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南京大學物理學院教授趙宇心致力將現(xiàn)代數(shù)學引入固體物理研究

弘揚科學家精神 在專注運算中感受無窮妙趣

本報記者 王漢超 白光迪
2022年08月22日11:35 | 來源:人民網(wǎng)-人民日報
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趙宇心:1988年生,南京大學物理學院教授,博士生導師。2017年9月,他組建研究團隊致力于將現(xiàn)代數(shù)學引入固體物理研究,探索一套獨特的研究方法,在物理學權(quán)威期刊《物理評論快報》上發(fā)表論文14篇。他引入空間對稱性的投影表示進行拓撲序研究,首次給出了拓撲費米子朗道能帶指標定理的普適性證明,系統(tǒng)發(fā)展了實數(shù)拓撲能帶理論。

穿著一條發(fā)白的牛仔褲、一雙白球鞋,每天在家和學校間低頭疾走……在南京大學校園里遇見趙宇心,多數(shù)人會覺得他是一名匆匆而過的大學生。很難想象,眼前這個年輕人,是一位大學教授、博士生導師。他帶的第一批博士,不久前迎來了畢業(yè)時刻。

就連他的家人,也很難弄明白他的研究領域,倒是常有好奇的朋友刨根問底。只不過,聽他講起拓撲學、凝聚態(tài)物理的一些概念,才剛開個頭,對方就已搖頭作罷。紙上運算時,他認真嚴謹、思維敏銳;日常交流中,卻常常帶著一絲靦腆。物理領域,是他能輕松暢游的寬廣世界……

跟著興趣求學成長,找到物理和數(shù)學的結(jié)合點

對于趙宇心的個人經(jīng)歷,有人驚訝于他青年教授的身份,也有人對他的研究領域充滿好奇……但在趙宇心看來,他和萬千普通學生一樣,跟著興趣求學,跟著興趣成長。

1988年,趙宇心出生于陜西省寶雞市眉縣,父母都是老師,很重視培養(yǎng)他的學習興趣。進入初中后,趙宇心逐漸對物理萌發(fā)出濃厚的興趣。一次閱讀課外讀物時,趙宇心偶然看到阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力的故事。“為什么浮力等于被排開水的質(zhì)量?”于是趙宇心拿來一個水盆,將一塊木頭放入盆中,經(jīng)過反復測算,驗證了阿基米德定律,“獲得結(jié)論的時候,我感覺非常激動,覺得太不可思議了?!壁w宇心說,一個簡單的實驗,將物理的種子深深地種進他的心中……

2005年,還在上中學的趙宇心獲得全國物理競賽二等獎,并被保送至北京大學物理學院?!爸灰献穳?,總有一條路能通向你心中的遠方。”趙宇心說。

在北京大學物理學院學習期間,趙宇心的視野進一步拓寬;本科畢業(yè)后,他申請前往香港攻讀碩博學位,用高能物理的研究方法,借助拓撲學,趙宇心打開了凝聚態(tài)物理學科的大門。

趙宇心非??炭啵幢慊氐剿奚嵋膊恍菹ⅲ瑵M腦子都想著運算:宿舍的地板上堆滿了草稿紙,想到什么,他就立馬拿起紙筆來寫寫算算。這樣的狀態(tài)持續(xù)了半年左右,最終,一篇名為《費米面的拓撲分類與穩(wěn)定性》的文章發(fā)表在物理學權(quán)威期刊上。在很多同行看來,這個年輕人走進了一個新的細分方向。

在香港的學習結(jié)束后,趙宇心又前往曾經(jīng)培養(yǎng)出30余位諾貝爾獎得主的德國馬普固體物理研究所深造。在那里,趙宇心領略了不同文化背景、不同學術(shù)體系下的學術(shù)風格,不斷擁抱新的方向和領域,拓寬了認知的廣度和深度。

2017年,趙宇心結(jié)束了在德國的博士后研究工作,來到南京大學,心無旁騖地開展科研工作。

“得益于時代的發(fā)展和國家對科技的重視,整個過程非常順利?!壁w宇心說,中國已經(jīng)有條件支持一批批年輕科學家投身到基礎研究方面,在這方面有無限可能。

一張桌子一沓紙,心無旁騖解難題

南京大學在凝聚態(tài)物理領域有著深厚的積淀,在這里,趙宇心專注于熱愛的事業(yè),也找到了向往的生活……

趙宇心的工作對場地和設備要求不高:一張桌子一沓紙,外加一個巨大的廢紙簍就足夠了。這樣的日子在一些人看來可能乏味枯燥,但執(zhí)著追尋幽暗處閃爍的點點微光,令沉迷于學術(shù)的他停不下來……

有人提出:解決這些學術(shù)難題,充其量就是思維游戲,對經(jīng)濟社會發(fā)展的用處一時半會兒還看不到。但在趙宇心看來,從事基礎研究的科學家不斷向未知探索,其進展將成為全人類的財富。

“你無法想象,一些重要的數(shù)學問題和物理問題看似毫不相關,卻在某種程度上有很高的契合度。越琢磨越令人覺得震撼?!痹谶@些題目面前,趙宇心覺得自己“時間總不夠用”。

在一次校友聚會上,有位姑娘留意到他:“別人自我介紹,都會講到收入、家庭條件,他就一直講工作,沒有其他話題?!惫媚锝欣顝?,后來成了趙宇心的愛人,她說:“趙宇心很早就找到了一生熱愛的事業(yè),專注到忘我,這一點非常打動我?!?/p>

還有一次,女兒滿月,祝賀的親戚擠了一屋子,趙宇心卻專心在自己房間里做運算。正算到興頭上,岳父抱著寶寶推門叫他,可此時的趙宇心正專注于解決一道困擾已久的難題,完全沒有聽到岳父的聲音,事后也根本記不起發(fā)生了什么事。

帶領年輕人,體會理論研究那種純粹的美感

年紀不大,趙宇心喜歡流行時尚嗎?趙宇心撓撓頭,好像不太感興趣。他告訴記者,有時候,大腦停不下來,自己就練書法、下圍棋、讀《莊子》。

循環(huán)往復的工作內(nèi)容,讓趙宇心很善于在枯燥中找到樂趣。學習之余,小時候曾“拿來涂涂抹抹”的毛筆,不知不覺又回到了他的生活中。一卷《張猛龍碑》陪伴著他,幫他在線條的練習中進行放松和調(diào)整。

趙宇心說,有越來越多的年輕人和他一樣,能體會到理論研究中那種純粹的美感。“比如拓撲K理論,其中就有無窮的妙趣。你能想象嗎,一個純數(shù)學問題,它的各種變體,卻與物理系統(tǒng)、晶體系統(tǒng)的各種對稱性恰好吻合!”談到專業(yè)知識,趙宇心總是有說不完的話。

王凱是趙宇心帶的第一批博士畢業(yè)生之一,趙宇心嚴謹治學、潛心研究的態(tài)度給他留下很深的印象?!摆w老師不僅自身學術(shù)能力出類拔萃,還非常關心我們的科研進度?!蓖鮿P每隔兩三天就會向趙宇心匯報研究進度,趙宇心不僅耐心解答學生提出的問題,還指導學生制訂下一階段的研究計劃。

近兩年,不斷有學生找到趙宇心,表達自己對拓撲物理的興趣,希望能做他的學生。趙宇心經(jīng)常撓撓頭,說:“跟我做這個,不好發(fā)論文啊!”學生?;卮鹚骸澳遣灰o,我就想做自己喜歡的研究!”

在校園里,經(jīng)??梢砸姷节w宇心和學生們待在一起的身影。趙宇心走在學生堆里,很難分辨出哪個是老師、哪個是學生。有學生說,“趙老師和我們年紀相差不大,跟著趙老師學習,做研究有干勁、有動力!”

記者手記

做基礎研究汪洋大海中一朵平凡的浪花

年紀輕輕就擔任南京大學教授、博士生導師,獨立組建研究團隊,取得一系列研究成果……人們常常會好奇趙宇心的故事,但在他心中,自己不過是基礎研究汪洋大海中一朵平凡的浪花。

理論物理的世界并沒有一條“規(guī)定”的路,更沒有一條所謂的“實用”的路。趙宇心說,做研究,很多時候像是在黑暗中摸索?!皣覟榍嗄昕蒲泄ぷ髡咛峁┝死硐氲目蒲协h(huán)境,我們能做的就是盡力做出成果回報國家?!闭堑靡嬗趪业姆睒s與社會的進步,青年科學家們才能坐得住冷板凳、心無旁騖地攻關基礎研究課題,讓科學家精神更具鮮明的時代烙印和中國氣韻。

(責編:王雅蝶、初梓瑞)

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