恩里科·费米

恩里科·费米(1901-1954)物理学家。生于意大利的罗马。1922年获博士学位。1926年任罗马大学物理学教授,从事固体中电子的行为等理论研究。由于他在中子轰击方面,尤其是用热中子轰击方面的成绩,获1938年诺贝尔物理学奖。后因不堪法西斯政权统治全家迁往英国。1942年,在他领导下建成了世界上第一个核反应堆。1945年试制成功世界上第一颗原子弹。不久,当他知道原子弹造成了50万日本平民的丧生后,决定离开“战争科学”,回到物理学研究中来。他于1954年死于癌症,未能亲眼看到他的核反应堆用于非军事用途。

1.公元1901年,费米出生于意大利的罗马城。少年时代的费米富于幻想,酷爱读书,并善于独立思考,敢于实践。事实上,他少年时期就已不知不觉地走上了一条科学探索的道路。

2.费米对科学的强烈求知欲,引起了他的启蒙老师阿迷迪的重视,在老师的精心指导下,费米在中学毕业前,就已掌握了大学一、二年级的基本知识,而且他对书中提到的实验,都要亲手试一试。正是这些实践,更激励了他的进取心。

3.1918年费米中学毕业,他期望投考比萨皇家学院。可要考进这被称为现代物理学王国的学院,并不容易。因在这里可免去昂贵的学费,还有免费的食宿,因而报考的人极多。但费米的论文《论弦的振动》却折服了所有的监考先生们,他被录取了。

4.费米如饥似渴地读书,学业上开始崭露头角。学院的物理实验室主任普仙蒂教授邀请他上讲台给同学们讲解相对论和量子理论,结果他把深奥的理论讲解得十分通俗易懂。从而使他获得了教授们的好评,同学们的尊敬。

5.比萨皇家学院给了费米丰富的知识,也激励着他为实现远大抱负而奋斗。1922年夏天,费米以《伦琴射线实验研究》的论文参加了11位丰考先生主持的毕业论文答辩,结果,他获得了最高的毕业分数。

6.费米大学毕业了,本想进入罗马大学任教。但不巧,当时意大利政局已发生了变化,墨索里尼的独裁政府即将上台,整个国家都乱了。费米的美梦打破了。于是在热心的柯比诺教授的推荐下,费米只得出国到德国哥廷根大学继续进修物理学。

7.1924年,费米结束了在德国哥廷根大学著名的波恩教授和著名物理学家艾伦弗斯特教授那里的进修,返回意大利。他和好朋友拉赛蒂一起进入了佛罗伦萨大学任教。但教学并没花去费米多大的精力,他的业余时间都用来研究自己的课题。

8.几个月以后,费米发表了一篇题为《论理想单原子气体的量子化》论文,这一下就轰动了整个理论物理学界。费米的这一理论,人们把它称为“费米——狄拉克统计法”,因为狄拉克也同时提出了这个理论。这理论是微观世界最重要的规律之一。

9.费米成了物理学界的一颗新星。意大利最高学府罗马大学物理系主任,意大利教育部长柯比诺教授对费米十分器重,他想尽办法终于把费米调入了罗马大学任教,并破格聘他为正教授。这时费米才25岁。

10.在罗马大学里费米大胆地施展了自己的科学研究计划,他打破常规,组织了一批青年学者,专门研究由当时德国物理学家普朗克教授提出的“量子力学”新学科,他们用量子力学理论探索原子深处的奥秘,首先主攻神秘莫测的原子核。

11.研究原子核谈何容易,而且要开创这个新研究学科,总会遇到陈旧势力的阻挠,他们困难重重,一时连实验室的房子和仪器都难以解决,为了赶上世界研究原子核的先进水平,费米把年轻学者们派往国外学习,这为今后的研究打下了坚实的基础。

12.由于费米的才智和声誉,1929年3月费米被选入了意大利科学院的第一批院士。朋友的祝贺,官僚的捧场,向这位才27岁的院士包围而来。但费米并没沉浸在荣誉之中。他接受了院士的称号几小时后,脱去礼服,又一头钻进了实验室。

13.在原子核的研究中,科学家们发现有些物质会不断地放射出一种肉眼看不见的射线,他们把这种现象称为衰变。更奇怪的是这种由电子组成的射线带走的能量远远少于原子核中同时损失的能量,那么还有一部分能量到哪里去了呢?

14.费米决心解开这个原子衰变中的谜。不久,有人发现了中子,但中子不带走能量。于是费米设想,也许还有比中子更轻巧的中微子,而且他用一个简单公式把原子核衰变规律精确地描绘了出来。此弱相互作用的理论公式在1934年被世界公认。

15.这一年,法国的居里夫妇实验用α粒子轰击一些元素,产生了具有放射性的新元素。由此,费米也马上进行了类似的实验,但α粒子因带电荷较难冲破原子核的电荷网,命中率低。费米想到了不带电荷的中子,用它轰击原子核命中率肯定高。

16.费米亲自动手发明和制定了实验用的仪器和设备,并大胆地用中子轰击了当时已发现的所有元素。实验的结果获得了大大的成功,当时居里夫妇只改变了一种新元素,而费米他们却连续发现了30多种新的同位元素。

17.天有不测风云,就在费米获得成功的时候,意大利的墨索里尼法西斯势力发展到了张狂的程度,他们对外侵略,对内实行种族主义,费米的夫人罗拉正巧是犹太人,正是歧视消灭的对象。费米一家的生存受到了威胁。

18.祸不单行,费米物理研究小组中最有才华的玛扎拉纳区家庭的不幸而自杀;还有费米的同事好友拉赛蒂也告别他而出 国。费米研究小组散了。更不幸的还是他们的保护人柯比诺教授因病突然去世。为了生存和事业,费米一家只得寻求出国之路。

19.正在这时,由于费米在物理学研究中的卓越成就,他突然接到了瑞典科学院的通知,说他获得了世界科学的最高荣誉一一诺贝尔物理学奖。这消息对费米一家真是天赐良机,他们不仅可以顺利出国,还有一笔丰厚的奖金正好安家。

20.1938年12月,费米在瑞典接受了诺贝尔奖金,然后于1939年1月到达美国。一到美国,费米便接受了哥伦比亚大学的聘请任教。他原想在这里任教至40岁退休,因为没有一个物理学家是在40岁以后出成就的。

21.可费米没有能够享受早退休的清福。一天,他迎接了丹麦原子物理学权威玻尔,玻尔告诉了他一个惊人又可怕的消息,说是德国人进行中子轰击铀原子核的实验,结果发现原子核分裂成了两个,而不是费米原实验中所产生的铀X。

22.这一新发现不仅纠正了一个错误概念,而且根据爱因斯坦的公式,如果中子把一个铀原子核轰成两半,就会释放相当的能量,同时又产生两个以上中子进一步轰击更多的原子核,连锁的分裂将产生巨大的能量。

23.费米知道法西斯疯子肯定会利用原子核裂变来制造可怕的杀人武器。但起初美国政府对费米的建议并没引起重视,直到爱因斯坦也签署了费米等几位科学家的建议信并转交罗斯福总统后,总统才下命令要研制原子武器。

24.制造原子弹,就得先建造反应堆,因为设计原子弹所需的许多重要数据必须在反应堆的运行中获得。这一重任落到了费米身上。他领着一批人,为了保密,在芝加哥大学运动场的看台下着手建造世界上第一个核反应堆。

25.1942年11月14日,反应堆工作开始了,人们在费米教授的指挥下,夜以继日而又有条不紊地工作着。到了12月1日,一个神奇的反应堆已展现在人们眼前。次日上午他们就开始了紧张而又激动人心的试机运行,结果一举成功。

26.1944年9月,费米在完成了核反应堆的一系列试验后,秘密转移到了制造原子弹的Y秘密基地。这里活像个集中营,周围拉满了铁丝网,四周都设有警卫人员。费米和一大批科学家在这几乎与世隔绝的地方开始了新的工作。

27.经过将近一年的时间,困难被科学家们一个一个地克服了。到了1945年,原子弹的样弹终于试制成功。试验日期定在7月16日,爆炸地点选在离基地一百英里外的大沙漠里。

28.试验开始了,计时器在倒数计时,……30秒……10秒……1秒。5时30分,天空突然出现了闪光,把大地照得如同白昼,巨大的爆炸声震撼了大沙漠。同时前方迅速卷起了一团蘑菇状烟云徐徐升空。世界上第一颗原子弹试验成功了。

29.这以后,费米并没有继续从事原子武器的研究。当他知道了他们研制的原子弹后来造成了50万日本平民的丧生,费米决定尽快离开“战争科学”,再回到物理学研究中。

30.正巧芝加哥大学要物色一批优秀的科学家去从事研究和教学工作。1946年元旦,费米应聘率全家高兴地回到了芝加哥大学。这个从战争中苏醒过来的校园,又恢复了昔日的生气。费米一家在这里又开始了新的生活。

31.熬过战争岁月的人,更珍惜和平环境的可贵。费米教授到校不久,便想到要立即筹建一个新的物理实验室。更重要的还要招收一批优秀的研究生,一批有活力的物理研究生从世界各地慕名来到了费米的身边。这其中就有中国的杨振宁和李政道。

32.费米对这些青年学者倾注了巨大的热情,他为他们开课,亲自编写讲义,连午餐时间里也与他们一起边吃边讨论一些物理问题。真是名师出高徒,他所带的研究生,后来许多都成了世界著名的物理学家,其中也包括杨振宁和李政道两位博士。

33.费米的精力过人,除了繁忙的教学工作外,他还为自己规定了一大串新的研究课题。一个教师,他要把知识教给学生,自己就得充当知识的挖掘者。费米是深深懂得这个道理的。

34.费米还经常利用假期访问其他的大学和实验室,出席各种有关的学术会议,广泛地参加各种物理问题的讨论。不管什么地方,只要出现了物理学的新问题或者聚集了一些青年物理学家,就不难见到费米教授。

35.费米好像一只钟摆,毫不停顿地在理论和实验之间摆来摆去。当费米刚刚研究完π介子、μ介子的理论,转而又回到实验室搞起了一台巨大的回旋加速器,费米把这台庞然大物视为宝贝,后来整日整夜地围在它身边。

36.可不幸的事发生了,1954年,病魔不知不觉地缠上了费米。但这时的费米却不想休息,他还带病参加了欧洲召开的物理学讨论会,作了题为“π介子物理”的精彩演讲,这是他最后一次在世界物理研讨会上的演讲。

37.9月,回到芝加哥大学后,费米再也撑不住了。医生为他做了一次手术检查。检查带来了不幸的消息,费米患的是因长期接触放射性物质导致的癌症,而且已是后期。

38.可患了绝症的费米,还念念不忘他的物理学。当杨振宁和盖尔曼代表大家探望他时,他还挣扎着指指病床旁的那本核物理笔记本。杨振宁和盖尔曼被费米献身科学的精神深深地感动了,眼泪不知不觉地盈出了眼眶。

39.1954年12月4日,费米的心脏停止了跳动。费米虽只活了短短的53岁,但他为人类却留下了一笔丰富的遗产,从原子理论、宇宙理论、相对理论、基本粒子……到原子反应堆,几乎近代物理学的每一篇章,都留下了费米的字迹。

40.费米不愧为一位科学巨人。他的科研成就今天已结出了不少丰硕的果实。如核电站、核动力轮船和潜艇,还有他研究的放射性同位素,被广泛地应用在工业、农业、医学和科学实验上。人们将永远缅怀他,纪念他。