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人民日報丨南京大學物理學院教授趙宇心: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07:29 | 來源:人民網-人民日報
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原標題:在專注運算中感受無窮妙趣(講述·弘揚科學家精神)

《人民日報》2022年08月22日 第06版 版面截圖

《人民日報》2022年08月22日 第06版 版面截圖

趙宇心(左一)在給學生講解物理公式。李 彥攝

趙宇心(左一)在給學生講解物理公式。李 彥攝

原題:南京大學物理學院教授趙宇心致力將現代數學引入固體物理研究——

在專注運算中感受無窮妙趣(講述·弘揚科學家精神)

人物名片

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於將現代數學引入固體物理研究,探索一套獨特的研究方法,在物理學權威期刊《物理評論快報》上發表論文14篇。他引入空間對稱性的投影表示進行拓扑序研究,首次給出了拓扑費米子朗道能帶指標定理的普適性証明,系統發展了實數拓扑能帶理論。

穿著一條發白的牛仔褲、一雙白球鞋,每天在家和學校間低頭疾走……在南京大學校園裡遇見趙宇心,多數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。隻不過,聽他講起拓扑學、凝聚態物理的一些概念,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,卻常常帶著一絲腼腆。物理領域,是他能輕鬆暢游的寬廣世界……

跟著興趣求學成長,找到物理和數學的結合點

對於趙宇心的個人經歷,有人驚訝於他青年教授的身份,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,趙宇心出生於陝西省寶雞市眉縣,父母都是老師,很重視培養他的學習興趣。進入初中后,趙宇心逐漸對物理萌發出濃厚的興趣。一次閱讀課外讀物時,趙宇心偶然看到阿基米德發現浮力的故事。“為什麼浮力等於被排開水的質量?”於是趙宇心拿來一個水盆,將一塊木頭放入盆中,經過反復測算,驗証了阿基米德定律,“獲得結論的時候,我感覺非常激動,覺得太不可思議了。”趙宇心說,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,並被保送至北京大學物理學院。“隻要肯追夢,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,借助拓扑學,趙宇心打開了凝聚態物理學科的大門。

趙宇心非常刻苦,即便回到宿舍也不休息,滿腦子都想著運算:宿舍的地板上堆滿了草稿紙,想到什麼,他就立馬拿起紙筆來寫寫算算。這樣的狀態持續了半年左右,最終,一篇名為《費米面的拓扑分類與穩定性》的文章發表在物理學權威期刊上。在很多同行看來,這個年輕人走進了一個新的細分方向。

在香港的學習結束后,趙宇心又前往曾經培養出30余位諾貝爾獎得主的德國馬普固體物理研究所深造。在那裡,趙宇心領略了不同文化背景、不同學術體系下的學術風格,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。

“得益於時代的發展和國家對科技的重視,整個過程非常順利。”趙宇心說,中國已經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

南京大學在凝聚態物理領域有著深厚的積澱,在這裡,趙宇心專注於熱愛的事業,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,但執著追尋幽暗處閃爍的點點微光,令沉迷於學術的他停不下來……

有人提出:解決這些學術難題,充其量就是思維游戲,對經濟社會發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。”在這些題目面前,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。”姑娘叫李彥,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,專注到忘我,這一點非常打動我。”

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裡做運算。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於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生了什麼事。

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《庄子》。

循環往復的工作內容,讓趙宇心很善於在枯燥中找到樂趣。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鬆和調整。

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。“比如拓扑K理論,其中就有無窮的妙趣。你能想象嗎,一個純數學問題,它的各種變體,卻與物理系統、晶體系統的各種對稱性恰好吻合!”談到專業知識,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生之一,趙宇心嚴謹治學、潛心研究的態度給他留下很深的印象。“趙老師不僅自身學術能力出類拔萃,還非常關心我們的科研進度。”王凱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,表達自己對拓扑物理的興趣,希望能做他的學生。趙宇心經常撓撓頭,說:“跟我做這個,不好發論文啊!”學生常回答他:“那不要緊,我就想做自己喜歡的研究!”

在校園裡,經常可以見到趙宇心和學生們待在一起的身影。趙宇心走在學生堆裡,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。

理論物理的世界並沒有一條“規定”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。“國家為青年科研工作者提供了理想的科研環境,我們能做的就是盡力做出成果回報國家。”正是得益於國家的繁榮與社會的進步,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:蕭瀟、唐璐璐)

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