在上海浦東的張江科學城，有一個最具標誌性的建築——「鸚鵡螺」，它就是上海光源，我國迄今為止規模最大、用戶最多、成果產出最多的大科學裝置。上海光源是中國大陸第一臺中能第三代同步輻射光源,在投入使用的十多年時間裡，催生了物理、材料、能源與催化、生命與健康等諸多領域多項國際頂級科研成果，成為照亮科學之城的最強光，點亮科技之光的小太陽。
本期的對話嘉賓：趙振堂，中國工程院院士，中科院上海光源科學中心主任，投身上海光源的建設與運行21年，親歷上海光源的成長。
15年探索 「追光者」們鑄就大國重器
第一財經：21年之前，您從北京來到了上海，投身上海光源的建設。為什麼會投身於這項事業？為什麼是在上海？
趙振堂：上海非常有超前眼光，超前意識。上個世紀90年代中期，上海和中國科學院共同向國家建議，要在上海建設我國第一臺第三代同步輻射光源，地方政府投入建設大科學裝置，上海開了一個先河。正因為這樣一個機遇，我們從北京到了上海。
第一財經：一開始就定位在浦東嗎？
趙振堂：也不是。上海也是幾經選擇，經過專家和市政府的決策，最終將上海光源定位於浦東，落戶在張江這個科技集聚的高地上。
第一財經：決定落戶張江的時候，那一塊兒即將要變成上海光源的土地您去看了嗎？
趙振堂：是的，當時還是一片農田，旁邊有一個小村莊。我們充滿期望和信心，用我們的雙手在這裡建設一臺世界級的大科學裝置，在這裡見證國家科學的進步和人才的集聚。
第一財經：對於很多朋友來講，光源這個詞兒似乎很熟悉，但是光源大科學裝置這裡面的光源指的是什麼？
趙振堂：通常大家講的光源，是我們可見光這一個波段的光源。那麼上海光源的波長比可見光更寬，目前這個階段是從紅外到硬X射線，包括我們做CT、做人體透視都算在這個光源的範圍之內。上海同步輻射光源，就是通過速度接近於光速的電子在轉彎的時候輻射出來的電磁波，來提供從紅外到硬X射線整個區域的光譜。這樣可以提供給科學家用於科學研究，用於觀測物質內部結構及其動態過程。
第一財經：那這個意義在於什麼？
趙振堂：我們要想研究某種物體或材料，最本質是要了解它的原子層次、大分子結構、甚至晶體結構。只有了解這些結構，才能了解這個材料的性質，才能去優化它的性質，滿足我們的需求。另外，比如說像病毒的結構，還有藥物對病毒結構有沒有作用，都需要去掌握，才能為人類的社會發展、生活提供服務和支持。
第一財經：上海光源的整體建設大概花了多長時間？
趙振堂：十年的設計和預演，五年的建設，實際上從我們從規劃到最後建成上海光源，差不多花了15年。
第一財經：為什麼這麼長時間？這個難點在哪裡？
趙振堂：任何一個大科學裝置項目，經歷十年的論證，在過去是正常的，一方面我們建這種同步輻射光源的積累不夠多，另一方面大家的疑問是這個光源到底有沒有用，能不能解決問題？國家有沒有這麼多的科學家來使用？
第一財經：也是一個靈魂的拷問。
趙振堂：建設大光源，在技術上也是很有挑戰的。光源是和物質相互作用，解析它的內部結構，那麼就需要非常穩定，穩定到頭髮絲的1%這樣一個尺度上。所以我們建設的整個過程，包括地基、結構，還有探測精度、控制精度，都有很高的要求。
第一財經：這樣穩定性的要求在我們看來可以用一個成語來形容，那就是紋絲不動。
趙振堂：還有就是技術上的難題要攻克。發光的元件，比如波蕩器，或者叫超導的扭擺器這類技術我們國家以前沒有，我們向國外訂貨，但是國外的訂貨又滿足不了我們的時間要求，最後還得自主來攻關研製，所以攻關的同時也是提升了我們的技術能力。
第一財經：倒逼的一個過程。
趙振堂：還有一類問題，當時我們定位是世界上最先進的第三代光源，那麼你就要把國際上發展到目前為止所有的先進技術融合到方案當中，才能是先進的。
在周長432米的環形加速器中，能量為3.5GeV的電子束以接近光的速度飛行，在拐彎時放射出高強度電磁波。這些電磁波被「條分縷析」成從遠紅外到硬X射線等不同波長的、高品質的同步輻射光，這些同步輻射光的亮度可以達到平時用的X光的上百億倍，使科研工作者能夠在原子和分子尺度上觀察物質的微觀世界。
上海光源於2009年5月6日正式對用戶開放，每年開機約7000小時，實驗供光約5500小時。加速器開機率、平均無故障運行時間間隔、平均故障修復時間等主要運行指標處於同類裝置的國際先進水平。目前共有15條光束線、19個實驗站在浦東開放運行。預計到2022年，上海光源將有約35條束線和60個實驗站投入運行。「超級顯微鏡」推動前沿學科跨越式發展。
發揚光源精神 「超級顯微鏡」催生科研成果落地開花
第一財經：上海光源是國家級的公用科研平臺，藉助這個平臺，研究團隊都取得了哪些值得驕傲的成果？
趙振堂：今天的上海光源，我們有三萬多用戶，這是當時沒有想到的。光源大科學裝置是能夠幫助科學家觀察物質內部結構及其變化規律，實際上可以解決生命健康、基礎科學研究、國家重大需求項目的問題。比如今年的新冠病毒，大科學裝置就可以了解這個病毒的結構。通過光源來篩選作用後的結果，可以對抗體進行篩選，其他的設備是沒有辦法做到的，上海光源成了我們研究病毒非常有用的一個工具。
趙振堂：還有最基本的物理研究。上世紀20年代，德國科學家外爾首次提出，物質存在著一種無質量的新粒子——外爾費米子。但是，科學家始終無法在實驗中觀測到這種粒子。直到2015年，我國科學家利用上海光源，在實驗中發現確實在物質上有這種結構，未來它有可能在量子計算所需要的材料上發揮作用，這是在科學研究上最前沿的，也是我們現在非常需要的基礎性工作。
還有國家的重大需求，比如我們的京滬高鐵，要製造出滿足野外和高速要求的銅接觸線，需要控制它的多個製造條件，科學家藉助上海光源，通過對材料結構和內部晶體變化、力學性能、化學性能深入了解才能實現。
還有我們現在最關心的能源，能源研究一個很重要的方向是催化，如果催化劑的效率能夠提高1%，整個的效率和經濟價值就非常高。所以國家的科研人員在這上面有大量的投入和努力，2011年，有一位科學家和一個小組提出單原子催化的概念，這個概念隨後也是利用上海光源在實驗上證實了，也被國際上接受了。
第一財經：大光源真的是功不可沒。
趙振堂：當然上海光源只是在最基本的方面做了一些貢獻，不能說上海光源做了全部，但是沒有上海光源這樣的一些科研利器，那麼我們在科研上就不能走到這個程度。
第一財經：在上海光源這個大 「鸚鵡螺」中，有一個標語寫著：培育上海光源精神，建造世界一流裝置。在您眼中，上海光源精神指的是什麼？
趙振堂：上海光源精神，就是建設光源的初心使命。我們希望這個光源不只是一個裝置，是能夠幫助中國科學家解決所需要解決的科學問題。上海光源精神第一是創新精神，第二是要有科學精神，第三個精神是奉獻精神。
世界級光子大科學裝置集群崛起 張江迎來「高光」時刻
第一財經：隨著上海光源建設的進一步開展，還會再疊加更多的精神內涵。當時我們建上海光源的時候，是國際上最先進的三代光源，未來會是一個什麼樣的變化？
趙振堂：2010年之後，我們在努力建設上海光子科學的大科學裝置集群，這裡包括了上海光源第三代光源，也包括了軟X射線自由電子雷射用戶裝置和在建的硬X射線自由電子雷射裝置，這些裝置屬於第四代光源。過去我們發展大科學裝置，都是國外的科學家已經發明出來的或者已經演示過的，未來我們希望能有所創新，我國的科學家能自己去研究或發展新的發光的機理，為我們國家提供更為先進或能力更強的科研利器。
第一財經：浦東的建設目標是成為全國乃至全球範圍內科技創新資源最集聚、科技創新成果轉化最有效、科技創新體制機制最靈活、創新創業生態環境最完善的地區之一。浦東開發開放30年，您也是一位親歷者、見證者，您認為浦東對大科學裝置的落地貢獻了什麼？
趙振堂：它貢獻了一個最紮實的、最基礎的條件，這個條件使得我們有這樣世界級的、國際一流水平的大科學裝置集群，支撐浦東、上海、乃至全國科技發展的需要。第二，浦東為吸引、集聚國際高水平的科學家、科研團隊創造了條件。第三，它創造了一個創新的氛圍。
第一財經：研究生態的完善和學科的進一步交叉，在浦東會碰撞出怎樣的火花？
趙振堂：我特別希望不同領域的科學家，在大科學裝置集聚的這樣一個平臺上，能夠實現學科的交叉，能夠有重大的創新成果出現。另外，在這種生態裡，科研的創新成果會很快地轉化成實際的生產力，很快輻射到產業一線。科研的大科學裝置集群，幫助我們把現有的這些科學技術，迅速轉移到產業一線上去。
第一財經：2020年是浦東開發開放30年，在這個時間點上，您想對30歲的浦東說什麼？
趙振堂：三十而立，風華正茂，只爭朝夕，再創輝煌。
在愛因斯坦提出光量子概念100多年後，地處東方的上海光源在張江引領構築了一個光子大科學設施集聚地。不止於此，國家蛋白質科學研究（上海）設施、上海超級計算機中心、活細胞結構和功能成像平臺……張江已建成和在建的重大科技基礎設施有14個，涵蓋光子、生命、海洋、能源等多個領域，打造了世界上最密的大科學裝置群。
有一句話說：真正的正能量，是你活成了光源，既熠熠生輝，又照亮他人。開發開放三十年來，浦東就是一個光源，這片土地充滿了正能量，「小宇宙」越來越強，不斷發光發熱，輻射上海，輻射全國。而大科學裝置群的誕生，為上海科學、中國科學又添一張「發光」的名片。