丰富重庆一中集约多元的国内、国际课程资源。

　　“目前，学校已经建成6个学科课程创新基地，17门重庆市精品选修课程，12类160余门校本选修课程，并设置了小设想、小制作、小发明、小论文等科技‘四小活动’，以及国际课程、STEAM国际创新课程等特色项目，为学生的成长和发展搭建更加多元的空间。”该校相关负责人介绍。

　　近年来，重庆着力全面实施新课程、使用新教材（简称“双新”），推动普通高中多样化、特色化发展，普通高中超大班额基本消除，高中阶段毛入学率达到98.61%，提前实现“普及”目标。

　　消除大班额

　　实施办学条件改善计划

　　近三年累计投入11.88亿元，新增学位11700个

　　“仰望星空，你可以看到更为广阔的宇宙。”1月4日，重庆南开中学地理探究室老师正带领学生体验一堂别开生面的地理课。

　　在教室中间，摆放着一台可触摸操控的超大智能交互平板，两侧陈列了十多种地理教学模型，教室的天花板上悬挂着一个大型活动式星图演示仪。通过这些设备，学生们可以探求天体运行规律，观看地表形态及其变迁等。

　　“星空太美了！”“我们超喜欢上地理课，不仅弄懂了学科知识难点，还激发了我们对天文学的兴趣！”课堂上，学生们发出啧啧赞叹。

　　“我们学校的所有教室均配备多媒体交互式一体机，建成数字化实验室。”重庆南开中学相关负责人称，重庆南开中学积极推进“互联网+教育”深度融合，特别是在2020年新冠疫情期间，该校打造了“录播教学+直播评讲+App批阅作业+微信答疑”线上教育新模式，构建起“立体化”的线上教育体系，确保了“停课不停学”，为后续线下教学打好了基础。

　　市教委相关负责人介绍，近年来，我市大力实施普通高中办学条件改善计划，近三年累计投入中央和市级经费11.88亿元，教学科研仪器设备投入增加1.85亿元，数字终端增加1.69万台；新建普通高中学校12所，新增学位11700个。

　　特别值得一提的是，目前，我市已将全市公办普通高中学校生均公用经费财政拨款标准，从每生每年1000元提到1300元，全面取消普通高中“择校费”。

　　此外，针对城乡教育发展的薄弱环节和难点，重庆还实施了“十四五”县域普通高中发展提升行动计划，提出了“合理优化学校布局、提高经费投入水平、实施标准化建设工程、健全教师补充激励机制”等19条具体举措，着力提升县域普通高中办学水平和条件，不断缩小普通高中学校办学差距。

　　打造多彩特色课程

　　校园“各美其美”

　　建设普通高中课程创新基地162个，精品选修课程650门

　　“学校在确保开齐开足国家规定的各类课程基础上，还从德育类课程、竞赛类课程、科技创新类课程等维度，拓展化实施国家课程，培育学生的核心素养。”前不久，在重庆巴蜀中学举行的第四届课程博览会上，该校展示的涵盖人文、科学、体育、艺术等100多门校本选修课，吸引了众人的目光。

　　“通过《重庆古迹、遗址寻踪》课程，同学们寻访重庆历史建筑、抗战遗址，了解家乡历史文化；在《唐诗里的朋友圈》课堂上，学生们可以和网络博主共同赏析诗词之美。”该校相关负责人介绍，近年来，巴蜀中学构建了“潜能·个性”课程体系，打造了技术、语文、生物、英语、历史5个重庆市普通高中课程创新基地，16门课程入选重庆市普通高中精品选修课程，激发学生的学习兴趣，培养了学生的创新精神和能力。

　　不仅仅是巴蜀中学，多彩特色的课程体系让重庆市的高中校园“各美其美”。

　　重庆市第十一中学校开发了“大阅读”校本课程群，构建学校“大阅读”课程体系；重庆市第十八中学校打造了“四C课程”体系，从“树本课程”“砺新课程”“海纳课程”“百川课程”拓展人才培养多元化路径；重庆外国语学校构建与国际接轨的外语校本课程体系，对全市的外语阅读教学起到积极的带头作用；万州高级中学着力打造航空特色课程，先后有93名学生被录取为飞行员，被誉为“培养飞行员的摇篮”。

　　市教委相关负责人表示，近年来，全市普通高中学校扎实推进多样特色发展路径，通过开设丰富多彩的选修课程、培育优势学科，打造办学特色，推动学校由分层发展转向分类发展，更好地满足学生多元化学习和发展需求。

　　目前，全市已累计立项建设普通高中课程创新基地162个，60个校本教研基地，精品选修课程650门，评选360个普通高中优秀学生社团，系统构建起具有重庆特色的课程资源体系。

　　稳妥推进新高考

　　深化综合素质评价

　　将其作为高中毕业的必要条件和高校招生录取的重要参考

　　“选课前，我还一直拿不定主意。还好有学校选课走班指导中心的老师帮我评估和针对性的指导，我才做出了适合我的选课方案。”1月5日，重庆市第八中学校一名高三学生对记者这样说道。

　　“高考改革是教育领域综合改革的重点领域和关键环节，作为高考改革的核心设计要点，我们探索了一种具有学校自身特色的‘选课走班’教学模式。”重庆市第八中学校相关负责人介绍，为充分满足学生个性化发展的要求，学校开齐了“3+1+2”选科模式中的12种组合，并成立了选课走班指导中心，综合评估分析学生的兴趣爱好、学业成绩、成长记录、特长与潜能等不同特点，并根据全国高校招生动向、将来就业状况等社会因素对学生进行针对性的指导。

　　“为了充分尊重学生的选择，学校为他们的个性化发展提供丰富的课程支撑，每周还开设了生涯规划课，邀请高校各专业教授、社会各行业精英到校开展讲座，指导学生科学认知自我，结合高校专业选考科目要求，选择更科学合理的高考科目组合。”该负责人说。

　　据市教委相关负责人介绍，重庆从2018年开始实行新高考,即采取“3+1+2”新高考模式，不分文理科，语文、数学、外语为统考科目，在历史和物理科目中首选1门科目，然后在思想政治、地理、化学、生物学科目中再选2门科目参加选择性考试。

　　这几年来，我市各普通高中稳妥推进高考综合改革，实行新学业水平合格性考试，有序推进普通高中选课走班教学，创新开展学生综合素质评价工作，目前全市已构建了覆盖德智体美劳五育融合的综合素质评价体系，并将综合素质评价作为高中毕业的必要条件和高校招生录取的重要参考。

　　“未来重庆还将进一步优化普通高中学校布局，新建、改扩建一批普通高中学校，实施普通高中标准化建设工程，促进普通高中内涵提升。”市委教育工委书记、市教委主任黄政表示，接下来，我市将着力推进普通高中学科课程创新基地、精品选修课程、优秀学生社团等项目建设，促进全市普通高中多样化有特色发展；提升普通高中治理效能，坚决杜绝违规跨区域掐尖招生，健全教师补充激励机制，提高教师能力素质，整体提升全市普通高中办学水平。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）