①提出d-wave自旋—軌道密度波為銥化合物Sr2IrO4提供了新的視角（圖為無序d-wave自旋—軌道密度波導(dǎo)致的Fermi arcs）

②提出軸子模型解釋EDGES實(shí)驗(yàn)組反常信號(hào)（圖為QCD軸子對(duì)應(yīng)的參數(shù)空間）

③實(shí)驗(yàn)室大廳

④中科院理論物理研究所所史墻（兩院院士）

⑤紀(jì)念愛因斯坦廣義相對(duì)論100年國際引力宇宙學(xué)會(huì)議暨第四屆伽利略徐光啟會(huì)議

⑥實(shí)驗(yàn)室年終總結(jié)交流會(huì)

⑦用于求解統(tǒng)計(jì)力學(xué)問題的變分自回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖示

⑧提出物理機(jī)制理解“悟空”暗物質(zhì)觀測(cè)結(jié)果

■本報(bào)記者 倪思潔

北京，中關(guān)村。中國科學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)園區(qū)東南角，有一座看上去很普通的小樓。走進(jìn)小樓，安靜而敞亮的天井里彌漫著淡淡的咖啡香味，時(shí)常有一些學(xué)者在這里駐足，端上一杯咖啡，或侃侃而談，或激烈爭(zhēng)論，或在黑板上默默演算，或倚在墻上若有所思……

這棟樓里，沒有大型科研儀器，也沒有試管交錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。如果不是樓外掛的牌子上寫著“中國科學(xué)院理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”（以下簡稱理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），人們很難將它與傳統(tǒng)意義上的實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系起來，更難以想到這里學(xué)霸云集——樓道里偶遇的那些人，每天都徜徉在大宇宙和小粒子之間，與國內(nèi)外同行進(jìn)行著密切的合作和激烈的爭(zhēng)論。

不做“實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)室

在中國科學(xué)院諸多重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中，理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室顯得有點(diǎn)“另類”。

“我們是‘不做實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室’，當(dāng)然，這里的‘實(shí)驗(yàn)’是要打引號(hào)的。”理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國科學(xué)院理論物理研究所（以下簡稱理論物理所）所長蔡榮根笑著說。

做了30多年的理論物理研究，蔡榮根見證了理論物理研究范式的變化。作為物理學(xué)的基礎(chǔ)，理論物理沒有龐大且精密的實(shí)驗(yàn)裝置。過去，研究人員依賴的“儀器”是“一張紙一支筆”，如今也不過是科研人員的頭腦和計(jì)算機(jī)。

“如果非要說做實(shí)驗(yàn)，我們做得最多的就是思想實(shí)驗(yàn)。”蔡榮根說。

正如伽利略推論“物體在不受力的影響時(shí)會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去”，愛因斯坦推論“光線在引力場(chǎng)中會(huì)發(fā)生偏折”，理論物理不少經(jīng)典理論的誕生，靠的都是紙、筆和科學(xué)家的智慧。

這樣的特質(zhì)，讓理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室注定與眾不同——沒有華麗的裝置，也沒有龐大的科研隊(duì)伍。

“實(shí)驗(yàn)室固定成員不足40人，但這個(gè)團(tuán)隊(duì)非常‘高精尖’。理論物理研究不在人多，而是需要頂尖的科學(xué)家。”理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定成員、理論物理所黨委書記馮稷說。

這里集聚了許多國內(nèi)理論物理學(xué)科的杰出人才。實(shí)驗(yàn)室的固定成員全部是副研究員及以上級(jí)別，不僅如此，不少院士大家都曾經(jīng)或正在這里工作，如彭桓武、周光召、何祚庥、戴元本、郝柏林、蘇肇冰、于淥、張肇西、歐陽鐘燦、吳岳良、孫昌璞、向濤、蔡榮根……

不關(guān)大門的實(shí)驗(yàn)室

每次走進(jìn)實(shí)驗(yàn)樓，周善貴的目光總習(xí)慣在雪白墻上八個(gè)藍(lán)色大字——“開放、交融、求真、創(chuàng)新”上停留片刻。這是2008年在理論物理所成立30周年之際，老所長周光召題寫的辦所理念。

1978年，在我國老一輩科學(xué)家和全國理論物理學(xué)界的共同努力下，經(jīng)鄧小平等中央領(lǐng)導(dǎo)批示，理論物理所正式成立。1985年，理論物理所成為中國科學(xué)院首批向國內(nèi)外開放的研究所之一。

依托理論物理所20多年開放辦所的基礎(chǔ)，2008年理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立，自然而然地繼承了理論物理所“開放”的基因。

望著“開放”兩個(gè)大字，周善貴的思緒時(shí)常會(huì)回到十多年前。2004年，周善貴辭去北京大學(xué)物理學(xué)院副教授一職，來到理論物理所做副研究員，并在2008年理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立后，成為實(shí)驗(yàn)室最早的固定成員之一。

當(dāng)初，他做出這個(gè)決定，正是因?yàn)槔碚撐锢硭��?ldquo;開放”。“當(dāng)我還在北大攻讀博士學(xué)位時(shí)，就已經(jīng)享受到了這里開放帶來的福利。當(dāng)時(shí)，理論物理所的資料室是國內(nèi)特別好的資料室，大家都可以到這里來查資料。”

理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立后，這里更成了一個(gè)不關(guān)大門的地方。

訪問學(xué)者制度和各類訪問學(xué)者計(jì)劃逐漸建立完善。實(shí)驗(yàn)室固定科研人員可以邀請(qǐng)?jiān)L問學(xué)者來訪，實(shí)驗(yàn)室則會(huì)為這些訪問學(xué)者們提供旅費(fèi)和生活補(bǔ)貼，實(shí)驗(yàn)室主管負(fù)責(zé)來訪事宜的全程協(xié)助。

設(shè)立專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持國內(nèi)外優(yōu)秀博士后和博士畢業(yè)生。年輕的科研人員可以到實(shí)驗(yàn)室參加各種學(xué)術(shù)活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)室會(huì)資助他們旅費(fèi)，并提供生活補(bǔ)貼。

2013年起，理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)立開放課題，制定申請(qǐng)指南和管理辦法，面向全國征集開放課題項(xiàng)目。例如，自開放課題設(shè)立后，國內(nèi)引力物理研究群體開展了卓有成效的交流與合作，發(fā)起了“引力物理聯(lián)合討論班”活動(dòng)，共組織了百余場(chǎng)學(xué)術(shù)報(bào)告。

2017年起，實(shí)驗(yàn)室通過部署重大研究課題開展合作研究，由實(shí)驗(yàn)室科研人員牽頭，組織國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域科研力量進(jìn)行攻關(guān)研究。

“我現(xiàn)在承擔(dān)著實(shí)驗(yàn)室‘電弱對(duì)稱破缺機(jī)制’這個(gè)課題的攻關(guān)研究工作。”理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定成員舒菁說，“我們課題組目前有3位固定研究人員、4位博士后和12名研究生，在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的支持下，我們還邀請(qǐng)了一位國外的資深教授每年來研究所開展3個(gè)月的合作研究。”

不僅如此，理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還通過實(shí)驗(yàn)室年會(huì)、卡弗里理論物理合作交流平臺(tái)、彭桓武理論物理創(chuàng)新研究中心、前沿論壇、國際會(huì)議、交流互訪等形式，吸引國內(nèi)外杰出理論物理學(xué)家合作交流。

“我們每年春季都會(huì)舉辦實(shí)驗(yàn)室年會(huì)，圍繞實(shí)驗(yàn)室的一兩個(gè)研究方向，召集國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者前來交流工作。每年夏天，實(shí)驗(yàn)室還會(huì)舉辦高級(jí)研討班和暑期學(xué)校，國內(nèi)所有科研機(jī)構(gòu)和高校的研究生都可以報(bào)名參加，堅(jiān)持了十多年，培養(yǎng)了一大批學(xué)生。”理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任周宇峰說。

在全國理論物理學(xué)者心中，理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就像一個(gè)“學(xué)術(shù)之家”，而這個(gè)家的大門一直向國內(nèi)外同行敞開，讓實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外的科學(xué)家有了合作和切磋的機(jī)會(huì)。

不數(shù)論文的實(shí)驗(yàn)室

理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的管理人員曾統(tǒng)計(jì)過，從2014年到2018年，實(shí)驗(yàn)室共發(fā)表SCI論文1667篇，被引頻次總計(jì)13610次，平均每年發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文300篇左右。但有趣的是，實(shí)驗(yàn)室在考核評(píng)估科研人員時(shí)卻從不數(shù)論文。

每年，當(dāng)全國各地的實(shí)驗(yàn)室都在年終考核時(shí)，理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員會(huì)坐到一起，開一場(chǎng)特殊的“年終總結(jié)交流會(huì)”。實(shí)驗(yàn)室里60歲以下的科研人員都會(huì)出席，每人15分鐘，介紹自己一年的工作。無論資歷高低，介紹時(shí)，報(bào)告人隨時(shí)可能被其他研究人員打斷和質(zhì)疑。

“沒有人會(huì)因?yàn)橐荒隂]發(fā)一篇論文而受到指責(zé)，也沒有人會(huì)特意報(bào)告自己一年發(fā)了多少篇文章。寫文章對(duì)于他們來說不算難事，但他們的目標(biāo)是，文章寫出來要得到國內(nèi)外同行的認(rèn)可，要能真正推動(dòng)理論物理往前走一步。”理論物理所科研處處長莊辭說。

獲得同行認(rèn)可才是科研人員的壓力所在。“到理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室來工作的人，都想真正做點(diǎn)事情，在科學(xué)研究上有成就，而不是僅僅發(fā)表幾篇論文。”蔡榮根坦言。

在這個(gè)不數(shù)論文、不看“帽子”的實(shí)驗(yàn)室，每年的年終交流就像一場(chǎng)華山論劍，而考核評(píng)定就在學(xué)術(shù)委員會(huì)與科研人員高手過招的過程中完成。

“實(shí)驗(yàn)室的人不多，只要跟他們聊上幾句話，就可以知道科研人員在思考什么問題、處于什么樣的狀態(tài)。”蔡榮根說。

這一科研評(píng)價(jià)方式是理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的一大特色。“在這里，大家是為了真正把物理問題搞明白，而不是為了趕時(shí)髦、發(fā)論文，或做一些看起來很熱鬧的研究。”理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定成員易俗說。

由此，一些“冷門”科研方向得以“生長”。“回國工作13年，我只申請(qǐng)了兩次競(jìng)爭(zhēng)性科研經(jīng)費(fèi)，主要依靠中國科學(xué)院和實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)費(fèi)支持。無序自旋玻璃理論在國內(nèi)依然是獨(dú)此一家，這樣的冷門學(xué)科研究也許只有在我們實(shí)驗(yàn)室才能堅(jiān)持下去。”理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任周海軍說。

理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在引進(jìn)和培養(yǎng)理論物理新生代力量方面也有了優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)室多個(gè)自主部署研究課題的負(fù)責(zé)人都是35歲以下的年輕人，讓他們能夠充分地發(fā)揮科研自主性，開展原創(chuàng)性探索性研究工作。“在這里，評(píng)價(jià)體系沒有一刀切，這對(duì)于想安心做科研的年輕人來說十分重要。”34歲的固定成員何頌說。

不甘現(xiàn)狀的實(shí)驗(yàn)室

一般來說，中國科學(xué)院的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通常聚焦單一的研究方向，但理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室不同。

這里的學(xué)術(shù)精英關(guān)注著該學(xué)科4個(gè)最重要的研究領(lǐng)域——粒子物理與粒子天體物理及核物理，弦論、引力理論與宇宙學(xué)，統(tǒng)計(jì)物理與理論生物物理，凝聚態(tài)物理與量子物理。

在粒子物理、粒子天體物理與核物理研究領(lǐng)域，15名研究人員聚焦物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)。近年來，他們?cè)诔�越粒子物理�?biāo)準(zhǔn)模型研究、暗物質(zhì)、核結(jié)構(gòu)物理等前沿方向取得了多項(xiàng)重要成果。例如，他們發(fā)現(xiàn)了一種全新的“最大對(duì)稱性”，完美解釋電弱對(duì)稱性自發(fā)破缺的起源；首次提出在歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)上利用單噴注信號(hào)尋找主要成分是希格斯超對(duì)稱伴子的超對(duì)稱暗物質(zhì)；提出導(dǎo)致高能宇宙線電子能譜在傳播過程之后仍出現(xiàn)顯著結(jié)構(gòu)的兩種基本物理機(jī)制，發(fā)現(xiàn)可以通過測(cè)得的能譜結(jié)構(gòu)反推出源的時(shí)空分布，對(duì)“悟空”號(hào)暗物質(zhì)衛(wèi)星等實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論研究起到引領(lǐng)作用。

在弦論、引力理論與宇宙學(xué)方向上，實(shí)驗(yàn)室組織了10名研究人員進(jìn)行探索。近年來他們發(fā)現(xiàn)宇宙暴脹后的重加熱過程能產(chǎn)生引力波；發(fā)現(xiàn)早期宇宙產(chǎn)生的原初黑洞的并合過程能產(chǎn)生引力波；突破性地得到一般場(chǎng)論中散射振幅的幾何描述并應(yīng)用到數(shù)學(xué)物理相關(guān)問題；首次實(shí)現(xiàn)CHY公式在場(chǎng)論框架內(nèi)的圈圖修正并推廣到標(biāo)準(zhǔn)模型、高階算符修正等新情況。

在統(tǒng)計(jì)物理與理論生物物理方向上，實(shí)驗(yàn)室共有7名研究人員，在統(tǒng)計(jì)物理理論基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)物理、自旋玻璃理論、消息傳遞算法、軟物質(zhì)物理、基因調(diào)控機(jī)制、多尺度模擬方法等多個(gè)問題的研究中取得了一系列重要成果和進(jìn)展，被《自然》《科學(xué)》《美國科學(xué)院院刊》《現(xiàn)代物理評(píng)論》等刊物多次引用。

在凝聚態(tài)物理與量子物理方向上，7名科研人員聚焦強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子系統(tǒng)、高溫超導(dǎo)、外場(chǎng)中的原子分子、冷原子物理、人工量子器件以及量子光學(xué)等前沿課題。他們提出了在光學(xué)腔實(shí)現(xiàn)自旋軌道耦合原子氣體的方法；在自旋系統(tǒng)中率先提出了外爾磁子的概念；發(fā)現(xiàn)了銥氧化物的奇異量子物態(tài)；給出了自旋玻色子模型在熱力學(xué)極限下的動(dòng)力學(xué)行為等。

“目前，這4個(gè)研究方向是國內(nèi)理論物理學(xué)科領(lǐng)域的主要研究方向，也是國際理論物理學(xué)界重點(diǎn)研究的方向。”蔡榮根介紹。

不僅如此，理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在支持自由探索的同時(shí)，還主動(dòng)服務(wù)國家戰(zhàn)略需求，為大科學(xué)裝置的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行提供理論支撐；積極承擔(dān)國家重大科技任務(wù)和科研項(xiàng)目，2014年至2019年共承擔(dān)國家級(jí)科研項(xiàng)目150多項(xiàng)。

雖然目前實(shí)驗(yàn)室在原始創(chuàng)新和服務(wù)國家創(chuàng)新需求方面成績斐然，但并不因此自滿。“我們計(jì)劃在現(xiàn)有4個(gè)研究方向的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步凝練學(xué)科方向，加強(qiáng)學(xué)科交叉。”蔡榮根說。

前不久，理論物理所與中科曙光開展合作，成立了“理論物理先進(jìn)計(jì)算聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，開展高性能計(jì)算的軟件開發(fā)和應(yīng)用研究。蔡榮根介紹，未來隨著學(xué)科發(fā)展，高性能計(jì)算可能會(huì)納入理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究方向，“隨著條件的成熟，我們將會(huì)對(duì)研究方向進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整”。

自誕生之初，老一輩科學(xué)家就對(duì)理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室抱以期許——成為“中國理論物理研究中心”。

如今，初心仍在。“我們的目標(biāo)是要把我國理論物理的旗幟扛住，對(duì)得起老一輩科學(xué)家，對(duì)得起學(xué)科發(fā)展，對(duì)得起全國理論物理同行的期待。”蔡榮根說。

千金易得 知音難求

“很多同行是不敢到我們這里來作報(bào)告的。”理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任蔡榮根開玩笑說，“因?yàn)橐徊恍⌒木蜁?huì)下不來臺(tái)。”

在理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，報(bào)告人的報(bào)告如果有不嚴(yán)謹(jǐn)之處，聽眾會(huì)在臺(tái)下直接打斷并提出質(zhì)疑。

在很多人看來，這似乎有些“不留情面”，但這卻是理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的一種文化傳統(tǒng)。“挑刺”與“被挑刺”也是理論物理學(xué)家工作中的樂趣之一。

負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室管理工作的中國科學(xué)院理論物理研究所科研處處長莊辭，也曾是一位理論物理學(xué)的科研人員，她用自己的親身體會(huì)告訴《中國科學(xué)報(bào)》：“做理論物理的人，不怕被‘挑刺’，而怕‘沒人懂’。”

“報(bào)告作完之后，如果大家都沒聽懂，沒有一個(gè)人提問，那才真是落寞。”莊辭說。

不過，在精英云集的理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，這種落寞不會(huì)出現(xiàn)。在切磋中前進(jìn)、在合作中共贏，是這個(gè)實(shí)驗(yàn)室每位科研人員都在做的事。

對(duì)于青年研究人員何頌來說，切磋與合作時(shí)常讓他頗有成就感。何頌做的是弦論、量子場(chǎng)論研究。2015年回國前，他曾在美國普林斯頓高等研究院和加拿大圓周理論物理研究所做聯(lián)合博士后。

“回國后，我沒有選擇去待遇更高的高校，而是來到這里，就是因?yàn)槲业难芯糠较蛏系耐�行并不多，而在這里，和我同一年被招進(jìn)來的同事里，就有3個(gè)人都是做這個(gè)方向的。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，我們很快組成了一個(gè)小團(tuán)隊(duì)。如今，這個(gè)小團(tuán)隊(duì)的研究水平在國內(nèi)乃至亞洲已達(dá)到領(lǐng)先。”何頌的話語中透露出一絲自豪。

如果說，物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)，那么，理論物理學(xué)可謂“基礎(chǔ)的基礎(chǔ)”。在曲高和寡的理論物理領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室的同事們對(duì)于彼此來說，更像一種知音般的存在。

“理論物理學(xué)科難度大、內(nèi)容艱深，能夠跨過門檻做理論物理的人都是非常聰明的，而理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正是聚集了這樣一群聰明人。所以在這里，研究人員講的東西，永遠(yuǎn)都有人能懂，都有人能提出創(chuàng)造性的建議，如此一來，每個(gè)人都能感覺到自己工作的價(jià)值。”莊辭說。

小而精的理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，像磁石一般吸引著全國理論物理學(xué)界的人才。“高手喜歡和高手在一起，就像下棋一樣，棋逢對(duì)手才好。”蔡榮根說。

（倪思潔）

中國科學(xué)院理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室簡介

中國科學(xué)院理論物理前沿重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于2008年依托中國科學(xué)院理論物理研究所正式成立，屬于基礎(chǔ)理論類實(shí)驗(yàn)室。

實(shí)驗(yàn)室定位為：依托中國科學(xué)院理論物理研究所，面向科學(xué)前沿，面向國家大科學(xué)工程，堅(jiān)持“開放、流動(dòng)、競(jìng)爭(zhēng)、聯(lián)合”的方針，聯(lián)合全國理論物理學(xué)工作者，聚焦理論物理核心問題研究，促進(jìn)交叉學(xué)科發(fā)展，為國家大科學(xué)工程提供引領(lǐng)，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，成為國際一流水平的“基礎(chǔ)研究中心、人才培養(yǎng)基地、學(xué)術(shù)交流平臺(tái)”。

實(shí)驗(yàn)室圍繞粒子物理、粒子天體物理與核物理，弦論、引力理論與宇宙學(xué)，統(tǒng)計(jì)物理與理論生物物理，凝聚態(tài)物理與量子物理4個(gè)研究方向開展研究工作。