上海光源外觀
「每一束輻射光,都將穿透未知世界的黑暗」,這是我國目前最大的大科學裝置「上海光源」裡科普介紹片中的一句解說詞。
坐落在浦東張江的「上海光源」,狀如「鸚鵡螺」,是中國大陸第一臺中能第三代同步輻射光源,2004年12月25日開工建設,2009年5月6日正式對用戶開放。10年來,上海光源圍繞科學前沿、國家重大需求與產業核心問題支撐用戶開展創新研究,為我國科學家參與國際競爭提供了強大助力。
「上海光源」的建設者常說,這個「鸚鵡螺」在張江安家是政協委員首倡的。政協委員的建言,成為射向「上海光源」的第一束光芒。
榮譽提案
1995年,由謝希德、楊福家、王志勤、蔣錫夔、奚同庚、曹珊珊、金柱青等7位時任市政協委員和在滬全國政協委員,聯名提交「關於在上海建造第三代同步輻射光源」提案,第一次向上海市政府闡明在上海建設這樣一個大科學裝置的意義,最終促成了院市合作共建光源的佳話。2008年11月10日,「上海光源」提案獲評「優秀提案榮譽獎」,這一獎項是由上海市政協從五屆二次會議至十屆五次會議期間26000餘件提案中評選出的。
同步輻射光,是美國科學家1947年在用同步高能加速器做實驗時偶然發現的。因為同步輻射光源具有洞悉微觀世界的超強實力,它被稱為繼光學顯微鏡、電子顯微鏡和掃描隧道電子顯微鏡後,新一代探索微觀世界的「神燈」。開建第三代同步輻射光源的動議,始於1993年。當年12月,我國正在擬訂「九五」計劃,丁大釗、方守賢、冼鼎昌3位院士提出「在中國建立一臺第三代同步輻射光源」的建議。
這個巨大的科學裝置放在哪兒呢?1994年1月初,時任復旦大學校長、中科院上海應用物理研究所所長楊福家院士在與方守賢的一次交談中得知,3位院士已經提出建設第三代同步輻射光源的想法。楊福家還有個身份為上海市政協委員、市科協主席,他當即提出應爭取該光源建在上海。這一想法得到方守賢支持後,楊福家即率領研究所同仁開始了申報、前期研究等工作。
當時中科院乃至科技界內比較一致的意見是:項目很好,但投資太大——最初的估價是5億元。1995年2月初,楊福家在京參加「九五」重大科研項目評審會時提出,如果上海市政府能對第三代同步輻射光源給予部分經費支持,那麼上海應作為首選城市。這一想法受到國家科委和中國科學院領導的積極鼓勵。楊福家回滬後即向第七屆上海市政協主席、時任在滬全國政協委員謝希德院士作了匯報,並得到她的支持。
怎樣向上海市政府正式提出這個提議?時任中科院上海應用物理研究所所長常務副所長石雙惠建議,可在即將開幕的上海市政協八屆三次會議上提交提案,供市政府各有關部門考慮,也廣泛徵求一下市政協科技界委員們的意見建議。這個想法得到了謝希德和楊福家的一致同意。
1995年2月15日,上海市政協八屆三次會議開幕,時任上海市副市長徐匡迪在開幕式前特地早到20分鐘,聽取楊福家有關光源建設的情況介紹。2月17日,謝希德、楊福家、王志勤等7位科技界政協委員正式提交「關於在上海建造第三代同步輻射光源」提案。在這篇不過700字的提案中,科學家委員以精練的語言直截了當地提出:上海未來應該成為國際一流的科學技術中心,建議「九五」期間在上海建造一臺性能一流、規模中等並有適當發展餘地的第三代同步輻射光源,希望市政府能與中科院合作共建。
2月19日,上海市各委、辦、局在上海市政協江海廳現場辦公,接受政協委員諮詢。當天下午,時任上海市科委主任華裕達與楊福家專為光源建設事宜進行長時間討論。華裕達當即表示,市科委將儘快與市領導及國家科委取得聯繫,並著手在上海組織論證。
2月20日上午,徐匡迪來到市政協文化俱樂部,參加市政協科技界委員分組討論。楊福家在會上發言,希望上海市領導能對第三代同步輻射光源的建設給予支持:「請徐副市長表個態。」徐匡迪笑了:「這個項目太大了,市裡投1/3吧。」他的話贏得委員們一片掌聲。七位科學家委員的這件提案隨即成為上海市政協重點提案。上海市政府相關部門進行了認真研究,在很快給予明確答覆的同時,以實際行動推進著這項工作的進行。
2月底,國家科委派出專家來滬,同市科委及楊福家等科學家探討在滬籌建第三代同步輻射光源的可能性。當年3月,全國「兩會」期間,徐匡迪在京就輻射光源一事與國家科委及中科院領導進行專題研究。回滬後,徐匡迪專門在一次小範圍會議中給予提交提案的科學家委員乃至上海科技界積極答覆:中國科學院和上海市人民政府原則同意,共同向國家建議建設第三代同步輻射光源——上海同步輻射裝置。他還在會上提出,著眼未來,要有超前意識,建造第三代同步輻射光源可正名為建造「新一代同步輻射光源」。4月初,中國科學院常務副院長路甬祥等專家來滬,與上海市政府商定:由中科院和上海市各出資100萬元,對新一代同步輻射光源立即進行可行性研究。
1996年4月,中國科學院和上海市人民政府共同申請在上海建造「上海同步輻射裝置工程」重大建設項目。這個設想中的大科學裝置,就這樣成為「上海光源」。
為什麼要爭取這個裝置放到上海?花費那麼大,對上海未來發展又有何益處?這件提案在正式提交前,曾聽取科技界政協委員的意見,這其中,有委員提出了這些疑問。
針對這些困惑,7位委員在提案中予以正面回應:加緊構築面向21世紀的重大科技資源優勢,建成跨世紀的、能統領大批前沿學科和高技術產業發展的「大科學」工程,吸引和造就大批科技「將才」,已是上海面臨的緊迫議題。而「九五」期間,在上海建造新一代的同步輻射光源,正是其中關鍵舉措。
而據時任市政協委員、中科院上海應用物理研究所副所長曹珊珊回憶,當年分組討論中,謝希德曾提出這樣的暢想:這項工程建成後,上海將成為全國乃至世界的多學科前沿研究中心,並藉以發展一系列具有巨大幅射效應的高新技術產業群。
這一暢想如今在方興未艾的張江綜合性國家科學中心的建設中一步步成為現實,上海也正在向建設具有國際影響力的科技創新中心的徵程不斷邁進。
一路守護
上海要爭取一個巨大的科學裝置落戶。全市各界特別是本市科技界人士怎麼看?如果這一裝置確定在上海開建,後面將面臨長期繁巨的工作,應對種種挑戰,首先要凝聚起整個科技界乃至社會各界支持這項工作的共識。此時,承辦7位委員聯名提案的市科委同樣感到,需要通過一種形式讓全市都知曉這樁大事。市科委領導與楊福家等科技界政協委員經過協商決定,召開報告會和座談會並進行公開報導,就這一項目進行充分討論。
1995年4月7日,上海市科委、中科院基礎研究局在上海聯合召開報告會和座談會,這是一次群星璀璨的精英會,曾任市政協領導的謝希德、嚴東生、談家楨在內的14位上海科技界領軍人物,以及來自北京、上海、合肥等地的近百名專家學者應邀參會。楊福家領銜幾位專家在會上作了專題報告。報告會的效果之好出乎謝希德、楊福家等人的意料:上海科技界各領域專家一致支持這項工作。「我們用自己的實際行動推動提案建議落實。」參與聯名提案、參加這次報告會的曹珊珊回憶道。
委員們沒想到的是,報告會的消息經新聞媒體傳播後,在國內外科學界引起強烈反響。北京、合肥,乃至遠在韓國、日本、美國的科學家們在短期內紛紛來電或來函,為上海能夠建造新一代同步輻射光源而歡呼。著名華裔物理學家李政道分別給徐匡迪和楊福家來信表示,支持在上海建造這一大科學工程,並願意盡力協助。
上海市政協在當年年底組織委員到上海應用物理研究所開展年終視察,聽取新一代同步輻射光源工作及工程立項進展,提出了不少建設性意見和建議。委員們紛紛表示,要爭取國家儘快立項,要多渠道籌集資金,上海市政府要抓住機遇加大投入。
此後,1996年2月,上海市政協八屆四次會議上,謝希德、楊福家和曹珊珊等委員提交提案,呼籲儘快爭取光源項目立項。市府相關部門認真研究,並答覆委員爭取工作正在全力開展。在此後6年,每年市政協全會上,委員們特別是科技界委員在分組討論中都會提及「上海光源」,大家表達對立項進展的關心,並對此後建設工作提出建議。
在市政府、市政協堅持不懈的努力推動下, 1999年,國家為「上海光源」的預製研究立項,2004年1月8日被國家正式立項,「上海光源」正式開始建設。
2007年12月24日,「上海光源」成功實現3GeV(30億電子伏特)的電子束儲存,並觀測到了同步輻射光。當時的上海市政協委員再次提交了一件「光源提案」。
這是由孫正心、何建華、阮康成等8位委員在2008年上海市政協十一屆一次會議期間提出的「關於推進上海光源應用的建議」提案。委員們在提案中提出,「上海光源」是一個國家級的研究平臺,建成開放後,五六百位不同領域、不同單位甚至不同國家的科學家都可同時在這一平臺上做實驗。這樣一個大平臺,若是沒有一個開放使用的系統規劃,難以保證其作用的理想發揮。「工程建設好要有人用,要讓這十幾億投資發揮出應有的效果,必須要提前考慮科學的後續管理和應用方法。」孫正心回憶起當年提交這一提案的初衷。
在提案中,委員們從用戶培育、加強科技普及等多方面為「上海光源」有效「發光「規劃了一個藍圖:上海光源」應向全國科研單位、高等院校和企業全面開放,不斷提高光源性能,增強實驗能力;特別要對長三角地區的用戶進行摸底調研,培育潛在用戶;在光源平臺上還可以建立一個專門用於醫學臨床診斷和治療的線站,開展腫瘤、心腦血管疾病的先進診斷方法研究。「上海光源」還可以通過講座、培訓班等形式,主動向企業和應用研究單位「做廣告」,鼓勵他們利用平臺開展研究。
提案甫一提出即引人關注,因其可謂是1995年那件提案的「續篇」。在那屆市政協全會上,委員們用「老提案前瞻發展 新委員薪繼火傳」將兩件提案聯繫在一起。這些建議此後得到中科院和市政府高度重視,在光源工程建設的同時,系統規劃逐步開展起來。
「上海光源」工程於 2009年4月29日竣工, 2010年1月9日通過國家驗收,正式對外開放。從立項到建設,上海市政協從八屆到了十一屆,委員們換了四屆,但是對這一重大科學工程項目的關心和支持從不改變,每屆政協都組織視察,委員們通過視察、考察和調研跟蹤建設情況,在這一過程中發現問題及時提交上海市政府解決。2008年的這件提案,即是委員們通過幾次赴光源工程實地視察後集思廣益所成。「上海光源」建成後,委員們依然勤跑、常思、多方呼籲,大家關心大科學裝置的運行是否達到預期效果,圍繞「供不應求」難題廣謀對策,還就「上海光源」二期工程立項和預研工作持續建言。
今年5月,同步輻射前沿發展暨上海光源開放十周年學術論壇在滬召開。回望光源工程一路走來的過往,「上海光源」 科學中心主任趙振堂在會上由衷感慨:「『光源人』不曾忘記,二十多年來,上海市政協孜孜以求、事必功成的精神之光,讓人感動,更讓人振奮。」
點亮光源
2007年6月2日,著名華裔物理學家楊振寧在「上海光源」工程建設現場,問了十屆、十一屆市政協委員、時任光源工程總經理的徐洪傑一個很直接的問題:「給員工多少錢?」「錢不多,靠精神。」徐洪傑的回答得到楊振寧高度讚許。
「上海光源」曾以「自破土到出光僅用了三年時間」的速度,創下了一個世界紀錄。創紀錄的背後,正是徐洪傑所說的精神——光源工程是幹出來的,幹的最高境界就是捨命一搏。這種精神的承載者中正有徐洪傑這般「發光」的政協委員。
1995年3月,楊福家找到徐洪傑說:「五年,不發文章,也不做其他研究,你同意嗎?」徐洪傑當即答應。「建設『上海光源』是一名科技工作者義不容辭、責無旁貸的使命。大科學工程有其自身規律,需要我和我的團隊為了實現這個目標而付出長期、艱辛的努力,更需要我們淡泊名利、持之以恆。」徐洪傑說。基於這種認識和信念,他主動轉變了自己的科學研究方向,從頭開始,由專家變為學生,並儘快地再成為專家。1995年6月起,徐洪傑作為上海同步輻射裝置可行性研究工作組副組長,參與完成了「上海同步輻射裝置工程總體設計報告」,該報告獲國內外著名專家組成的評審委員會的高度評價。
據徐洪傑介紹,「上海光源」建設工程開工前,他率領應用物理所團隊主要完成了三項任務:由科學家做物理設計、工程設計;關鍵技術預製研究;招聘各類通用專業、專門專業的人才。2001年年初,徐洪傑擔任了工程總經理。中科院給了一部分經費,不夠的部分由研究所自己想辦法解決。一時間,經費緊張,還常常超時勞動,待遇並不好。
「我的首要任務,是把這支隊伍留住、穩住!」徐洪傑那時每天在實驗室之間轉,跟人談話,現場處理工程技術問題,開會討論各種方案……煉成了「談話專業戶」。他既是項目實施的組織者、管理者,本身又是科學家。無窮無盡的事情等著他,「任何一件做不好,都會影響最終結果。」 有人問他:「誰會一個項目做了十幾年還在做?要是不出成果呢?」他理解自己:「科學研究這樣的大事,你只有比別人付出更多,才有可能取得比別人大的成果。」就是在這一精神支撐下,成就了性能上國際領先的長程面型儀、兆瓦級儲能型動態數位化電源、脈衝切割磁鐵和能量解析度世界最好的平面光柵單色器等一大批自主研製儀器和設備,成就了令國人自豪的光源工程。
從立項到動工建設再到建成投入使用,直至今日在建的上海光源二期,伴隨這一全過程的還有十屆、十一屆、十二屆市政協委員,十三屆全國政協委員,中科院上海應用物理研究所研究員、上海光源中心副主任何建華,他如今擔任上海光源二期的總工程師。
1995年時,何建華正在國外學習,他被告知光源工程正在籌建,邀請他回國參與建設。他毅然回國開始參與上海光源前期工作,從帶領幾位年輕人邊學習邊做方案,到開工時就任重要崗位,拉開二十多年「與光並跑」。「因為有了這個平臺,大量的科學家從國外回來,團隊迅速聚集在一起,許多學科領域快速發展!」何建華欣喜於由每年有數千科研人員來到這裡提供研究平臺和手段,取得了重大的科研成果。
「光源建成前,國內的結構生物學團隊不到50個,建成後增長四五倍,現在有200多個團隊在國內從事研究,包括施一公、顏寧等都曾是這裡的常客」,何建華坦言,目前世界各國都認識到大科學裝置在國家創新能力建設中的重要地位,許多國家,特別是發達國家在已經建設眾多大科學裝置的基礎上,又在制定新的大科學裝置發展規劃。
上海光源二期將新建16條光束線,到2020年左右,上海光源的能力將比現在翻三四倍,能接待一萬人科技人員做研究,集聚效應會更加顯著。「我現在每天工作10小時以上,每年負責方案審查超過100次,感興趣的研究也只能放在業餘時間進行。」何建華堅信經過一代代科技工作者努力,「上海光源」必將匯集培育國際一流研發團隊,為前沿科技和經濟社會重大需求問題提供長期、關鍵的支撐,讓重大創新成果不斷湧現。
「上海光源」開放前,中國科學家只能到歐美國家的第三代同步輻射裝置上借「光」,難以大展身手。10年來,「上海光源」就像一臺多用戶的超級顯微鏡,也像一束為科學家照亮微觀世界的「神奇之光」。20多年來,在謝希德、楊福家等前輩智慧之光指引下,包括徐洪傑、何建華在內的「光源委員」,用自己的行動讓這束「神奇之光」照亮科技創新燦爛前程。