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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）

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东西问｜于成龙：殷墟战车何以实证早期东西方文明互鉴？******

　　中新社北京1月4日电题：殷墟战车何以实证早期东西方文明互鉴？

　　作者于成龙中国殷商文化学会理事、中国国家博物馆研究院原副院长

　　殷墟，埋藏着商王朝最后一处都邑，《竹书纪年》称“自盘庚徙殷，至纣之灭，二百七十三年，更不徙都”。曾经，繁华如梦。

　　殷墟可提供文明互鉴的出土文物很多，车是其中重要一种。车是人类技术史上的重大发明，也是人类在长期生产、生活实践中不断积累经验、改进完善的重要工具。殷墟出土的实物战车是中国古代最早以马作为使役的两轮战车实物，受到海内外考古界的高度关注。但鲜为人知的是，殷墟战车也是早期东西方文明互鉴的实证之一。

　　文字记载的先秦战车作何用？

　　战国时期楚国诗人屈原在《九歌》名篇《国殇》中以极强的艺术感染力，情感真挚地描绘出一幅楚国将士英勇抗敌的壮烈图景。其中“车错毂兮短兵接”“凌余阵兮躐余行，左骖殪兮右刃伤”“霾两轮兮絷四马”，即是沙场战车驰骋交错、战马嘶鸣、短兵相接场面的如实写照。

　　依屈原诗句所载，以马作为使役的两轮战车，至迟从商代晚期至西汉早期，一直被用作重要军事装备，使用时间长达一千余年。在群雄争霸的春秋战国，拥有战车的数量更是衡量诸侯列国军力的标准。《孟子·梁惠王上》记载：“万乘之国，弑其君者，必千乘之家；千乘之国，弑其君者，必百乘之家。”其中“万乘”“千乘”“百乘”之“乘”，辞意驷马一车，足见战车在当时军事装备中的重要地位。

　　另一方面，这种以马作为使役的两轮战车也是出行、田猎及其他活动的重要交通工具。20世纪初，河南安阳小屯曾出土一块刻辞卜骨，是残断的牛右肩胛骨下部，清宣统三年(1911年)被考古学家罗振玉所收。该卜骨正、反面刻满长篇卜辞，现存近180字，字口涂朱，内容是商王武丁分别于癸酉、癸未、癸巳与癸亥四日，占问该旬之内是否将有灾祸发生。其中，癸巳日卜辞验辞记述，占卜次日甲午，商王田猎，在追逐兕时，小臣甾的车马与王车发生碰撞，子央从车上跌落。由此可知，商朝战车亦用于田猎。

　　此外，作为古代中国礼乐制度的重要载体，天子、诸侯、卿、大夫、士，不同等级的贵族拥有车的数量及装饰各不相同，相关考古发掘也确证不同等级车马制度的隆杀之别。

　　殷墟揭开晚商战车之谜

　　如上所述，凡此《诗·秦风·车邻》“有车邻邻”，《小雅·车攻》“萧萧马鸣”等中国古代典籍及甲骨文中对于战车的记载不胜枚举。通过科学的田野考古发掘，人们终得以洞察中国古代战车的真实样貌。

　　1928年10月至1937年6月，当时的中央研究院历史语言研究所考古组在河南安阳西北小屯及洹河南北两岸主持进行了15次考古发掘，揭露众多遗址、墓葬，出土大量遗物。

　　新中国成立后，此地考古发掘工作得到全面开展，并取得举世瞩目的丰硕成果。已经出土的16万片刻辞甲骨及90余年的历次考古发掘显示：此地主体遗存始于商王武丁时期，至商王帝辛，埋藏着商王朝最后一处都邑，即商王盘庚所迁之“殷”，典籍所载之“殷虚”，亦即商代甲骨文所称“大邑商”之中心所在。

　　历经90余年殷墟考古发掘，已出土百辆双马系驾的两轮马车，也是迄今所知中国古代最早的马车。2005至2006年，安阳钢铁厂西南发现车马坑10座，其中5辆马车为横列摆放，壮观异常。凡此种种，皆为后世首次揭示商代晚期马车的真实结构。

安阳钢铁厂出土商代晚期车马坑。图片来源：殷墟博物院

　　经过考古工作者的细致梳理发现，商代晚期马车系由一舆、两轮、独辕、单衡与双轭五大构件组成，需青铜铸造、漆木器加工及皮革加工等众多手工业部门协同制作，集中体现了当时手工业发展的整体水平。

殷墟孝民屯商代晚期马车结构图。图片来源：殷墟博物院

商代晚期马车复原图。图片来源：殷墟博物院

　　殷墟发现的商代晚期马车，伴随有戈、箭镞之类武器及多种马具。《史记·周本纪》记载，商代末年，周武王“率戎车三百乘，虎贲三千人，甲士四万五千人，以东伐纣”。由此可知殷墟出土的这些马车即当时的“战车”。

商“王宾中丁”刻辞卜骨，现藏于中国国家博物馆。其中癸巳日卜辞验辞记述占卜次日甲午，商王田猎，在追逐兕时，小臣甾的车马与王车发生碰撞，子央从车上跌落。由此可知，当时战车亦用于田猎。图片来源：《中华文明——<古代中国陈列>文物精萃·夏商西周时期》

　　同属于商代晚期的陕西西安老牛坡遗址与山东滕州前掌大遗址也发现了车马坑，马车构造与殷墟所见相同。换言之，目前所见考古证据表明：商王武丁时期，即公元前13世纪是中国境内出现畜养家马与战车的最早时间。

　　谛审上述商代晚期遗址出土的两轮马车，结构力学合理，制作工艺精良，且使用大量青铜构件，绝非初创草成之作，而是经过了漫长的发明、改进及完善过程。然而，省察经考古发掘的河南偃师商城、郑州商城及小双桥等商代早期遗址，均未发现马骨及两轮车辆遗存。

　　如此，商代晚期突然出现的双马系驾两轮战车，从何而来？

　　中西亚出土战车早于殷墟

　　放眼欧亚草原考古，距今约5500年的现哈萨克斯坦“柏台遗址”出土了大量马骨、马牙、利用马骨制作的鱼叉及马粪堆积，陶片上甚至还检测出马奶脂肪酸的残留，这是目前所知人类驯化马匹的最早记录，说明当时的人们已经开始驯化马匹。

　　欧亚草原南乌拉尔地区的“辛塔什塔遗址”，年代为公元前2000年左右。该遗址墓葬中出土了目前可以确认的年代最早的双马系驾两轮战车。位于外高加索亚南部亚美尼亚塞凡湖边的“鲁查申遗址”，年代约为公元前1500年，遗址墓葬中出土数辆双马系驾两轮战车，与商代晚期战车极为相似。同时，据两河流域北部公元前18世纪的文书记载，当时由1400人组成的军队，装备了40辆战车；公元前17世纪的文书也记述，8支军队装备80辆战车。此外，叙利亚出土的印章图案显示，一士兵乘双马系驾两轮战车，开弓射杀敌方，以及两人乘两轮战车，驱车践踏敌方的生动场景。这些考古证据则表明，早于商代晚期，双马系驾两轮战车已在中亚、西亚地区风行日久。

亚美尼亚塞凡湖边的鲁查申遗址11号墓出土两轮马车。图片来源：王巍《商代马车渊源蠡测》

　　出于中西亚，终胜于中西亚

　　如将这些中亚、西亚地区的双马系驾两轮战车与中国目前所发现商代晚期的双马系驾两轮战车进行详细比较，就会发现，两者构造相同，均为一舆、两轮、独辕、单衡与双轭，各主要部件制作及衔接工艺相同，且皆使用青铜车马器具，可见两者存在明显的内在联系。因此，在中亚、西亚盛行已久的双马系驾两轮战车以及家马，应是商代晚期突然出现的家马与双马系驾两轮战车之源，这一判断符合对目前有关考古发现的解读。

　　然而，需要说明的是，商代晚期使用的双马系驾两轮战车，并非是简单的引进、模仿，而是在中亚、西亚地区流行的双马系驾两轮战车的基本框架上，结合自身需要，对车体、车舆面积、轮径及轨距等主要部件进行了大幅改造，塑造自身车马器具式样、尺寸，并在商代晚期高度发达的青铜铸造业及众多手工业的加持下，制作出工艺更加精湛的战车，从而令其作为军事装备及交通工具的效能发挥到极致。从殷墟遗存看，中国制造的战车在各个方面均已远超中西亚地区。进入西周后，战车结构大体因袭商制，并再次加以改进，成为春秋战国时期战车之原型。

　　在中国古代早期王朝时代的形成及初步发展进程中，商王朝承上启下，影响深远。引进、消化、吸收、创新，这些理念在商代晚期双马系驾两轮战车的制作中被体现得淋漓尽致，也再次从一个侧面印证了中华文明的起源和早期发展是一个多元一体的过程。

　　通过殷墟战车可以一窥那个时代，正是源于相互促进、取长补短、兼收并蓄的胸怀，商晚期在政治、经济及文化领域才得以成就辉煌，代表当时生产力发展最高水平的青铜铸造方能达到“炉火纯青”，从而创造了彪炳后世的青铜文明。(完)

　　专家简介：

　　于成龙，文博专业研究馆员、教授，著名青铜器专家，中国殷商文化学会理事；原中国国家博物馆研究院副院长。2018年9月，受中国文化和旅游部、国家文物局指派，作为青铜器专家赴英国对圆明园流失文物、西周晚期青铜器“虎鎣”进行真伪及其他情况鉴定。发表《文物里的古代中国•夏商西周时期》《中华文明——文物精萃•夏商西周时期》《中国国家博物馆古代艺术系列丛书•中国古代青铜器艺术》及《中国国家博物馆历史文化系列丛书•证古泽今——甲骨文文化展》等论著数十部(篇)。

　　（文图：赵筱尘巫邓炎）

[责编：天天中]

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