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第21章 恩里科·费米

恩里科·费米是美籍意大利物理学家,原子时代的开创者。他亲自点燃了核反应堆实验的原子之火。1938年获诺贝尔物理学奖。

费米于1901年出生于意大利的首都罗马,父亲是一名普通的铁路职员。家庭经济条件很一般,父亲在学业上也不能对他有多大的帮助。但小费米非常聪明,特别喜欢看各种课外书籍。书是他童年时代最好的伴侣。每天放学以后,他就到露天市场的旧书摊前去看书,或者向别人借书回家读。博览群书拓宽了他的知识面。他思维活跃,喜欢思考各种问题,并力求得到最终的解答。

当时,小伙伴当中流行玩陀螺,但很少会有孩子注意到陀螺的运动。可小费米在看小伙伴们玩游戏时,突然问自己:一个急速旋转的陀螺,它的轴为什么总是保持竖直向上呢?即使最初旋转时不那么竖直,但只要旋转速度加快,它就一定会竖直起来。相反,当旋转速度减慢时,这个轴便开始倾斜,而陀螺的顶部就画出了一个圆。这到底是怎么一回事呢?他一直在考虑这个问题。为了解开这个谜,他翻阅了很多书,也问了很多人,但还是没有找到答案。他暗暗下决心,一定要努力学习,将来解决这个问题。

1914年秋天,一次偶然的机会使费来对科学的兴趣大增,并交上了一位良师益友。一天下午,他放学后随父亲一起步行回家,在途中遇到了父亲的同事阿米迪。阿米迪是一位科学爱好者,十分喜欢和孩子们交流。在路上,阿米迪竟大讲几何学,还提到一个费米未曾接触过的几何学领域——射形几何。费米似懂非懂,强烈的求知欲督促着他,他央求阿米迪借给他一本有关射形几何方面的书看一看。

第二天,阿米迪信守诺言,带给费米一本有关射形几何的书。拿到书后,费米如饥似渴地读了起来,不懂的便向人请教。两个月之后,费米读完了这本书。他特地跑到父亲的办公室,把书还给了阿米迪。

“阿米迪叔叔,我已经把书全部看完了。谢谢您。”费米有礼貌地说。

“噢,没关系。书里面的内容都懂了吗?”阿米迪问。

“差不多都懂了,我还证明了书里的全部定理,并且做完了书后的200多道习题呢!”费米很得意地回答。

“是吗?小家伙挺聪明的嘛。”阿米迪感到十分惊讶。

后来,费米遇到不会做的题目就跑去问阿米迪,他们成了忘年之交。在阿米迪的帮助下,费米学完了解析几何、微积分和理论力学。此外,他还自学了向量分析,读了一本工程师手册。他还和阿米迪一起动手制作了一些简单的仪器,用以测量罗马地区重力加速度的值、罗马自来水的密度及地球的磁场。费米在阿米迪的帮助下,学术水平突飞猛进。

1918年,费米进入比萨大学高等师范学院物理系。在入学考试中,他写了一篇《声音的特征》的论文,文章一开始就使用了微积分方程,这使主考官十分惊讶,决定约见他,看他是一位什么样的奇才。这位教授后来十分感慨地说:“在我这么长时间的教学生涯中,还从未见过像费米这样出类拔萃的人。费米的这篇论文实在太出色了,至少相当于研究生水平,以他的年龄来讲,真是太不可思议了。”

进入大学后,费米主要致力于现代物理和数学方面的学习和研究。1920年,他来到哥廷根大学的波恩门下进行量子力学的研究。1926年,费米担任了罗马大学的教授,任教期间继续致力于量子的研究工作。1929年,费米当选为意大利皇家学会最年轻的会员。不久,他提出了慢中子核反应理论,获1938年诺贝尔物理学奖。

1938年,意大利法西斯政府颁布了反犹法令。因为费米夫人是犹太人,所以他和两个孩子都在劫难逃。时逢费米荣获诺贝尔物理学奖,他决定带着妻儿利用出国领奖的机会逃脱地狱。1939年,他到芝加哥大学任教,这使他的科研工作得以延续,再也没有后顾之忧了。

费米到美国后不久,大西洋彼岸传来消息,德国物理学家哈恩发现了中子链式反应。费米对此高度重视,认识到了问题的严重性,并立即着手进行实验验证。当他确实发现铀裂变能释放出巨大的能量时,联合其他科学家写了一封信,请爱因斯坦署名送给罗斯福总统,呼吁注意德国有制造原子弹的危险,这将给世界带来灾难,并恳请美国立即着手研制原子弹,防止战争的进一步蔓延。美国政府对此也高度重视,同意了科学家们的建议,并决定于1942年组织科学家研制原子弹。

费米被美国政府指派负责可控链式核反应工作。经过全体科学家三年多的努力,1945年7月16日早晨5点30分,第一颗原子弹试爆成功。8月6日和9日,两颗原子弹分别投在了日本广岛和长崎,加速了第二次世界大战的结束。费米在研制原子弹的过程中充当了重要的角色,他主持了世界上第一座反应堆的点火和运转工作。因此,人们认为他为人类开创了一个新的原子时代。

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