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)
交叉融合、双向互动:西方史学新趋势之分析******
作者:王晴佳(山东大学讲席教授)
一
进入21世纪以来,西方史学界推陈出新,出现了不少新变化,足以证明历史学这一传统学问,正在不断革新和更新。依笔者管见,这些变化或许可以用本文的正题来略加概括。“交叉融合”指的是新兴史学流派层出不穷,但相互之间又没有明显的界限,而是呈现借鉴融合之势;“双向互动”指的是专业史家与读者之间,产生了远比之前更为积极的沟通和交流。不过为了清晰阐明这两种最新趋势,我们或许还得从一个多世纪之前谈起。
众所周知,历史研究在19世纪下半叶开始走向职业化,其标志是专业历史学会和专业历史刊物的建立和出版。一批志同道合的学者,以历史教学和研究为业,通过学会活动和专业刊物,相互切磋、交流,以期增进历史知识的获取和呈现。史学工作者建立了自己的学术圈,历史学亦变成一门独立自主的学科。19世纪末于是出现了两本史学方法论的著作:德国史家恩斯特·伯伦汉的《史学方法论》和法国史家朗格诺瓦、瑟诺博司的《史学原论》,指导历史从业者如何习得和掌握历史研究的方法和本领。
也正是在19世纪末、20世纪初,历史学开始受到其他学科(经济学、地理学、社会学和心理学等)的挑战和洗礼,经历了一个“社会科学化”的过程。这一“社会科学化”的特征主要表现在,一些史家不满德国兰克学派所代表的、以批判和核实史料为主的历史书写模式,希望借助社会科学的方法,对历史演变的过程做更为宏观的概括和解释。兰克学派提倡运用档案史料,其研究重心便自然以政治史、军事史为主,而如果希望对整个社会做综合的描述,那么档案史料就不敷使用了。20世纪初出现的历史学“社会科学化”代表了一个国际性的潮流,德国有卡尔·兰普雷希特、美国有“新史学”派如詹姆士·鲁滨逊等史家,英国有亨利·巴克尔,法国则由亨利·贝尔首倡、而1929年崛起的年鉴学派集其大成。这一“社会科学化”的哲学前提是实证主义,其意图是在确证事实的基础上,对历史的演变做广博的综合解释。换言之,他们不满足只是核定史料,然后据此直书,就一个重要人物的某个或几个事件,讲述一个故事。年鉴学派自称有三大“敌人”:政治史、事件史和人物史,由此可见其突破、创新的志向。
从后世的眼光考察,正是这一“社会科学化”的潮流,促使史学界不同流派的出现,如经济史、文明史、思想史等。二战之后,史学界流派纷呈的态势更为明显。若以美国为例,“新史学”所倡导的思想史在20世纪60年代一枝独秀,而大西洋彼岸的英国则由马克思主义史家带领,开展了“眼光朝下”的劳工史、社会史的研究。到了70年代,美国亦掀起了社会史、劳工史研究的热潮。此时的法国史坛,年鉴学派独霸天下,代表人物费南德·布罗代尔以提倡“长时段”名世,成功地实践了超越“政治史、事件史和人物史”的目标。布罗代尔的弟子如埃马纽埃尔·勒华拉杜里甚至提倡不再以个别人物的事迹作为历史书写的对象。为了对一个社会做“全体史”的综合分析,计量方法得到了青睐。计量史学在70年代一度大有独领风骚之势。在兰克学派的大本营德国,二战之后也出现了新的变化。譬如基于比勒菲尔德大学的史家竭力赶超欧美同行,从事社会史抑或“历史的社会科学”的研究。
饶有趣味的是,也正是在历史学大踏步走向社会科学化的70年代,一股与之志向和取径颇为不同的潜流渐渐涌现,那就是新文化史(有些地方亦称新社会史)和妇女史的实践。具言之,20世纪60年代的史家出于描绘和解释社会结构变化的需要,提倡“眼光朝下”,为处于边缘(比如女性)和下层(比如劳工)的民众发声,为其写史,这些尝试,并不为一个流派所限。举例而言,北美著名史家娜塔丽·泽蒙·戴维斯的《马丁盖尔归来》,被誉为新文化史的开山之作之一,但就其内容而言,又可以归属于妇女史,因为其中的主角是盖尔之妻贝特朗。盖尔夫妇和冒名顶替的“盖尔”三人又都属于社会下层,因此将该书视作史家“眼光朝下”的一个实践,亦十分恰当。意大利史家卡洛·金兹堡的《奶酪与蛆虫》,也是新文化史的一个范例,同时也被称为“微观史”这一流派的开创之作。与戴维斯的取径类似,金兹堡从一个磨坊主的言论着手,以小见大,窥视和描述19世纪欧洲人宇宙观、世界观的变化,同样展现了“眼光朝下”的视角。上面已经提到,马克思主义史家首先提倡史家为普罗大众写史,譬如“眼光朝下”这一提法的首倡者就是英国的马克思主义史家爱德华·汤普森。汤普森的名作《英国工人阶级的形成》,无疑探讨的是一个社会变动、变革的大问题,但他描述的主角不但是处于下层的劳工,而且还从文化的角度分析“阶级意识”的形成。汤普森的著作被视为马克思主义史学之“文化转向”的代表作品,而这一尝试又与新文化史的关注点有着一定的可比性。
以妇女史的发展来看,流派之间的界限逐渐模糊这一特点表现得更为明显。妇女史研究具有明显的跨学科特点,是妇女研究的一个重要组成部分,经常兼涉法律、政治、社会、人文、思想等诸方面。1986年,劳工史出身转入妇女史研究的琼·W·斯科特发表了《社会性别:一个有用的历史研究范畴》,又将妇女史扩展到社会性别史,进一步促进了妇女史研究与其他流派之间的交流和互动。近年史学界出现的男性史的新研究,便是其中的一个结果。
同时,妇女史和性别史研究的开展,还推动了家庭史、身体史、儿童史和情感史等诸多新流派的兴起。这些新兴流派都将历史研究关注的对象,从之前的公领域转向了私领域,打破了两者之间的区分和界限。上述流派亦采用跨学科的方法,如家庭史的开展,与社会学关系密切。身体史、儿童史、情感史乃至最近20年发展起来的“深度史学”和神经史,不但采用了诸如心理学、人类学等社会科学,而且还借鉴了神经医学、生物学等自然科学的研究。由此缘故,这些流派之间的界限颇为模糊,比如情感史的研究,必然包含身体的层面,因为情感的表达,通常会诉诸肢体动作和语言。在开展情感史研究的同时,也有学者从事相关的感觉史研究;后者更与身体史的研究密不可分,几乎就是其一个有机组成部分。
如果说历史研究方法上的多元化和跨学科,促成了史学流派之间的融合,那么还有一个比较典型的例子就是环境史、气候史、动物史、“大历史”和海洋史等一系列探讨人类与自然和其他生物关系的学派。从其命名而言,读者便可以清晰地看出它们的研究手段,必然会借鉴自然科学的方法。同时,这些流派之间的相互关系,可以说是亲密无间、难分彼此。2022年8月在波兰的波兹南市举办的第23届国际历史科学大会,其主题发言的重点是“动物史和人类史的交互演进”,共有四个场次,分别是“动物的主体性”“人类记录中的动物”“动物的展现”和“野生和家养动物的管理”,后两场都涉及动物在人造和自然环境中的活动。而环境史、海洋史和气候史等流派之间,更是你中有我、我中有你。它们与“大历史”的研究初衷相似,希望弱化人类在历史上的中心地位,走向“后人类的史学”。上述例子充分表明,当今史学界各个流派之间的借鉴和融合,已经达到界限不分、畛域不明的程度了。
二
20世纪60年代以来史学界“眼光朝下”的思潮,加上近年来科学技术的大幅度革新,还带来了一个重要的发展趋势,那就是历史知识的获取和表述,已经出现专业学者和读者之间密切互动的局面。如上所述,19世纪下半叶历史学走向职业化,有力地促进了历史知识的深化和历史研究的学术性,与此同时也造成历史著作与读者之间产生一条明显的沟壑。历史学家希望成为人类过去的代言人,但其著作对于普通的阅读者来说,艰深难懂、枯燥无味。这一现象与18世纪史学大家爱德华·吉本的《罗马帝国衰亡史》既可以让学者在其书房研读,又能放在仕女的梳妆台上的情形,迥然不同了。
历史学的职业化在今天并无改变,对史学工作者的考核还出现日益加强之势,但从上世纪下半叶以来,专业学者与读者之间的互动,也出现了彼此积极沟通的趋向。譬如新文化史家的作品,在史学家劳伦斯·斯通眼里,就代表了历史学中“叙述的复兴”,因为其内容的铺陈颇具可读性。上面提到的《马丁盖尔归来》《奶酪与蛆虫》和勒华拉杜里的《蒙塔尤》,情节曲折生动,很具吸引力。另一位当代新文化史的名家彼得·伯克,著述不辍,文笔清新,亦反映了作者注重文字表达、普及知识的意图。
这一“双向互动”趋势的出现,并非史学工作者的一己之力或一厢情愿,而是有着双方的沟通和交流。借助互联网和其他新科技,当下历史知识的普及和传播,已经今非昔比。近年来世界各地出现的记忆研究和公众史热潮,便是显例。它们都试图在专业史家的视角之外或之下,自下而上地提供有关过去的知识,从原来的历史知识受众转变为历史知识的参与者。记忆与历史之间一直存在着某种张力:历史学者希图保持记忆,不让其遗忘,但其保存的方式,又自然和必然带有某种选择性。法国学者莫里斯·阿布瓦赫在20世纪上半叶提出“集体记忆”的概念,试图将人们对过去的记忆,不再局限于近代历史学提供的框架中,而其同胞皮埃尔·诺拉在70年代主持的《记忆之场》的大型项目,异曲同工,希图从各个方面扩大人们对过去的认知。自那时开始,记忆研究在各国蓬勃兴起,既丰富了人们对过去的认知,也对历史研究产生了积极的互动和互补作用。
公众史研究的开展,则是历史学“双向互动”的又一个范例,已经在国际史学界蔚然成风。从事和推动公众史研究的人士同时包括了专业史家和业余历史爱好者或志愿者,其研究手段也颇为多样,从文献资料整理到物质文化和非物质文化的保存,全面展开,充分体现了专业与业余之间的密切交流。总之,当代西方史学界出现的这些新变化,展现出历史学这一古老学问历久弥新的魅力。
《光明日报》( 2023年01月09日 14版)
(文图:赵筱尘 巫邓炎)