在上海浦东的张江科学城，有一个最具标志性的建筑——“鹦鹉螺”，它就是上海光源，我国迄今为止规模最大、用户最多、成果产出最多的大科学装置。上海光源是中国大陆第一台中能第三代同步辐射光源,在投入使用的十多年时间里，催生了物理、材料、能源与催化、生命与健康等诸多领域多项国际顶级科研成果，成为照亮科学之城的最强光，点亮科技之光的小太阳。
本期的对话嘉宾：赵振堂，中国工程院院士，中科院上海光源科学中心主任，投身上海光源的建设与运行21年，亲历上海光源的成长。
15年探索 “追光者”们铸就大国重器
第一财经：21年之前，您从北京来到了上海，投身上海光源的建设。为什么会投身于这项事业？为什么是在上海？
赵振堂：上海非常有超前眼光，超前意识。上个世纪90年代中期，上海和中国科学院共同向国家建议，要在上海建设我国第一台第三代同步辐射光源，地方政府投入建设大科学装置，上海开了一个先河。正因为这样一个机遇，我们从北京到了上海。
第一财经：一开始就定位在浦东吗？
赵振堂：也不是。上海也是几经选择，经过专家和市政府的决策，最终将上海光源定位于浦东，落户在张江这个科技集聚的高地上。
第一财经：决定落户张江的时候，那一块儿即将要变成上海光源的土地您去看了吗？
赵振堂：是的，当时还是一片农田，旁边有一个小村庄。我们充满期望和信心，用我们的双手在这里建设一台世界级的大科学装置，在这里见证国家科学的进步和人才的集聚。
第一财经：对于很多朋友来讲，光源这个词儿似乎很熟悉，但是光源大科学装置这里面的光源指的是什么？
赵振堂：通常大家讲的光源，是我们可见光这一个波段的光源。那么上海光源的波长比可见光更宽，目前这个阶段是从红外到硬X射线，包括我们做CT、做人体透视都算在这个光源的范围之内。上海同步辐射光源，就是通过速度接近于光速的电子在转弯的时候辐射出来的电磁波，来提供从红外到硬X射线整个区域的光谱。这样可以提供给科学家用于科学研究，用于观测物质内部结构及其动态过程。
第一财经：那这个意义在于什么？
赵振堂：我们要想研究某种物体或材料，最本质是要了解它的原子层次、大分子结构、甚至晶体结构。只有了解这些结构，才能了解这个材料的性质，才能去优化它的性质，满足我们的需求。另外，比如说像病毒的结构，还有药物对病毒结构有没有作用，都需要去掌握，才能为人类的社会发展、生活提供服务和支持。
第一财经：上海光源的整体建设大概花了多长时间？
赵振堂：十年的设计和预演，五年的建设，实际上从我们从规划到最后建成上海光源，差不多花了15年。
第一财经：为什么这么长时间？这个难点在哪里？
赵振堂：任何一个大科学装置项目，经历十年的论证，在过去是正常的，一方面我们建这种同步辐射光源的积累不够多，另一方面大家的疑问是这个光源到底有没有用，能不能解决问题？国家有没有这么多的科学家来使用？
第一财经：也是一个灵魂的拷问。
赵振堂：建设大光源，在技术上也是很有挑战的。光源是和物质相互作用，解析它的内部结构，那么就需要非常稳定，稳定到头发丝的1%这样一个尺度上。所以我们建设的整个过程，包括地基、结构，还有探测精度、控制精度，都有很高的要求。
第一财经：这样稳定性的要求在我们看来可以用一个成语来形容，那就是纹丝不动。
赵振堂：还有就是技术上的难题要攻克。发光的元件，比如波荡器，或者叫超导的扭摆器这类技术我们国家以前没有，我们向国外订货，但是国外的订货又满足不了我们的时间要求，最后还得自主来攻关研制，所以攻关的同时也是提升了我们的技术能力。
第一财经：倒逼的一个过程。
赵振堂：还有一类问题，当时我们定位是世界上最先进的第三代光源，那么你就要把国际上发展到目前为止所有的先进技术融合到方案当中，才能是先进的。
在周长432米的环形加速器中，能量为3.5GeV的电子束以接近光的速度飞行，在拐弯时放射出高强度电磁波。这些电磁波被“条分缕析”成从远红外到硬X射线等不同波长的、高品质的同步辐射光，这些同步辐射光的亮度可以达到平时用的X光的上百亿倍，使科研工作者能够在原子和分子尺度上观察物质的微观世界。
上海光源于2009年5月6日正式对用户开放，每年开机约7000小时，实验供光约5500小时。加速器开机率、平均无故障运行时间间隔、平均故障修复时间等主要运行指标处于同类装置的国际先进水平。目前共有15条光束线、19个实验站在浦东开放运行。预计到2022年，上海光源将有约35条束线和60个实验站投入运行。“超级显微镜”推动前沿学科跨越式发展。
发扬光源精神 “超级显微镜”催生科研成果落地开花
第一财经：上海光源是国家级的公用科研平台，借助这个平台，研究团队都取得了哪些值得骄傲的成果？
赵振堂：今天的上海光源，我们有三万多用户，这是当时没有想到的。光源大科学装置是能够帮助科学家观察物质内部结构及其变化规律，实际上可以解决生命健康、基础科学研究、国家重大需求项目的问题。比如今年的新冠病毒，大科学装置就可以了解这个病毒的结构。通过光源来筛选作用后的结果，可以对抗体进行筛选，其他的设备是没有办法做到的，上海光源成了我们研究病毒非常有用的一个工具。
赵振堂：还有最基本的物理研究。上世纪20年代，德国科学家外尔首次提出，物质存在着一种无质量的新粒子——外尔费米子。但是，科学家始终无法在实验中观测到这种粒子。直到2015年，我国科学家利用上海光源，在实验中发现确实在物质上有这种结构，未来它有可能在量子计算所需要的材料上发挥作用，这是在科学研究上最前沿的，也是我们现在非常需要的基础性工作。
还有国家的重大需求，比如我们的京沪高铁，要制造出满足野外和高速要求的铜接触线，需要控制它的多个制造条件，科学家借助上海光源，通过对材料结构和内部晶体变化、力学性能、化学性能深入了解才能实现。
还有我们现在最关心的能源，能源研究一个很重要的方向是催化，如果催化剂的效率能够提高1%，整个的效率和经济价值就非常高。所以国家的科研人员在这上面有大量的投入和努力，2011年，有一位科学家和一个小组提出单原子催化的概念，这个概念随后也是利用上海光源在实验上证实了，也被国际上接受了。
第一财经：大光源真的是功不可没。
赵振堂：当然上海光源只是在最基本的方面做了一些贡献，不能说上海光源做了全部，但是没有上海光源这样的一些科研利器，那么我们在科研上就不能走到这个程度。
第一财经：在上海光源这个大 “鹦鹉螺”中，有一个标语写着：培育上海光源精神，建造世界一流装置。在您眼中，上海光源精神指的是什么？
赵振堂：上海光源精神，就是建设光源的初心使命。我们希望这个光源不只是一个装置，是能够帮助中国科学家解决所需要解决的科学问题。上海光源精神第一是创新精神，第二是要有科学精神，第三个精神是奉献精神。
世界级光子大科学装置集群崛起 张江迎来“高光”时刻
第一财经：随着上海光源建设的进一步开展，还会再叠加更多的精神内涵。当时我们建上海光源的时候，是国际上最先进的三代光源，未来会是一个什么样的变化？
赵振堂：2010年之后，我们在努力建设上海光子科学的大科学装置集群，这里包括了上海光源第三代光源，也包括了软X射线自由电子激光用户装置和在建的硬X射线自由电子激光装置，这些装置属于第四代光源。过去我们发展大科学装置，都是国外的科学家已经发明出来的或者已经演示过的，未来我们希望能有所创新，我国的科学家能自己去研究或发展新的发光的机理，为我们国家提供更为先进或能力更强的科研利器。
第一财经：浦东的建设目标是成为全国乃至全球范围内科技创新资源最集聚、科技创新成果转化最有效、科技创新体制机制最灵活、创新创业生态环境最完善的地区之一。浦东开发开放30年，您也是一位亲历者、见证者，您认为浦东对大科学装置的落地贡献了什么？
赵振堂：它贡献了一个最扎实的、最基础的条件，这个条件使得我们有这样世界级的、国际一流水平的大科学装置集群，支撑浦东、上海、乃至全国科技发展的需要。第二，浦东为吸引、集聚国际高水平的科学家、科研团队创造了条件。第三，它创造了一个创新的氛围。
第一财经：研究生态的完善和学科的进一步交叉，在浦东会碰撞出怎样的火花？
赵振堂：我特别希望不同领域的科学家，在大科学装置集聚的这样一个平台上，能够实现学科的交叉，能够有重大的创新成果出现。另外，在这种生态里，科研的创新成果会很快地转化成实际的生产力，很快辐射到产业一线。科研的大科学装置集群，帮助我们把现有的这些科学技术，迅速转移到产业一线上去。
第一财经：2020年是浦东开发开放30年，在这个时间点上，您想对30岁的浦东说什么？
赵振堂：三十而立，风华正茂，只争朝夕，再创辉煌。
在爱因斯坦提出光量子概念100多年后，地处东方的上海光源在张江引领构筑了一个光子大科学设施集聚地。不止于此，国家蛋白质科学研究（上海）设施、上海超级计算机中心、活细胞结构和功能成像平台……张江已建成和在建的重大科技基础设施有14个，涵盖光子、生命、海洋、能源等多个领域，打造了世界上最密的大科学装置群。
有一句话说：真正的正能量，是你活成了光源，既熠熠生辉，又照亮他人。开发开放三十年来，浦东就是一个光源，这片土地充满了正能量，“小宇宙”越来越强，不断发光发热，辐射上海，辐射全国。而大科学装置群的诞生，为上海科学、中国科学又添一张“发光”的名片。
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