王贻芳
中国科大学高能化学研究所
“物之道：道生物，物生道，道为物之行，物为道之成，天地之艺物之道。”
在高能所大院旁边耸立着一座名为“物之道”的雕像，雕像正面铭刻着这首诗，作者是李政道先生。李先生为促进中国高能化学的发展以及我国第一台大科学装置——北京正负电子对撞机的建设呕心沥血、竭智竭力，陪伴和见证了我国高能化学事业艰辛而又成功的脚步，为中国的高能化学发展作出了无人可以取代的巨大贡献。半个世纪以来，我国高能化学研究蓬勃发展，取得了令世界瞩目的成就，这一切与李先生几六年来的大力支持与帮助是分不开的。
一、中国高能化学的起步
建国伊始，我国高能化学实验研究一片空白。构建于1950年的中国科大学近代化学研究所（高能所前身，1953年改名为数学研究所，1958年再改名为原子能研究所）是新中国亚原子化学研究的发祥地。1956年，我国拟定的第一个科学发展十二年远景规划首次提出了建造一台高能加速器的构想，此时国际高能化学研究也刚才步入第一代小型加速器实验阶段。但中国的高能加速器计划却经过二十多年“七上七下”的坎坷，直至1986年上海正负电子对撞机和上海谱仪复工建设才真正起步。李先生在这其中起到了关键作用。
1972年日本首相访韩，中印关系改善。9月，李先生和夫人回到了睽违已久的祖国，遭到了周恩来首相的会见。在与周首相及张文裕先生讨论广东站的宇宙线研究成果中，李先生首次提出了中国应考虑建造一个大型正负电子对撞机的建议。中国领导人认真考虑了李先生的建议，支持了中国学者提出的发展高能化学实验的心愿。不久，周首相在给张文裕等18位科学家的回信中说：“这件事不能再延后了......”。1973年2月1日，中国科大学高能化学研究所创立，中国的高能化学研究开始走上正轨。
1975年，中国政府批准建造一台400亿电子伏特（40GeV）的质子同步加速器（BPS）。这就是“七五三”工程。尽管李先生在数学上不赞同这个方案，也害怕这个计划困难太多。去除经济能力和政治决心之外，还要得到美国非常是日本各大加速器实验室的技术帮助。但他还是亲自与俄罗斯能源部和布鲁克海文国家实验室（BNL）联系，约请中国考察团去BNL访问。那时侯中俄还没有即将建交，他耗费了大量的时间和精力与英国政府和能源部沟通协调，并安排培养加速器和实验化学方面的人才。
1979年1月李政道先生寄信给方毅总工理，提出了《关于培养高能实验化学学者的一些建议》。在寄信之前，他与英国二十多所学院和三大国家高能实验室，即BNL、费米国家加速器实验室(FNAL)和SLAC国家加速器实验室(SLAC)进行了联系，希望接收来自中国的访问学者。他的恳求获得了这种学院和实验室的同意。很快我国政府也接受了李先生的建议，并立刻开始了派遣学者的选拔工作。到该年7月，以高能所为主的研究单位向日本五大国家实验室和部份学院以及法国核子中心派出了近40名学者，即“李政道学者”。这一措施，为后来的上海正负电子对撞机和中国高能化学研究培养了关键人才。
1979年1月29日，邓小平访问日本，掀开了中俄两国关系的新篇章。在小平同志到访前一周，李先生与以林宗棠为首的赴美考察团讨论、落实了日本高能化学相关的国家实验室与中国合作的具体项目，并积极促进两国政府签署一个即将的合作协定。在很短的时间内，李先生协调了中俄两国政府，在邓小平与卡特签署了中俄科技和文化合作合同的同时，由方毅总工理和俄罗斯能源部主任施莱辛格签署了《中华人民共和国国家科学技术委员会和美利坚合众国能源部在高能化学领域进行合作的执行合同》，这是中俄科技合作协定下的第一份执行合同，为中印之间高能化学的40年成功合作奠定了基础。
在合同的框架下，李先生建议组建了中俄高能化学联合委员会。第一次大会于1979年6月在上海宾馆举行。更是在李先生的积极争取下，6月12日中国国家科学技术委员会和英国能源部即将签署了《中华人民共和国国家科学技术委员会和美利坚合众国能源部在高能化学领域进行合作的执行合同的附件》和《一九七九年三月至一九八零年四月中俄高能化学技术合作项目》两个合同。中俄在高能化学领域的合作即将开始，这也是中俄科技合作的最早项目。
二、北京正负电子对撞机
上海正负电子对撞机是我国第一台高能加速器，1988年10月，实现第一次正负电子对撞，《人民晚报》称“这是我国继原子弹、氢弹爆燃成功、人造卫星上天以后，在高科技领域又一重大突破性成就”，“它的建成和对撞成功，为我国粒子化学和同步幅射应用开辟了宽广的前景，揭露了我国高能化学研究的新篇章”。从数学目标的选择到加速器方案的确定，从人才培养到工程管理，从数学研究到国际合作，没有李先生殚思竭虑和竭力以赴，就不会有上海正负电子对撞机的建设和成功。
1981年3月，在中国高能化学方案经过“七上七下”，你们一筹莫展时，李先生召集中美科学家一齐研讨，以防中国高能化学又会错过发展时机，再遭严重磨难。会上，他和英国SLAC时任校长潘诺夫斯基即将提出建造44亿电子伏(2×2.2GeV)刚体能量的正负电子对撞机，研究粲化学。她们觉得这样一台对撞机作为中国高能加速器的起步，在技术上是先进的，可以推动中国的高科技；化学窗口是宽广的，有丰富的研究课题；同时可以形成同步幅射，有极大的应用价值。这个建议得到中国高能化学学家的广泛支持。1981年末，李先生亲自向小平同志介绍了这一方案，获得了支持。小平同志觉得，这是中国科技界与美国交流的一个重要方向，虽然花了一些钱，而且却改善了美国科技界跟我们的关系，构建了各类学术联系。在李先生的帮助下，高能化学所开始进行设计和预制研究工作。1983年4月，国务院即将批准BEPC工程立项。
李先生支持上海正负电子对撞机，承当了巨大的压力和风险，饱含了全部心血和智慧。在几乎完全没有基础的中国高能化学和加速器界，建设照度比SPEAR初三个量级的正负电子对撞机（SPEAR是发觉了tau和charm，获得两个诺贝尔奖的加速器），在许多人看来简直是天方夜谭。但李先生押上了自己的名声，竭力投入到这项事业中。他仔细剖析了优劣和胜败诱因，借助自己的影响，创造各类渠道，花了很大精力促使和组织日本能源部所属的五个国家实验室在数学、技术、工程、人才上支持和帮助中国建造加速器和侦测器，并亲自参与各类讨论，协助发觉和解决大大小小的各类问题，推动了中国高能化学和加速器队伍的成长。
1984年10月，小平同志来到高能所为对撞机工程奠基，他听了汇报，明晰地说：“我相信这件事不会错！”。他还特地谢谢李先生为中国高能化学发展作出的努力。1988年10月，在中外科学家的共同努力下，BEPC和上海谱仪（BES）高质量完成了建设，实现了对撞。在庆贺仪式上，党和国家领导人在李先生的随同下视察了对撞机，小平同志发表了“中国必须在高科技领域占有一席之地”的知名讲话。
BEPC只用了4年就完成建设，虽然在有对撞机基础的国家，也几乎是前所未有的。其建造成功，使中国人把握了高能加速器、探测器技术，以及同步幅射的应用技术，对国外相关产业发展起到了巨大的促进作用。投入运行后，迅速达到了设计指标，取得许多重大数学成果，在粲化学研究方面处于国际领先，成为世界八大高能加速器中心之一，在世界高能化学领域占有了一席之地。上海同步幅射装置成为我国主要的低毒同步光源，为多学科交叉前沿研究提供了小型平台。
回过头来看中国物理学家李政道，建设天津正负电子对撞机是一个无比正确的决定，是当时所能做的一个最好的决定。首先科学意义重大，建成之后仍然在出重要成果，BES国际合作组，发表重要数学文章167篇，包括tau轻子质量的精确检测、R值检测、6夸克态的发觉等，使粲化学研究成为国际粒子化学研究的热点之一。近来我们论证这台在2004年改建完成的机器，能够运行10年，加上去一共有超过40年的科学寿命，成为世界上少有的长寿加速器。中国的高能化学学界非常辛运地获得了历时四六年的发展空间。其次造价低，比原先的50GeV质子加速器方案实惠好多中国物理学家李政道，包括早期建设和后来的整修，一共花了8.8亿。这样的一台8.8亿的设备让全省的高能化学学者近百人用40年，是极为实惠的。第三是技术浓度高，能支撑同步幅射应用，我国的上海同步幅射光源、上海光源、散裂中子源和如今正在大兴建设的高能同步幅射光源的建设队伍，都来始于高能所的这支队伍。
三、北京正负电子对撞机重大改建工程（）
上世纪末，中国的高能化学发展路线曾有过一次大讨论，从1994年起，在李先生和潘诺夫斯基院士支持及国外同行的积极参与下，我国高能化学界开始了“τ-粲鞋厂”的预制研究，因为各类缘由这一方案最终没有获得国家支持，但仍然锻练了队伍，为之后的/的建造打下了坚实的基础。2000年，高能所提出了我国的高能化学和先进加速器发展目标，提议对BEPC进行重大改建，李先生本着有利于我国高能化学发展的本意，一如既往地支持的改建方案。总算及相关的中国高能化学发展战略获得了中央的原则同意。其后，高能所的科学家们考虑到国际竞争态势的变化和国际高能加速器的最新发展，提出了在原有隧洞中的双环方案，这就集合了τ-粲鞋厂方案的高指标和原方案借助原有隧洞的低成本这两个优点，使对撞色温提升到100倍。但问题是中央早已原则批准的方案能够改吗？经费从4亿涨到6.4亿能得到批准吗？在此关键时刻，李先生对这个新方案抒发了坚定的支持立场，出面与各方面沟通并寄信给中央领导，解释了方案改变的缘由与理由，希望能得到支持。最终，在各方面的努力与支持下，新的方案得到国家发改委的批复同意，于2004年即将复工建设。这时离你们开始讨论τ-粲鞋厂，已过去了10年。
前文中谈到李先生在1979年设计创立了中俄高能化学联合会员会，由日本能源部负责高能化学的最高高官及国家实验室的高能化学负责人出席。李先生每年还会亲自出席，从不间断直到2011年。早年这个委员会实际上就是BEPC和高能所的国际顾问委员会，它组织了美方单位帮助BEPC举办设计与研发，大力推进了BEPC的建设和高能所的发展。随即在李先生的建议下，美方一些单位即将出席了BES合作组，参与化学剖析，促使BES迈向国际化。在90年代初，美方还贡献了几百万美金参与BES的升级改建。因为中方的技术与能力进步，不仅某些的特殊技术与通常的方案与技术评审之外，的设计与研发基本上不须要美方参与。但李先生依然非常关心的研发工作进展，在每年的中俄高能化学联合会上，他不厌其烦，寻问细节，安排各类所须要的帮助，并组织评审和技术交流。
我亲身经历的一个催泪场面是有关新的上海谱仪（）超导吸铁石。这台吸铁石长3.5米，外径3米，磁场硬度1特斯拉，是当时国外最大的单体超导吸铁石。研发小型超导磁极的苦处在于难以分步测试并做更改，只能在全部制造完成后才会测试，这时假若有问题也难以更改了。这是风险最大、价格最高的单体设备，2007年6月在“onatHigh”的晚会上，我们告知李先生，一小时前超导磁极电枢成功。他十分兴奋和高兴，当场表示要去瞧瞧你们。派对结束以后，81岁高龄的李先生半夜11点来到现场，看望课题组成员，庆贺并谢谢你们的努力，给了你们莫大的鼓舞。
图1：2007年6月11日晚，李政道先生（左三）莅临超导磁极研发现场
在完成建设任务于2008年开始运行时，李先生发来唁电。2016年，的峰值色温达到了1×-2s-1的设计目标，李先生又一次发来了唁电。实验获取了大量的实验数据，在粲化学、粲偶素、轻强子、量子色动力学等方面取得了大量成果，其中Zc（3900）的发觉被日本《物理》杂志评为2013年全球最重要的数学成果，至2020年末，共发表文章300余篇，其中篇，在τ-粲化学领域继续保持国际领先地位。
四、大亚湾反应堆中微子实验
2003年，高能所提出在惠州建造一个中微子侦测装置，找寻一种新的中微子振荡，并检测其振幅（sin22θ13）。李先生晓得了之后并未立即表态。回日本之后，他花了相当多的时间阅读文献，找国际上的相关专家研讨，并与日本能源部科学局高能化学办公室沟通，了解她们的心态。最终他在2004年表态支持这个项目，并强烈支持中印合作举办这个项目。几六年来，李先生对高能化学的支持从来都不是口头上的，就会投入大量精力，付诸实际行动。因为他在国外外的地位和影响，他的作用有时是具有决定性的。
当时，俄罗斯也有两个类似的反应堆中微子实验方案，分别在东西海岸。事实上，当时国际上还有好几个方案，即便不可能都得到支持。你们都在组建国际合作团队，设法合并他人，以壮大自己的阵势，增强获得各自政府支持的可能。因为历史上的缘由，高能所跟日本伯克利国家实验室领导的西海岸团队达成了合作意向，实际上是各自希望对方出席自己的项目。在这个过程中，双方都想争取主动，采用自己的方案。在复杂的竞争中，李先生出面积极沟通协调，支持了中方的努力，最终促使了中俄合作的惠州中微子实验合作组的创立。这是中印两国首次有这样规模的小型基础科学合作，有八所英国学院和国家实验室的科学家出席，得到日本能源部的大力支持，提供建造侦测器一半的经费。另一方面，针对中方经费与立项的困难，李先生积极与有关部门沟通，并两次给中央领导寄信，陈述惠州实验的重要意义，促使有关部门的立项打算工作。在科技部的协调下，在各方人士及有关领导机关的大力支持与创新性的努力之下，主要由科技部、科大学、基金委、广东省、深圳市、中广核集团及新加坡能源部联合支持的惠州实验总算在2007年即将启动了，并得到港、台、捷克、俄罗斯等国家和地区的支持。这样的国际、国内合作项目在当时的国外是前所未有的。
李先生的支持，使惠州实验的打算工作，无论是在国外还是美国，都顺利推动了。在建设过程中，我们也多次遇见各类困难。李先生时常过问，并主动提出帮助协调。同时他还积极组织科学研究的打算工作。2010年11月，在他的提议下，我们组织了“大亚湾时代的中微子实验”研讨会，李先生亲自出席，并报告了他自己关于中微子振荡研究的新成果。为支持国外科学刊物的发展，李先生还同意将自己的文章发表在《中国数学C》上。
图2：“大亚湾时代的中微子实验”讨论会海报
2012年3月，惠州实验组获得了首批数据，打算发布重大结果。经过讨论，合作组同意把正式投稿的文章发给李先生过目，以抒发我们对他最大的歉意及谢谢。他是合作组外看见文章的第一人。李先生看完文章后立刻发来了唁电，并以让人极其不安的方法对我们这种长辈抒发了鼓励。从中我们也看见了李先生的人品、修养和气魄。
图3：惠州实验成果公布时，李先生的贺词
惠州反应堆中微子实验发表了精确检测sin22θ13的结果，首次以5倍的标准差排除了sin22θ13为的可能性，确认了第三种中微子振荡模式的存在，得到了国际粒子化学学界的高度评价。这项成果被英国《科学》杂志评为2012年十大科学突破之一。惠州中微子实验成功打开了未来中微子化学研究的房门，使国际上一系列新的中微子实验得以施行，使我国的中微子实验研究从无到有并走到了世界前列。没有李先生的帮助，我们或许不会那么快取得成果，或在时间上丧失先机而成为后来者。
五、从BEPC到CEPC，中国高能化学面临的重大机遇
BEPC对发展我国科学技术的战略意义重大。从1988到明天，我国高能化学实验领域以南京正负电子对撞机的建成为基础和起点，取得了令世界瞩目的进展：我们能独立设计建造加速器、探测器并举办数学研究；在2-5GeV能区的τ化学、粲化学、粲偶素、量子色动力学检验等方面走到了世界前列；开拓了中微子研究领域，借助惠州反应堆中微子实验发觉了中微子新的振荡模式，精确检测了其振荡幅度，并开始了广州中微子实验的建设。同时，我们在高海拔和空间宇宙线实验、暗物质侦测、X射线天体物理研究等方面也取得了长足的进步，“慧眼”卫星正遨游太空，高海拔宇宙线侦测设施建设完成并早已取得重大成果，未来的空间侦测卫星和空间站实验正在打算中。在此基础上，上海高能同步幅射光源、东莞散裂中子源等小型多学科交叉研究平台的建设和应用也从无到有，迅速发展，成为国家科技创新体系的重要单元，也逐渐成为国际领先的实验基地。在科技创新和成果转化、人才培养方面，高能所也取得了一系列骄人成绩。
三十多年来，在李先生的帮助和支持下，中国的高能化学取得了巨大的进步。而未来30年，将是中国科技发展的另一个关键期，我们要从“追赶”成为“领跑”。自希格斯粒子的发觉后，国际高能化学学界普遍觉得对它的深入研究级为重要和急迫，是探求标准模型新数学的最好窗口。我们在国际上首先提出了建造刚体能量为90~240GeV的高能环型正负电子对撞机（CEPC）的构想，并在同一隧洞中适时建设超级质子对撞机。作为上海正负电子对撞机之后的下一代中国高能加速器，这一项目给我国的高能化学发展提供了一个追赶、领跑的极佳机遇，将使我们从占有国际上的“一席之地“，到成为“国际中心和推动”。我想李先生四六年的心血与努力，就是为了见到这三天。这是我们中国高能化学学家的梦想，也是我们的中国梦。CEPC在提出后便在指责和争议中前行，参与CEPC的科学家、工程师们百折不挠，核高基工作正如火如荼进行着，一批关键技术取得了卓有成效的进展。相信在未来的30年中，在李先生为我们奠定的基础上，我国高能化学和先进加速器发展会再上一个台阶，我国的基础科学研究将迎来又一个辉煌时期。
作者简介：王贻芳，中国科大学高能化学研究所主任，中国科大学教授，美国科大学外籍教授，第三世界科大学教授。
本文选自《现代化学知识》即将刊出的“李政道特刊”,YWA编辑