本文記述的是在財力、人才等極其困難的情況下，中國科大合肥同步輻射光源從無到有的往事。
為了這個故事，我見了很多老人，其中包括中國科技大學原副校長包忠謀。我恐怕是最後一位見到他的外人，那個時候他的身體狀況已經極其不佳，耳聾口吃，不久後，就走了。（86歲的包校長於2009年12月8日3時10分在北京逝世。）如今，十幾年過去了，隨著這批人的逐漸老去，乃至離去，也許今後，除了乾巴巴的檔案外，不會再有人和你生動地講述那個曾經流逝的、極其困頓的，但也是飽含希望的歲月。
——作者
特約作者 | 邸利會
這一次，裴元吉真的生氣了。花了差不多半年的調研，一本很厚很詳細的建造離子源的報告在交給高能所「753工程」的負責人審閱後，卻遲遲收不到答覆。
「當時我住在玉泉路。住了一個禮拜，問他們，說等一天吧；到了第二個禮拜，我就找他們，其中一位（朱孚泉）就說你的調研報告寫的挺好，但我們自己做，不要你們做了。當時我很生氣，但沒辦法。」裴元吉回憶。
自從1970年科大南遷後[1]，整個的加速器專業的人沒做什麼真正的事情了。過去的幾年中，裴元吉差不多一年裡有半年都在外面「化緣」，搞項目，拉經費，企圖讓加速器專業辦下去，但一直沒什麼結果。他於1964年畢業於中國科學技術大學近代物理系，並留校從事加速器的研究和教學。
1975年底，一直鬱悶的裴元吉把在高能所的「遭遇」告訴了來合肥考察的錢三強。
沒想到，聽完回報後，錢卻說：「誰要你們抱人家大腿的？我們抱大腿的虧吃的還少嗎？過去我們抱蘇聯的大腿，他踢你一腳，爬都爬不起來！你們要立足自己來干這個事情。」
「我本來是想他能支持一下，讓高能所把負離子源的事情給我們來做。」裴元吉說，「他的這番話對我觸動很大。隨後，我們就一起重新調研，想路子。通過查找文獻，多方調研之後決定：就做同步輻射加速器。」
這年是1976年。[2]
「大了就不敢提」
設備殘缺、師資匱乏。上了年紀的教員大多沒有隨校南遷，加速器教研室只有五六個教員，平均年齡30多歲。這是當時的情況。
他們並非沒有做過努力。1975年，利用科學院30萬的預算，教研室準備建造一個跑道式電子回旋加速器。「那是為了把核技術延續下去，我們閒的無聊了，總得支撐下去吧。」包忠謀說。彼時，他任科大科研處的處長。雖然做了些理論計算，也發了文章，但由於缺乏實際建造的費用，回旋加速器後來不了了之。
這時，建造同步輻射加速器的議論在科學界悄然興起。
1977年，從北京歸來的科大副校長楊承宗告訴包忠謀「同步輻射的事，要注意一下。」「他沒有多說，就這一句話，我就記住了。」包忠謀回憶，「有一次，毛主席的外孫高能所的蕭意軒到科大講課，也談了這個事。原子能系的很多人因此都知道這個事。」
「最早的議論是從科學界開始的，包括中科院高能所、物理所、科大，大家都在議論這件事。當時我們在尋找方向的時候，並沒有一個真正拿到的任務，就想做同步輻射。高能所正集中做質子加速器，他們不可能做這件事情。」時任科大加速器專業委員會主任的何多慧告訴我。
雖然做著資料的準備，雖然都知道此事，但正式建造的意見卻遲遲不敢提出。「同步輻射項目太大了，小打小鬧可以，大了就不敢提。」包忠謀說。
1977年6月，科大得到科學院的通知，將於10月參加全國自然科學學科規劃會議。箭在弦上不得不發了。
1977年10月，包忠謀帶領科大代表團30多人進京開會。加速器教研室成員金玉民代表科大做了報告，建造專用同步輻射光源的計劃就此列進了凝聚態物理的發展規劃。
「當時，科學院物理所、化學所都說會支持我們，主要是看科大具有各方面的人才。當時北京也還沒有徹底恢復過來，合肥相對沒有政治上的干擾。」何多慧說。
1978年3月，中國科學院在合肥召開第一次籌備工作會議，討論合肥同步輻射光源的初步建造方案，中國同步輻射事業正式啟動。
「有事做的機會是一生中最重要的」
1977年9月，在吉林省梨樹縣農機修造廠當技術員的劉祖平突然接到了同學姚志遠的信件。主任何多慧希望他回科大。
自從1968年從科大近代物理系畢業後，劉祖平在基層已經待了近10年：「我心裡也很清楚，老師們都願意我回來。他們記得我念書時，是個好學生。」
一切都變的那麼順利，1977年底，33歲的劉祖平回到了科大。在當時工作調動要「專業對口」的氛圍下，許多從物理專業畢業的人也通過各樣途徑聯繫到了科大，而不管他們畢業後從事的是何種工作。
除了需要惡補遺忘的數理知識和英文，對於即將拿到的任務，劉祖平並不熟悉，他甚至都沒有聽說過同步輻射這個詞。
「對於我來說，其實做什麼是無所謂的。如果有人曾經體會過這麼一種時候，想做任何事情都可能做不成，沒有人能讓你做，那麼，你會覺得有事做的機會是一生中最重要的。」劉祖平說。他後來是同步輻射二期工程的總經理兼總工程師。
一切從零開始。中國此前還沒有人建造過同步輻射加速器。買設備，請顧問，原來科學院撥給的 30萬此時也轉向了同步輻射。400萬，3年，預製研究開始了。
原子能系、精密機械系和其他的院系開始一起協作完成這項工作。「那時候，科大集中各方面的力量干，埋頭苦幹，不小打小鬧了。」包忠謀說。
「國家文革剛結束，迎來科學春天，大家都希望中國科學能夠發展，把失去的時光能夠撈回來。科大下遷弄的一無所有，極其困難，大家不屈不撓、艱苦奮鬥的精神非常強烈，想著一定要改變這個面貌，科大要站起來，不能倒下去。出於這兩方面的考慮，我們沒有白天黑夜，拚命的幹活。非常困難，但非常齊心。」何多慧告訴我。
為了節省經費，預製組從當時做工具機最好的山東濟南買了四台工具機，隨後對工人進行培訓，整個直線加速器的安裝費用只用了2萬元。依靠最多時不足50人的隊伍，科大在1981年即完成了預研：製造了30MeV的電子直線加速器、一塊彎轉磁鐵、一塊四級磁鐵及一個儲存環的超高空系統以及物理設計。
1981年10月24，中科院在合肥召開「合肥同步輻射裝置預研及物理設計審定會」，會議認為裝置已基本具備進入工程的條件。「當時與會專家評價很高，說為加速器界平了反。」裴元吉說。
他所指的是1980年被迫下馬的「753工程」。據說，該工程花了9000萬卻沒看到任何東西，讓當時的所有人都感到很不滿意。科大的成功多少有點出乎意料。
「科大受到外界的干擾很少，一心就搞這件事。大概許多人不太相信科大能搞這件事情。」裴元吉說，「我記得楊振寧1981年到我們實驗室訪問，他參觀了我們的研究成果後，講了句很值得回味的話。他說：『你們在這裡做出了這麼好的成果，是不是遠離政治中心的緣故？』」
立項波折
「評價很高」的項目在正式立項時卻遇到了波折。從1981年的下半年直到1984年的上半年，項目組幾乎陷於長久的等待中。
「這主要是上面領導不太放心，因為科大畢竟沒有搞工程的經驗，都是老師，人力上也沒有保障。」在裴元吉的印象中，雖然報告早就提了上去，但從1982年到1984年，幾乎年年都要開專家審查會對項目鑑定。
更為重要的原因是，要拿這麼大一筆「巨款」，領導層不能不有所考慮。雖然經費是由科學院撥，但在當時，只要超過3000萬都需國家計委批准。有多少錢辦多大事。對於擔任一期總工程師的何多慧來說，需要根據錢的多少，來「調整」光源的設計指標。
與開始規劃時限定科大的3000萬相匹配，最早的設計是400MeV的直線加速器滿能量注入到400MeV的儲存環。但何多慧等人到美國調研的結果卻是400MeV的儲存環能量太低，必須提高到800MeV，這樣的花費就遠不止3000萬。但不想，隨後科學院派人傳達對撞機工程領導小組組長谷羽的話，「最多不能超過4500萬」。
無奈之下，在和費米實驗室的鄧昌黎教授商量後，何多慧決定在儲存環保持800MeV的前提下，把直線加速器的注入能量從400MeV降低到200MeV；直線加速器的坑道還是照400MeV修，將來一旦有錢還可補足。
1984年6月25日至7月4日，北京京西賓館，北京正負電子對撞機工程和合肥同步輻射加速器工程擴大初步設計審定會召開。會議認定，投入4500萬做同步輻射加速器根本不可能，最後同意加至5000多萬（作者註：實際最後追加到了6000多萬）。
「姚依林強調兩個都列入七五國家重點工程。因為高能所基本沒問題，我們也同時列入的話，是一個很好的鼓勵。」時任一期工程辦公室主任的胡勝生回憶道，「國家的經濟能力不強是一個最大的限制，從最早的3000萬最終追加到的6000多萬，在當時都是很大的數目。方毅在科大的一個會議上曾說過很著名的話，『脫了褲子都要上』，因為國家的經濟能力弱。」
「上面是支持對撞機的，看我們新搞了同步輻射，沒辦法不要了，也沒辦法推遲，就同時支持了兩個。」包忠謀強調，「也有的領導覺得高能所的加速器也能搞同步輻射，就要把我們的推後。但實際上，高能所的同步輻射只能寄生運行，效果並不太好，所以到最後就決定搞兩個，沒辦法叫我們停下來。」
1984年11月20日，合肥南郊的科大新校區舉行奠基儀式，一期工程正式啟動。
挽大廈於將傾
作為一期工程辦公室主任的胡勝生平時免不了進京走動。
時間是在1985年的暑期。胡勝生在院機關碰到了協助對撞機領導小組組長谷羽工作的領導小組辦公室主任柳懷祖，他曾是科大63級的畢業生。在閒聊中，柳懷祖透露說，同步輻射的事情「有點阻力」，憑著私人的關係，他建議胡勝生儘早打算下一步的去向。胡勝生說，倒是聽說了此事，但不一定確切。但沒想到，柳懷祖卻極為肯定，隨即拿出文件並叮囑說「一定不能抄」。
「沒想到，看到了真實的文件。內容大概是認為工程在技術上有難度，高能所的對撞機也有兼同步輻射，國家經濟調整，壓縮基建，儲存環就不上了。周光召等主要領導都批了，我想幾乎是沒什麼餘地了。太突然了。」胡勝生告訴我。
當晚，胡勝生打電話向科大報告了消息。在得知第二天校長管惟炎會來北京後，次日，胡勝生便直接來到中關村，向校長報告了此事。
「當時管校長非常冷靜，沒有過多評論，只是說知道了。後來我知道，他為了這事，和院裡大發雷霆。」胡勝生說，「後來在一次會上，管校長說我們的工程差點下馬，就像是女排快落地的球又救起來了。他就用這樣詼諧的話，輕描淡寫的帶過去了。」
除了管惟炎的力保，據柳懷祖回憶[3]，當時年事已高的嚴濟慈也力挺這一項目，時任中科院院長盧嘉錫也非常支持。
但「危機」並未徹底扭轉。
1987年初，科學院裡傳出一個決定：直線加速器如果年底調不出束，工程就要下馬。1987年過完春節後，副校長包忠謀召開了一個「三總一辦」會（總經理、總經濟師、總工藝師、辦公室主任參加）。
「我記得是2月23日，聽到院裡的消息以後，大家群情激昂，下決心要克服困難，說無論如何要把加速器建成。由於我是分管直線加速器的，所有的老總都問我：『你要表態，直線加速器能不能建成？』」裴元吉說。
正常算來，安裝加速器需要一年，調試加速器需三個月，這樣要到1988年的6月份左右才可調試出束。
「當時我提出三個條件：第一加班，1小時9毛錢，給我三五萬就夠了；第二是安裝隊伍必須統一指揮，要不就老何（何多慧）要不就我挂帥，包括後勤，省去很多手續。買東西回頭再報帳，飯要送到現場；第三，幾個隊伍要專門成立起來，統一管理。做到這三點，出束還是有可能的。」裴元吉介紹說。
從訓練工人開始，制定嚴格的安裝程序和驗收程序，不達要求不允許到總機上安裝。憑著9毛的加班費和每晚加班搞到夜裡一點的勁頭，10月20日安裝提前完成。11月1號調試，11月9號束流達到要求。直線加速器的建成保住了整個同步輻射的項目。
困境重重
雖然批准了建設五個實驗站，但實際上6000多萬的經費，只夠建設一個實驗站。「如果只建一個站，就像是一個大車只拉了一個茄子，非常浪費。後來，我們就從有限的經費裡面擠錢，儘可能節省每個銅板，堅持建造了五線五站。」何多慧坦言。
除了經費拮据，人員也十分缺乏。但即使如此，工程組還是利用科學院給科大的出國名額，派遣年輕人出國學習。劉祖平便是這其中的一位，他去了史丹福。
學習之外，劉祖平免不了為工程組提供幫助，而每次寄回的信都很厚。
「那時候他們不斷地會給我去信，有時候是主要的頭，有時候是底下工作的人給我來信，問我一些很具體的，和工程設計之類有關的問題。我就會去找懂的美國人，儘量地把它記住，寫下來，寄回來。」 他說。
由於中國直接通過商務部門買儀器和電子學元件相當困難，不是禁運就是等很長時間的審批，身在美國的劉祖平也經常幫實驗室購買設備：
「我以個人的名義，從史丹福打電話，他們就認為這些東西是給史丹福的，我並不糾正他的錯誤，但我也不主動說是給史丹福的。有人回國，把東西放包里作為行李就帶回來了，這樣買了相當多。有比較大一點的東西，比如頻譜儀，現在也不是什麼很了不得的東西，但是當時在國內就買不到水平很高的。」
由於經驗的缺乏，一個器件有時也會花費很長時間，這樣的例子並不少見。更重要的是，當時的工業基礎相當薄弱，很多東西廠家不會做或者做出來有問題。甚至，普通的螺絲釘、插頭插銷都不合格。
為了保證器件加工的質量符合要求，所有的設計人員只能到廠里去盯著做，和廠家商量一同解決難題。高頻系統的負責人馮蘭林就是一個例子。
「他是穿著棉襖去，穿著背心回來，帶著技術人員，扎在山溝里，從頭盯到尾。」何多慧回憶說， 「馮蘭林自己掏工資買鹽請工人幹活，我們一分招待費都沒有啊。那個時候真是沒有辦法，艱難極了。你就不知道什麼時候才能把你的事情做下去。你可以想見文化革命癱瘓了十年，再恢復是什麼狀況。」
沒有節假日、沒有白天黑夜、沒有寒假暑假，這似乎顯得毫不驚奇。還只是研究生的周銀貴在調試直線加速器時，在現場一邊試，一邊改，連續三天三夜沒有合眼。「當初也完全沒有照顧小孩，學習上，生活上，全放了，想起來真是非常遺憾的事。」何多慧說。
1991年12月，加速器和實驗線站通過了由王淦昌任主任的鑑定委員會的鑑定，一期工程順利完工。
「建了不用是沒有道理的」
1994年2月，由物理學家錢臨照、唐孝威發起，王淦昌、謝希德、謝家麟、馮端等34個院士聯合提出《關於集中力量全面建設，充分利用合肥國家同步輻射光源的建議》。「這34位院士，是我和一位同事一起跑的，他們非常熱情，不僅痛快地簽了字，而且還說遲了，本來就應該早點上。」胡勝生告訴我。
可以預料的是，一期工程儘管節衣縮食建設了五個線站，對於整個同步輻射裝置來說，距離充分利用仍然相差甚遠。「這就像冰箱裡面放個雞蛋，大馬拉了個小車，五個線站還是太少，必須增加線站。」劉祖平說，空曠的場地竟然都可以打羽毛球了。「這在全世界是沒有的。一個國家可以不建，但建了不用是沒有道理的。」他說。
由於一期工程經費緊張，儘管勉強建了五個線站，但本身卻沒做到高水準的要求，其中2條光束線還有嚴重的毛病。受限於當時的中國工業水平，許多器件的質量也得不到保證。在剛剛建好的兩年里，設備還可以穩定運行，但隨著時間的推移，故障頻發，運行狀況也每況愈下。
上世紀八九十年代，科技革新的速度明顯加快。隨著技術的升級，原有的元件已被淘汰，而此時實驗室庫存元件卻已所剩無幾，是時候建設二期工程了。在總工程師劉祖平看來，二期工程最緊迫的不是裝置的指標提高多少，首要的問題是要保證裝置的可靠、穩定運行，提高利用率。
「幾個毛病必須要解決了，」劉祖平介紹說，「高頻系統運行中的大反射的情況表明原來的高頻腔必須換。控制系統太落後，計算機需要改換，互相的數據傳輸要軟盤，肯定要改。只有一流的設備，才能出一流的成果。」
二期工程最終拿到了1.18億的資金，作為副總工程師的李為民和老師劉祖平的意見一致：「實際上，二期工程的啟動是由大量的用戶需求所驅動的。我們應該給國家一個交代，讓更多的用戶有機會用我們的光。顯然，改造的牽引是線站。」
有限的錢只能選擇有限目標進行改造。
「選擇和光源運行穩定性有關的系統進行改造是關鍵的，所以我們當時所有的錢都投在了儲存環。在注入器（直線加速器）及束流輸運線上，二期工程花費非常小，也就幾百萬左右。」他說。
欣喜與遺憾
當被任命為二期工程總經理時，劉祖平承認「非常出乎意料」。但當了總經理的他卻還要兼總工程師。「如果我是總經理，別人當總工程師，一旦出現分歧，下面的人就不知道怎麼辦，因為有些計劃是只要總工程師簽字就行的。我一直是這麼堅持。」他說。
從預製研究開始即參與工程建設的他熟悉和了解這裡的一切。
「我忽然就覺得是某種宿命似的，所有以前做的事都是為了要把這個工程做好，我有別人起不到的作用。」他說，「我是和他們一起摸爬滾打過來的，如果我說我們當初考慮不周，需要改進，沒有人會反對。換了別人，底下的人不一定服氣。我比別的任何人都合適。」
但圍繞著該給加速器還是線站上投錢，卻遭到了不少「非議」。
不少人擔心機器上花的錢少，會導致整個裝置運行出現問題；而如果線站做的不到位，至少是八分之一不起作用。
「我不按照這個邏輯。我們建了一個機器，是為國家做貢獻，但是我們做的貢獻要由實驗表現出來，只有實驗結果才是我們對國家的報答。」劉祖平說，「如果二期工程的錢花在加速器上的越多，我們欠國家的就越多。實驗線站建的越好，用戶每做一個實驗，我們就還一筆債。」
工程的進展也不像想像中的順利。他們在隨後進行的高頻腔和注入系統的加工和改造上遇到了麻煩。
「我受到壓力最大的就是高頻系統的改造。有的專家甚至講，如果合肥的高頻系統能正常運轉，我的名字倒過來寫。但我知道，我自己沒錯，他錯了。」劉祖平坦言。
別的專家的悲觀判斷不無道理。
一期工程建完之後，不可理解的是高頻系統一直工作在大反射的狀態，這使得高頻機非常容易壞。在所有的故障率中，高頻機的部件損壞大概占到了三分之一，且高頻機的故障往往不能很快修好，價格也十分昂貴。
經過仔細調研，確定高頻腔要重做。實驗室委託航天部703所進行製造。除了技術上的難關，陳水扁的上台也意想不到的大大拖延了時間。「當時，他們忙著做飛彈，我們的腔體就被鎖在庫房，當時加工到一半，也不能再拿到別的地方加工，真是進退兩難。」李為民說。
注入系統的整體改造同樣不夠順利。南京電子管廠製造的異形陶瓷段，一焊接卻會炸裂。實驗室去找技術員，但他卻堅持原來的方法。無奈之下，找了其他的廠，問題才得到解決。
「在製造波盪器時，我想儘量在國內，讓國內廠家的技術能力得到提高。同時也能節約成本。雖然最後造成了拖延，但我並不後悔。」劉祖平坦言。
在進行一期二期項目論證時，實驗室曾經提出，要用大科學工程帶動我國產業界技術水平和工藝水平的提高，但結果往往得不償失。「原因在於廠家對單件生產毫無興趣，而國外的公司有全世界的訂單，已經成功產業化。」李為民告訴我。
「希望國內企業在原始積累之後，能夠往研發的方向發展。這樣購買國內產品，從生產流程、調試等環節都可以掌控；與維修人員等技術人員的溝通也比較方便。」他說。
最終，合肥同步輻射光源的二期工程於2004年12月驗收，2005年年初正式開放實驗室。從2005年到今，所有運行任務圓滿進行，故障率遠低於預期，供光時間和供光質量遠高於預期。
四年之後，2009年4月29日，上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility，簡稱SSRF）竣工，5月6日正式對用戶開放，成為中國大陸第一台中能第三代同步輻射光源，截止到2022年6月，目前共有27條光束線39個實驗站開放運行。[4]
2010-2014年，為了向用戶提供更好的實驗條件，在中國科學院和中國科學技術大學的共同支持下，合肥光源進行重大升級改造。重大升級改造完成後，儲存環束流發散度顯著降低，光源穩定性明顯改善，接近三代同步輻射光源水平。
目前的合肥同步輻射光源 | 圖源：中國科學技術大學國家同步輻射實驗室
目前，同步輻射光源正經歷由第三代向第四代的跨越。儘管中國已經擁有三代同步輻射光源，但它們均處於低、中能量區，從亮度能譜的分布來說，還缺乏高亮度的高能光源。如今，第四代高能同步輻射光源建設正在北京懷柔科學城進行，預計將在2025年底建成並投入使用，其亮度要高出100-1000倍，探測的精度越高，探測速度也更快。
但也許後人不該忘記，他們的前輩所經歷的，所面對的困難。他們一樣極其渴望自身價值的實現，為國人在世界科學上爭取一席之地。幸運的是，他們熱烈的青春沒有錯付了。
注釋以及參考資料
[1]中國科大自1969年12月開始遷入安徽，至1970年10月基本完成搬遷。總計組織貨運裝車70餘次，運貨量865噸，裝運儀器、器材、圖書、檔案等35000箱；遷出家屬470多戶，組織職工、學生、家屬客運20多批，約6000人次，用火車皮510多節，搬遷費達77萬元。學校遷入合肥時，儀器設備損失2/3，教師流失1/2以上。教學、生活用房嚴重不足，校舍面積不到6萬平方米。1972年，全校講師以上職稱的教師不足百人。據
http://lswhw.ustc.edu.cn/index.php/index/info/43
[2] 我與國家同步輻射實驗室建設──裴元吉教授訪談錄[J]．中國科技史雜誌，2009，30(2)：180-192．
[3] 柳懷祖. 北京正負電子對撞機工程建設親歷記——柳懷祖的回憶[M]. 湖南教育出版社，2016: 183-185.
[4] http://ssrf.sari.ac.cn/ngyssrf/nshgyjs/
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