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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）

户外运动爱好者必须了解的常见运动损伤及处理原则******

　　江苏省体育科学研究所 杨文贤

　　2022年，借助各大网络平台的分享转发，一系列小众运动如飞盘、腰旗橄榄球、徒步、攀岩这些户外运动受到许多年轻人的追捧，成功吸引到一大批群体成为户外运动的忠实爱好者。

　　到户外走动是保持健康和接触大自然的好方法，但是户外运动引起的相关伤害也会显著增加。据统计，每年有超过350万的人群因运动或参加娱乐活动而受伤。即使是专业运动员，虽然他们在大多数运动伤病中恢复得相当快，但如果得不到及时解决，也可能意味着运动员生涯的提前结束。

　　新冠康复后，外出运动是一个好的选择，可以帮助呼吸的恢复，但对于户外运动的新手爱好者而言，不仅要面对如何在冬季寒冷的低温下保持良好运动状态的考验，了解不同运动可能会引起的身体伤害以及学会自我预防及处理，同样也是重中之重。对此，根据运动科学专家Jill Horbacewicz的建议，我们为广大的户外运动爱好者们编制了一份关于运动损伤的友好指南。

　　以下是最常见的几种户外运动伤害以及如何预防这些伤害的提示。

　　1.扭伤

　　扭伤是一种影响韧带的损伤（韧带是连接骨骼和关节的组织）——最常见的形式是过度拉伸导致的撕裂。扭伤通常是由于快速扭转或其他笨拙的运动（包括跌倒）发生的。而其中，踝关节扭伤是最常见的扭伤形式，以疼痛和肿胀为特征。损伤通常发生在外侧韧带上，严重程度可以从拉伤到撕裂。对于户外运动爱好者而言，脚踝扭伤通常发生在精神注意力不集中时。因此，在运动过程中注意不要向前看地形中的突起，认真走好脚下的路，这对徒步爱好者而言尤其重要。

　　一旦发生扭伤，请立刻停止运动并休息，有条件的可以对受伤部位进行冰敷。如果疼痛严重，请就医进一步治疗。

　　2.拉伤

　　肌肉纤维或肌腱撕裂时会出现拉伤，多数情况下是由于突然运动造成的，在网球运动员、高尔夫球手和曲棍球运动员中很常见。拉伤可能导致肌肉痉挛、肿胀和难以移动受影响的身体部位，这通常局限于腿部、手臂、颈部和背部。偶尔可能需要手术来解决严重的拉伤，但大多数情况下通过休息、冰敷以及在某些情况下使用拐杖即可治愈。

　　3.应力性骨折

　　在户外运动中，应力性骨折是一种比较常见的损伤情况。这是过度使用导致的损伤，通常体现在小腿或足部骨骼出现裂缝。人们很容易通过疼痛的部位和感受来判断是肌肉问题还是应力性骨折。如果是肌肉问题，身体疼痛的感受会更加弥散，对于应力性骨折，疼痛局限于一个部位且感受更加尖锐。

　　如果出现骨折，即使是轻度骨折也应被视为需要立即治疗的医疗紧急情况。可能需要石膏来促进愈合，并且恢复时间可能比许多其他类型的运动损伤相关的时间更长，甚至也可能需要手术来修复。

　　4.足底筋膜炎

　　足底筋膜炎是一种足部疾病，在跑步者以及以下肢运动为主的项目中最为常见。足底筋膜是一条组织带，从足跟一直延伸到脚趾，它的损伤特点是脚后跟或脚底感到疼痛。导致足底筋膜炎的生物学因素包括旋前困难、高足弓或扁平足、紧绷的跟腱和紧绷的小腿肌肉。

　　足底筋膜炎的治疗流程可以称为RICE。Rest、Ice、Compression和Elevation的首字母缩写词，这也是绝大部分运动损伤的处理原则。除此以外，可能还需要使用布洛芬来减轻炎症，同时进行拉伸（适当的时候）和按摩以缓解紧绷感。

　　5.髂胫束综合征

　　髂胫束综合征也是跑步者以及下肢运动最常见的过度使用损伤之一。髂胫束是一条从臀部外侧向下延伸到膝盖外侧直到胫骨的组织带。疼痛通常是由髂胫束在胫骨外侧（膝盖处）摩擦引起的。当在不平坦的表面上进行下肢运动以及肌肉组织变得紧绷时，该部位的摩擦会变得更加严重。穿破旧或不合适的鞋子也有可能导致髂胫束综合征。

　　因此，面对这种情况，首选是停止下肢运动，拉伸放松肌肉组织，选择合适的穿戴装备。严重时，可能需要相应的矫形器来解决因身体形态变化产生的力学问题。

　　6.腰痛

　　腰痛可能是由于腘绳肌紧绷、肌肉不平衡、核心肌无力、姿势不良、不正确的运动形式和跌倒造成的。大多数腰痛是由肌肉组织的失调和虚弱引起的。为了防止进一步的问题，日常生活中就要时刻注意脊柱的正确形式和中立对齐。

　　腰痛人群要加强核心，伸展腿部、腰部、腰椎和臀部。锻炼后使用RICE方法缓解疼痛。

　　7.膝痛

　　膝痛在热爱运动的人群中并不少见，尤其是跑步者以及其他下肢运动中。大多数膝盖问题源于过度使用、磨损、穿着不正确的鞋子、肌肉不平衡或异常，例如腿长不均匀、弓形腿和膝盖受伤等。

　　膝盖疼痛的治疗与其他损伤有所不同。通常，膝盖疼痛会随着肌肉力量训练、合适的鞋型或矫形器而消失。如果疼痛持续2周或更长时间，则需要及时向专业人员咨询，例如运动医学医生或足病医生。当然，在日常的预防中，也要注意穿着适合的鞋来进行运动。

　　说了这么多常见的运动损伤，相信各位发烧友们对于运动损伤一定有了自己的判断。但其实在运动中，最容易被大家忽略的其实是下面这类，我们将其称为“周末勇士”综合征。

　　整周久坐不动，然后在周末到来时进行大强度运动甚至过度运动极有可能会引起运动损伤。如果你整个冬天都没有跟上一项活动，请不要在夏天到来之际直接加入一项新的运动。你需要慢慢增加强度和频率，让你的身体适应你对它的要求。

　　最后，为了让大家真正享受到户外运动的乐趣，我们还有更多提示：

　　●运动前热身；

　　●佩戴合适的装备：无论是头盔、合适的鞋子、防护垫等，都会降低受伤的风险；

　　●保持水分：脱水会对性能产生负面影响，并导致肌肉疲劳或过度劳累，从而增加受伤的机会。确保在任何体育活动之前、期间和之后喝大量的水；

　　●知道何时停止：在受伤时忍耐疼痛或继续运动会很快导致后续受伤和较长的恢复时间。知道何时休息对于保持运动的活跃度至关重要。如果你在项目中已经很累，那么就不要继续运动了，疲劳时受伤的可能性要大得多；

　　●练习正确的技术：户外运动伤害的另一个主要因素是不正确的技术，它几乎可以影响任何人，无论是什么运动项目，学习如何正确的技术和发力均有助于预防一些最常见的运动损伤。

　　●小窍门：保护、休息、冰敷、加压、抬高。①保护受伤的部位，不让它受到第二次损伤。②针对限制患处的活动的休息，肌肉及韧带损伤后，局部制动是关键的。③及时的对患处进行冰敷可以减少出血、缓解疼痛、炎症的控制等。④加压一般在受伤后的24—48小时内实施，可以限制患处进一步的肿胀，常使用加压绷带包扎伤口，加压要从离心脏远的那端一层层向近端包扎，切记不要包扎过紧，包扎过紧极易引起局部肌肉坏死。加压时可以配合冰敷同步进行。⑤抬高是将患处抬高，更多的是利用重力帮助血液及组织液回流来减少受伤部位肿胀，缓解疼痛。

　　（文图：赵筱尘 巫邓炎）