丁洪 在物理学中追寻中国梦

　　2008年，北京市政协委员，中国科学院物理研究所研究员，北京凝聚态物理国家实验室（筹）常务副主任、首席科学家丁洪成为美国物理学界第一位全职回国的正教授。14年间，他步履不停地追逐着自己的中国梦。科研上，他攀登一座座学术高峰；育人上，他培养了一批批年轻物理学家；在提升国家整体科研能力上，他倾尽所能推动一批大科学装置的建设。

　　初心不改

　　年少时的丁洪就对自然科学表现出了强烈的“痴迷”。不过，被保送上海交通大学试点班时，他既没有让喜爱多年的计算机变为自己的“专业”，也没有像老师希望的那样进军材料系，而是遵从父亲的建议，选择了物理。丁洪介绍，“我父亲一生的追求是学物理，在我最后上交选专业申请书时，他坐火车过来劝我学物理”。自此迈入物理的大门。

　　1990年从上海交大毕业之后，丁洪飞到大洋彼岸继续深造。读博士，做博士后，当助教、副教授，并且成为美国波士顿学院大学物理系的终身教授。18年的时间，他一步一个脚印，实现了他人眼中的“美国梦”。无论是从语言表达，还是生活方式以及思维观念上，丁洪都已经完全步入了美国节奏，除了胸腔里那一颗跳跃的中国心。

　　2007年11月，一个来自国内的越洋电话触动了这颗思乡之心。电话是中科院物理所打来的，邀请丁洪回国。在这之前，丁洪也收到了香港大学的邀约，同时美国方面也开出了高薪条件来挽留他。他正处在一种抉择之中。但是这通电话却一下子敲碎了丁洪缠绕已久的纠结。当即和妻子商议：回国去！

　　丁洪是个行动派，从接受中科院物理所的聘书到辞去在美国的一切职务到举家迁回国内，仅仅用了三个月的时间。他成为美国物理学界第一位全职回国的正教授。由于丁洪在国际物理界的名气，他的归国也在中美物理学界一石激起千层浪，引起了不小的反响。有朋友曾劝他，至少应该留一条“后路”，全职回国风险很大。但丁洪说：“要是连这一点信心都没有的话，我就不要回来了。”

　　“当时的中国很重视科研，我认定，未来的中国是一片能够成就事业的热土，也将是我的梦想开花结果的圣地。中国梦对我来说是个很实在的想法。作为一名学有所成的中国人，我始终牢记着自己的初心，我想为实现中国梦、中华民族的伟大复兴做出自己的贡献。我要回到祖国来。”

　　科研和育人，是丁洪回国后的两大“主业”。丁洪觉得，像他这样的“海归”，除了能为中国架起一座与世界科学界沟通、合作的桥梁外，还能将国外不同的科研理念带回来，在本土人才的培养中发挥一些作用。在学生眼中，丁洪治学严谨、认真细致。“时常夜里十一二点，丁老师还在跟我们讨论问题；给他发电子邮件，对于重要的实验结果，他总是说要重复、重复、再重复，力求精确……”如今，像苗虎、殷嘉鑫、吕佰晴、孔令元等丁洪培养的多位学生都已成为世界物理学界的“super young stars”。“做科研的最大心愿，看到一批年轻的学生成长起来，桃李满天下的感觉真好。”

　　奋力樊登学术高峰

　　2008年，丁洪回国那阵子，正值一种新型高温超导体——铁基高温超导体被发现。高温超导体，就是在临界温度提高的情况下具有超导特性的材料，此研究在科技、工业、国防等领域作用很大。他举例说，电影《阿凡达》中，“潘多拉星球”上那一座座悬浮在云端的哈利路亚山如梦似幻，浮山的奥秘源于一种罕见的室温超导矿石。科班出身、目光敏锐的丁洪，将目标锁定在此项研究上。

　　刚刚回到国内的丁洪，马不停蹄地就参与到铁基高温超导研究中。他带着物理所同事刚制备出的铁基超导体单晶，飞到日本一个长期合作者的实验室，并立刻投入到实验中。“在日本待了8天，只在旅馆睡了两个晚上，其他时间都在实验室里度过。”丁洪回忆说，那次他是真玩命了。

　　经过日复一日的实验，丁洪率领团队利用角分辨光电子能谱技术，发现了铁基超导体中依赖费米面的无节点的超导能隙，被国际同行认为是对铁基超导体的s-波对称性的建立具有奠基性意义的工作。中国的铁基高温超导研究被评为《科学》杂志“2008年度十大科学突破”、美国物理学会“2008年度物理学重大事件”以及欧洲物理学会的“2008年度最佳”。丁洪回国后便一炮打响。

　　国家间的科研竞赛，像是一场没有硝烟的战争，体现的往往是一个国家的综合实力。“固体宇宙”中寻找外尔费米子的准粒子是一段时间内凝聚态物理最前沿的研究对象之一，也是世界各国物理学家竞相追逐的目标。

　　2015年初，捕捉有“幽灵粒子”之称的外尔费米子的国际竞赛，进入到白热化阶段。丁洪的团队负责的是实验环节。这个小组的工作实际上是最辛苦的，因为要做同步辐射，一天24个小时都要工作，经常是通宵达旦。丁洪小组利用他们刚在上海光源建成的“梦之线”同步辐射X射线对砷化钽晶体进行了精确测量，从材料中激发出来的电子能量和动量，就能反推出晶体材料的电子结构。他们在2014年10月取得了初步数据，并在2015年初取得了高质量的数据，第一次观测到砷化钽表面态存在费米弧。而只要观测到费米弧，就能断定外尔费米子的存在，即从实验上“发现”了这种奇特的粒子！

　　2月16日，丁洪的实验小组在物理学界知名的学术交流网站arXiv上，公开了费米弧的发现，宣布外尔费米子被发现，围绕在外尔费米子身上长达86年的神秘面纱终于被揭下。

　　14年间，丁洪和他的团队在量子材料和量子计算领域产出了多项具有国际重大影响力的原创性成果。丁洪极少会提及他在科研工作中的艰辛和困难，在他看来，作为一名科学家，遇到些困难都是科研道路上极为正常的事，科学家就该有股创新精神和韧劲儿。他总在感慨自己科研之路到目前为止都很顺利，即便是他在高温超导体研究、发现外尔费米子、马约拉纳零能模的存在这种国际性物理问题上取得了重大突破，也被他归结于自己的“运气不错”。

　　他的学生和同事并不这么看。“老丁这个人，只要实验装置一开始运转，几天几夜待在实验室里不出来，那都是家常便饭！”可见，在他这一句云淡风轻的“好运气”背后，却藏着多少不为人知的工作量和各种辛苦。

　　多年来，丁洪在物理学界取得的成就令世人瞩目。据统计，他在学术期刊上发表了280多篇学术论文，被SCI引用超过17000次。先后在1999年获美国的斯隆奖，2005年获中国国家杰出青年基金B类，2010年获中国侨界“创新人才”贡献奖，2011年被选为美国物理学会会士，2018年获欧洲先进材料奖，2018入选北京市有突出贡献的科学、技术、管理人才，2018年入选CCTV年度科技创新人物, 2020年获得中科院杰出科技成就奖（个人奖）。

　　梦想照进现实

　　1月4日上午，身着西装，戴着一条金色领带的丁洪走上了市政协十三届五次会议“我是委员”集体采访的舞台，从自身的经历与梦想说起，就“科创中心”建设献言献策。丁洪的金色领带在白衬衫的映衬下格外显眼。这条领带图案为李政道先生当年进行宇称不守恒等问题研究的演算草稿，是丁洪去美国布鲁克海文国家实验室访问时收到的珍贵礼物。李政道先生作为首次获得诺贝尔物理学奖的华人之一，是丁洪的偶像。“这条领带在特别重要的场合我才戴，它代表着科学家的身份，也象征着科学家的精神。作为科技界别的政协委员我对各项履职活动非常重视，一直秉持着做科研严谨细致的态度，坚持先调研后建言。”

　　丁洪除了做科研，将很大一部分精力放在推动国家大科学装置和综合性国家科学中心建设上。他坦承是个特别爱造梦的人，爱追逐有挑战性的事情做。回国时，他便早已在心中规划起了三个梦——“梦之线”，建设一条性能指标世界最先进的光束线站；“梦之环”，建设世界上亮度最高的高能同步辐射光源；“梦之城”，建设怀柔科学城。如今，14年过去，丁洪的梦想已经照进现实。

　　“我的‘梦之线’2015年已经建好，现在也出现大量成果，外尔费米子的发现便是其中之一。”“梦之环”作为世界上最先进的高能同步辐射光源，可以容纳90条比以前建设的“梦之线”更先进的光束线站，将在物质、生命、能源、环境乃至工业制造等多个领域发挥重要的支撑作用。目前正在怀柔紧张建设中，将于2025年底投入运行，成为世界上体量第二但亮度第一的高能同步辐射光源。

　　对梦想的追逐一直在路上，但丁洪的兴趣却并不拘泥于物理专业。除了超导、量子计算，他还关注人工智能、计算机，甚至是天文学，用他自己的话说就是爱“跨界”。丁洪的微信头像是一张月球表面的图片，那是一次偶然机会下，他借助望远镜自己拍摄的。他一直在探索科学与艺术的“对话”。在丁洪看来，艺术、科学紧密相关，科学追求很多时候是上升到一个艺术的追求，科学家做到极致就应该像艺术家。

　　“我把怀柔科学城称之为我心中的‘梦之城’，希望它能成为‘东方的佛罗伦萨’，成为中华民族伟大复兴的标志地之一。”布局在怀柔科学城的五个大科学装置中，由中科院物理所承建大科学建设的“综合极端条件实验装置”是最先进入科研状态的，可以提供国际一流的极低温、强磁场、超高压、超快光场等极端实验条件。丁洪是该装置的首席专家，前不久，他和他的团队在该装置的试运行期间发现了马约拉纳零能模的关键证据，未来有望应用到量子计算机中。他透露，该装置已基本建成，目前部分正在试运行、部分正在验收，今年就可以完全验收，并向全世界开放运行。怀柔科学城从规划到现在已十多年的时间，启动建设也超过了五年时间，一批交叉研究平台已经建好，一些大科学装置也在陆续建设完成中，现已进入“边建设、边运行”的时期。希望未来在政协这个参政议政平台“继续为怀柔科学城——我心目中的‘梦之城’贡献力量”。

　　“前人栽树，后人结果，希望能够产出一些重磅级的科技成果。”丁洪表示，期待更多的科研团队今年可以取得更多新成果和好成绩，体现出科学城、科学设施带来的科学进步。

　　丁洪每天忙碌着自己的试验、科研、培养学生，做科普、组织论坛，规划团队的未来、与国内外的朋友交流，不停地跨界合作……每天的日程排得满满当当，却不知疲惫地乐在其中，在梦想照耀下，丁洪正充满了豪情壮志，在未来的科技之路上铿锵前行！