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)
南大“三板斧”直指科研评价改革******
从率先引入SCI论文指标,到主动打破“SCI至上”——
南大“三板斧”直指科研评价改革
■新征程新作为
今年,南京大学天文与空间科学学院教师李川顺利晋升为教授。
作为“羲和号”卫星科学与应用系统的总设计师,从2015年起,李川便将主要精力投入卫星工程的论证和研发中,志在解决我国太阳物理研究严重依赖国外卫星数据的“卡脖子”问题。经过团队多年艰苦付出,2021年,“羲和号”发射成功,开启了我国空间探日的时代。正是由于在这项国家重大工程中的突出贡献,李川在今年的教授职称评审和答辩中获得了校内外评委一致认可,顺利晋升。
党的二十大报告提出,深化科技体制改革,深化科技评价改革。近年来,南大积极改革科研评价体系,坚持质量与贡献导向,取消了“数论文、数项目、数奖项”单一评价体系,重点评价学术贡献、社会贡献以及人才培养贡献,为科研创新注入源头活水。
优化考评体系,避免一把尺子量到底
20世纪80年代末,南大作出了一项至今还在影响我国高等教育界的决定:率先从国外引入SCI(科学引文索引)论文指标,作为当时教师职称评审、博士生学位授予的重要评价标准。
这项改革对于当时还较为封闭的国内高校来说,无疑是一颗“重磅炸弹”。“当时国内外学术水平差距较大,缺乏客观有效的科技评价体系,SCI论文指标凭借其透明、简单、客观等优势,迅速在国内得到广泛应用,对推动南大等国内高校科研成果走向国际舞台起到了积极作用。”南大科学技术处处长姜田表示。
20世纪90年代起,在国际学术期刊上发表的SCI论文数量等量化指标,成为中国考核评价学术成果的主要标准。然而,过度追求SCI论文数量的现象逐渐显现,科研工作出现了价值追求扭曲、学风浮夸浮躁和急功近利等问题。
打破“SCI至上”,避免一把尺子量到底,曾经的“吃螃蟹者”开启了改革的步伐,从2014年提出做问题导向的原创研究,到2018年提出构建“三位一体原创驱动式”科学研究新模式,一系列改革让南大科研评价的理念更加明晰:建立以科技创新质量、学术贡献为导向的评价体系,让科研人员在创新链条上走得更远。
如今,南大吹响了科研评价改革“先锋号”,正在实践以质量和贡献为要素,以论文、奖项、专利、专著、决策咨询报告、文献整理、学术译著、艺术创作等各类成果形式为支撑的综合评价体系。同时,全面考察人才在培养周期内的表现,包括师德师风、教育教学、科学研究、社会服务、专业发展等。
从事传感芯片相关研究的南大教师张丽敏就是“不唯论文和影响因子”评审机制的受益者。5年来,她专注于国家战略和民生需求引导的科研工作。尽管相关研究存在难度大、周期长、期刊影响因子低等问题,但这并未阻碍她晋升为教授。职称评审时,张丽敏重点介绍了研究工作的原创性和自主知识产权的完整性,展示了相关成果在非接触可穿戴设备、运动姿势识别等领域的应用与前景,获得评委认可,顺利晋升。
“对取得重大理论创新成果、前沿技术突破、解决重大工程技术难题、在经济社会事业发展中作出重大贡献的教师,申报高级职称时论文不作限制性要求,进一步倡导学术贡献、社会贡献。”中国科学院院士、南大校长吕建表示,创新服务是教师的第一贡献。学校紧紧围绕“双一流”建设总体目标,大力开发教师“第一资源”,突出质量贡献,着力下好科研评价改革“先手棋”。
为了进一步激发科研人员创新活力,2021年,南大完善科研创新激励办法,由过去简单的工分制变成主客观评价相结合的形式,不可量化的贡献有了体现方式。同时,纳入评价的成果形式更加多元,论文在量化评价环节中的权重明显降低。
落实分类评价,打通各类人才晋升通道
南大艺术学院教师陆庆龙擅长油画和水彩画,他的50多幅作品被中国美术馆、中国国家博物馆、江苏美术馆等机构收藏。
“作为美术专业,实践性与创作能力一直是这个专业应该具备的重要特质,但在综合类大学的职称评审体系中往往不受重视。”让陆庆龙欣慰的是,南大充分考虑到实践类专业特点,在职称评审中予以突破。
在评审述职中,陆庆龙没有简单地选择期刊学术文章进行介绍,而是重点展示了自己近年来的美术创作。他在业界高度认可的“全国美术作品展览”上分别获得了“中国美术奖”金、银、铜奖,这些优秀创作成果得到了专家评委一致认可,使他顺利晋升教授。
在南大,越来越多像陆庆龙这样的特殊人才被“破格”聘用。作为全国较早开展分类评价的高校之一,南大在人文、社科、数理等学科分类基础上,进一步打破同质化评价标准,围绕学科特殊性,有针对性地分类设置审查形式及要求,并深化推行代表作制度,建立更专业的“小同行”专家组进行评审,确保评审客观、公正和专业。
例如,在校内学科学术方向中较为小众冷僻或专业特色明显的语言、书画艺术等被列入“冷门绝学”评审组,增加“作品参加国家顶级展览”“被著名博物馆收藏”等定性指标描述;面向航空航天等国家需求的科研人员设立专用先进技术学科组,评价重点放在是否在专用先进技术领域获得较大学术影响或取得经济、社会效益。
南大电子科学与工程学院副教授陈乐长期从事航空航天领域相关工作,多次主持并参与航天部门重要科研项目,但由于科研项目的特殊性,成果难以成文。在过去的评价导向下,特殊科研项目一线研究人员在职称评审中往往竞争力不足,人才的“引、留、用”困境难以解决。
针对此类人才评价特殊性,南大积极“做减法”。教师的职称评审不再唯论文数量,转而关注人才的代表性成果,兼顾科研任务类型和国家与社会认可度。根据科研项目等级,构建合理、公平、透明的人事考核制度,同时配套相应的目标激励和政策激励制度等。
“分类评价体系让青年科研人员最大化享受政策红利,有更多的获得感和成就感,激励我们聚焦主责主业,能够轻装远行。”陈乐说。
据统计,在2019到2021年度专用先进技术学科组职称评审中,最终评定教授5人、副教授2人;在特殊岗位学科组评审中,2人获评教授。
“学校积极在不同学科、不同层次、不同阶段人才特点的精细化分类评价机制上积极探索。”南大人力资源处副处长孙涛表示,希望通过健全分类评价体系,破除思想桎梏,让更多青年科技人才心无旁骛地面向国家重大需求,潜心前沿基础研究,推动学校师资队伍建设高质量发展。
坚持发展性评价,尊重人才成长规律
“在我工作初期长时间没有高水平论文产出的情况下,学校充分肯定了实验室建设的进展。”今年,南大现代工程与应用科学学院教授聂越峰入选国家重大人才工程,成为学校A层次领军人才。回顾这些年科研历程,聂越峰认为,学校提供的良好科研条件和宽松学术环境,让他坚定信心瞄准颇具挑战的前沿基础问题展开研究。
自2015年来到南大后,聂越峰一直致力于建设具有国际领先水平的氧化物分子束外延与原位角分辨光电子能谱实验平台,到2018年首聘期考核时,他只发表了一篇论文。但学校对其工作状态和阶段性成果进行了综合评价,继续给予支持。2019年,他带领团队制备出世界上最薄的钙钛矿氧化物新型二维材料,并取得系列进展,相关成果两度发表于《自然》杂志。
聂越峰的经历并非个例。近年来,南大尊重人才成长规律,坚持将发展性评价思想贯穿于考核评价工作全过程,使人才评价激励机制从“指挥棒”升级为“推进器”、从“检测站”转型为“加油站”。学校邀请同行专家共同组成专家组,注重聘期进展,对于早期在搭建实验平台投入较多精力、建设进展较好、论文成果显示度不高的人才给予充分肯定。
对于处在不同发展阶段的人才,南大倡导不同的学术成果显示内容,重点评估发展潜力,对青年学者,注重学术活跃性的评价,鼓励他们立足科学前沿攀登科学高峰,逐步形成自身学术特色;对中青年学者,注重个人学术研究系统性的评价,鼓励他们建立和扩大自身学术影响力,着力组织科研团队主持承担国家级重大课题;对于学科带头人,注重评价其学术研究高度,鼓励他们提携培养青年人。
“对不同学科领域、不同发展层次的教师而言,科研产出的周期和方式均有所差异,坚持考核与跟踪相结合、评价与发展相一致是南大发展性评价的核心理念。”孙涛介绍,动态性与科学性相结合的评价方式,给“一顶帽子戴到底”的痼疾下了一剂猛药,避免了仰赖头衔、逆向“发展”现象的滋生,而在评价过程中贯彻“引育并举”原则,有力提升了师资队伍整体实力,增强了人才队伍的竞争力与活力。
科技立则民族立,科技强则国家强。当前,南大正广泛开展“全面贯彻二十大精神,加快建设‘第一个南大’”大讨论,充分借鉴师生真知灼见,为建设世界一流大学解放思想、集思广益、凝聚力量。中国科学院院士、南大党委书记谭铁牛表示,学校将全面落实习近平总书记建设“第一个南大”的重要指示和重要回信精神,着力发挥教育、科技、人才的基础性、战略性支撑作用,建设一流教学科研队伍,提供战略人才支撑,不断培养战略科学家,打造一流科技领军人才和创新团队,造就一流青年科技人才队伍,为实现中华民族伟大复兴作出新的更大贡献。(本报记者 焦以璇 通讯员 于玥晗)