上海張江，李政道研究所（TDLI）的球形大廳連接著兩棟平行樓宇，更像“中國筷子夾起地球”。帶玻璃幕墻的球形大廳內(nèi)，在所長張杰院士策劃與帶領(lǐng)下，全體研究人員通過33次集中討論，今夏共同創(chuàng)作成長達(dá)600米的“天問”長卷，環(huán)繞球廳、逐層拾階、螺旋上升。

球形大廳“天問”長卷。（資料照片）

“明明暗暗，惟時何為？陰陽三合，何本何化？九天之際，安放安屬？日月安屬？列星安陳？”長卷以包含170多個問題的屈原《天問》開篇，再現(xiàn)始于大爆炸以來138億年的宇宙史和人類對宇宙演化規(guī)律的求索與認(rèn)知，表達(dá)李所人探究自然極限、拓展科學(xué)疆域的愿景。

回答終極拷問，必先探究本原。那么，大投入、高強(qiáng)度、長周期的基礎(chǔ)研究到底怎么搞？對正在建設(shè)世界頂尖研究機(jī)構(gòu)的李政道研究所基礎(chǔ)研究生態(tài)進(jìn)行一番調(diào)查，或許可以告訴人們?nèi)绾螐脑搭^和底層解決關(guān)鍵技術(shù)問題，做好實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的答卷。

李政道研究所實(shí)驗(yàn)樓北樓南望

選題：無人之境，盡早去闖

在“由0變1”的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，越是“無人區(qū)”越是要闖，而且盡早去闖。大到探宏觀宇宙的望遠(yuǎn)鏡，小到測微觀粒子的顯微鏡，鏡片前的李所“追光者”大有人在，這是他們必須給自己出的難題。

百余位科學(xué)家出入李所的南北樓之間，其中李數(shù)與李政道先生可謂有緣。中學(xué)生時代，他考入李政道建議創(chuàng)辦的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班；博士后時代，他被聘為李政道研究所首位“李政道學(xué)者”，在粒子與核物理研究部工作。

同在這個研究部門，李數(shù)與劉坤也十分有緣。這兩位年輕博士加盟李所之前在法國馬賽粒子物理中心就有交集，因?yàn)槲挥诜ㄈ疬吘车臍W洲核子中心大型強(qiáng)子對撞機(jī)，是世界高能物理研究最富引力的前沿與高地之一。

李數(shù)、劉坤（中、右）在實(shí)驗(yàn)中

眼下，帶著追逐物質(zhì)世界真理的自由與激情，他倆回歸祖國、來到新所、同處一層，“自設(shè)選題”甚至自制實(shí)驗(yàn)，開展一項(xiàng)“暗光計劃（Dark SHINE）”。說起暗光，兩人像討論科幻作品一樣津津樂道。主流觀點(diǎn)認(rèn)為，宇宙中存在比已知物質(zhì)多5倍之多的神秘物質(zhì)，還未被人類用電磁手段“看見”，因此被稱為“暗物質(zhì)”。

那么，暗物質(zhì)世界與物質(zhì)世界如何聯(lián)系？他們相信物質(zhì)世界有量子性質(zhì)的光子，相應(yīng)地暗物質(zhì)世界就有以其“對稱性”命名的暗光子。暗光子作為一位“信使”，是連接可見與未見兩個世界的媒介粒子，同時也可以被視為暗物質(zhì)粒子本身——這就是“暗光計劃”苦苦尋覓的全新物證。

自制實(shí)驗(yàn)平臺

每每入夜，當(dāng)李政道研究所燈火亮起，樓內(nèi)李數(shù)實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)箱，總是亮著暗房一樣的紅光，師生們用3D打印機(jī)“從零開始”塑造自己的實(shí)驗(yàn)載體。他倆說，這里自上而下有一股干勁，把基礎(chǔ)研究做實(shí)做深，才能讓上層建筑平地而起。

“‘天問’是李所科研人員的科學(xué)追求，就是探究宇宙中極大和極小間的關(guān)聯(lián)，追尋自然界最基本也最深刻的相互作用規(guī)律?！睆埥茉菏勘硎?，“全所正利用天然的極端環(huán)境、人工創(chuàng)造的極端條件、使用極端探測手段，探索和調(diào)控極端新奇物態(tài)?！鄙钊搿拔粗林场?，得大道者得天下。

劉坤實(shí)驗(yàn)室。（資料照片）

投入：各方籌措，先行小試

憑借看不見摸不著的暗光子，建立一套與暗物質(zhì)的“對話溝通”全新機(jī)制，其實(shí)屬于高風(fēng)險、非共識、顛覆性項(xiàng)目，用李數(shù)、劉坤他們的話講，“這也是一個盲盒?！?/p>

然而，按照上海市《關(guān)于加快推動基礎(chǔ)研究高質(zhì)量發(fā)展的若干意見》，百萬級經(jīng)費(fèi)支持他們長期深耕基礎(chǔ)前沿。青年科學(xué)家獲得的科研“第一桶金”一般不超過50萬元，而且某些“另辟蹊徑”的研究難以得到有效識別和及時支持?；凇盎A(chǔ)研究特區(qū)計劃”首批試點(diǎn)，上海市科委資助1個億，上海交大配套1個億。李政道研究所也劃入“特區(qū)”，李數(shù)成了首批10位入選學(xué)者之一。

“特區(qū)計劃”資助的200萬元，也是34歲李數(shù)拿到的首張“百萬級”項(xiàng)目支票。入選后，這位項(xiàng)目牽頭人又申報了國家自然科學(xué)基金委的原創(chuàng)探索計劃項(xiàng)目，成為交大物理天文方向首次獲批的該類項(xiàng)目，也成為去年基金委數(shù)理科學(xué)部僅有的6個原創(chuàng)探索類入選項(xiàng)目之一。

量子材料樣品

不可否認(rèn)，社會上有觀點(diǎn)認(rèn)為，基礎(chǔ)研究投進(jìn)去這么多錢，“回報率”怎么說？劉坤隔壁辦公室里，也是一位攜夫帶娃海歸安家的青年科學(xué)家。作為量子基礎(chǔ)科學(xué)研究部的“李政道學(xué)者”，鐘瑞丹天天在實(shí)驗(yàn)室試管里“育種”，讓新型量子材料在其間生長?！熬拖?00多年前，當(dāng)玻爾在研究氫原子結(jié)構(gòu)時，他也沒有想過發(fā)展出量子力學(xué)?！彼f，“而如果沒有量子力學(xué)，從電腦到手機(jī)，我們使用的這些電子產(chǎn)品或許都不可能存在，看似‘無用’的基礎(chǔ)研究才是之后科技發(fā)展的基礎(chǔ)?！?/p>

實(shí)驗(yàn)樓辦公室門前

事實(shí)上，李政道研究所正是對標(biāo)20世紀(jì)初誕生的哥本哈根學(xué)派、策源量子科技革命的尼爾斯·玻爾研究所建立的。百年老所至今常青，去年還傳出消息：北約擬在玻爾研究所設(shè)立新的量子技術(shù)開發(fā)中心。當(dāng)比它更大規(guī)模的李所實(shí)驗(yàn)樓在滬啟用之時，那一年剛剛度過95歲生日的李政道從大洋彼岸托付長子捎上親筆信說：“雖然不能親臨這一歷史性時刻，但亦感到無比開心和激動?！?/p>

“暗光計劃”探測單元示意圖

各方籌措，也先小試，不打無準(zhǔn)備之仗。從閃亮的硅光電倍增管，到透明的塑料閃爍體，劉坤實(shí)驗(yàn)室正利用特殊材料，手工搭建用于探測“暗光子”的粒子軌跡探測器。解放日報·上觀新聞記者見到，僅30微米寬的30條硅條形成高靈敏的探測器，精密到只有高度集成的毫米級芯片大小。

“暗光計劃”預(yù)期實(shí)驗(yàn)靈敏度與國際同類實(shí)驗(yàn)對比圖

這只是國內(nèi)首個電子打靶尋找暗光子的實(shí)驗(yàn)雛形，之后他們還將逐步“放大”尺度，形成3米×3米的更大探測模型，從而走向張江科學(xué)城的大科學(xué)裝置，開辟一條暗物質(zhì)探測“新賽道”，有望揭示出前所未有的世間第五種作用力——暗電磁相互作用力。劉坤計劃通過3年運(yùn)行與驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)9×10的14次方電子打靶，預(yù)期好于在國際競爭中的同類型實(shí)驗(yàn)。

“基礎(chǔ)研究是科技創(chuàng)新的源頭”、“持之以恒加強(qiáng)基礎(chǔ)研究”……李所的墻面記下了習(xí)近平總書記在科學(xué)家座談會上重要講話的語句：聚焦關(guān)鍵領(lǐng)域，集合精銳力量，盡早取得重大突破，使創(chuàng)新成為高質(zhì)量發(fā)展的強(qiáng)大動能?！鞍倒庾印边@樣一個“核爆點(diǎn)”，值得他們時刻準(zhǔn)備著……

（原標(biāo)題：《高風(fēng)險、非共識、顛覆性，“無人區(qū)”基礎(chǔ)研究難題怎么解？三問李政道研究所①》）