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4、改变这世界的罗马青年

  费米

  (1901~1954)

  [传略]恩里克・费米(又译做费密),意大利裔美籍物理学家,原子弹发明者之一,诺贝尔物理学奖获得者。

  费米于1901年9月29日出生于意大利罗马。从小被送到乡下托人代养,3年后才回到父母身边。少年费米的动手能力极强,显示出在物理学方面的天赋。他与比他大一岁的哥哥制作电力发动机和飞机模型。哥哥不幸夭折之后,他又和哥哥的同学波斯科玩那些有科学启蒙性质的游戏,他们绘制了当地的地理磁场图,甚至创立了他们自己的回旋器学说。上中学时,费米的物理学知识已经超过了老师,被誉为“神童”。1918年,费米进入意大利最高学府比萨大学攻读,4年后拿到博士学位,时年仅21岁,打破了该大学最年轻的博士纪录。其后,他又先后获得海德尔堡大学、乌得勒支大学、哥伦比亚大学、华盛顿大学、耶鲁大学、哈佛大学等的名誉学位。25岁时,他因为推导出了量子统计公式,即“费米――狄拉克统计法”,成为世界闻名的科学家。1929年,被提名为意大利皇家科学院院士。1938年,他因中子方面的出色研究成绩荣获诺贝尔物理学奖。

  墨索里尼上台后,费米为远离政治迫害之虞(其妻是犹太人),于1938年移居美国,着手研究铀。美国“原子弹计划”研制工作启动后,费米与其他100多名科学家一起参与其中,并于1945年7月16日成功地试验了人类历史上第一颗原子弹。1946年,他被授予梅里特国会勋章。战后,费米回到芝加哥大学任教。他是美国原子能委员会科学顾问委员会的委员。1953年,出任美国物理学会会长。1954年11月28日因癌症去世,享年仅53岁。

  [影响]费米本是一个多才的物理学家。大学毕业后,他曾花费了大约12年的时间,研究超精细结构、宇宙射线的纬度效应、虚量子概念和统计学。1934年以后,由于人工放射性的发现,费米的研究兴趣集中于原子分裂的实验工作。他发现,由于中子不受原子中电场的排斥作用,用它们轰击原子核心会更有效地产生嬗变。用这种方法,他在几个月之内就发现了40多种新的人工放射性同位素。以他为核心的“罗马学派”发现,通过水或石蜡后被减速的中子所激发的放射性会增强,这些慢中子进入核的情形,就像一个慢速高尔夫球掉进洞里,而快速高尔夫球却从洞上滚过一样。这就是核物理科学家梦寐以求的、对后来德国科学家完成铀分裂有重大启发作用的慢中性电子分裂原子原理。

  1934年,费米在比萨大学演示原子爆炸的过程,实验只进行到一半便放弃了。据说,这是因为费米担心如果实验成功,墨索里尼会利用它制造强力武器,从而给全世界带来更大的浩劫。也有人认为,这其实只是一个失败的实验。但无论如何,这表明费米正在他矢志求索的领域努力迈进。其时已经定居美国的科学家爱因斯坦闻知此事,评论道:“将来改变这世界的,就是这罗马的青年。”这惺惺相惜之语表明,费米的前沿性研究已经引起全世界同行的关注。

  20世纪三四十年代之交,在战争形势日趋严重之际,世界核研究的节奏明显加快。费米移居美国之后,获悉德国人哈恩和斯特拉斯曼已经发现,当用中子轰击铀时,铀核就会分裂成几乎相等的两部分,并且释放出大约230MeV的能量。而且如果在这一裂变过程中释放出中子,那么就可以建成一个能释放巨大能量的链式反应系统。如果这一理论用在军事方面,那么就有可能产生一种威力巨大、足以改变战争形势的新式武器。如果轴心国率先研制成这种武器,那么人类将不可避免地遭受法西斯的蹂躏。尽管当时尚无确切信息表明德国、意大利、日本正在研制这种武器,但站在原子研究最前沿的费米却预感到,这种武器的出现只是一个时间早晚的问题。为此,他忧心忡忡。出于科学家特有的责任感,他与另一位科学家西拉德促使在科学界有着举足轻重影响的爱因斯坦致信美国总统罗斯福,敦促美国政府抢在轴心国获得成功之前研制核武器。信的部分内容是这样的:“在过去四个月中,经由居于法国的约里奥以及美国的费米和西拉德等人研究的结果,已经使一件伟大的工作展现眉目:在一大堆的铀里已经可能引发核链反应了;并且,有惊人的能量和甚多镭样的新元素会从而产生。如今,情况显示这件工作确能在不久的将来完成。”1941年12月6日,也就是珍珠港被炸的前一天,美国决定全力进行原子能的研究。在庞大的研究队伍中,费米的地位是相当重要的。据负责置备可裂材料的亚瑟・荷里・康普敦教授说:“事实已经很明显,如要进行核反应器的研究工作,则其中心人物非恩里克・费米莫属。他不但知道什么事需要做,从前在用铀和石墨联合起来试验链反应成功的可能性时,他也具备了一整套很重要的经验。在各项计划进行期间,我需要跟他共同商讨。”

  在那段日子里,重任在肩的费米经常每日工作20小时以上。在其他科学家的协助下,费米终于在坐落于芝加哥大学里的一座破烂建筑后面建成一个原子反应堆:一堆石墨和许多铀块以及氧化铀混在一起,重达6吨。1942年12月2日,这座原子反应堆正式投入试验,也正是从这一天开始,真正的原子时代来临了。费米的妻子罗拉是这样描述她的丈夫的:“在芝加哥大学的校园里,有一座古老而破烂的建筑,像具有炮塔和城垛的中世纪古堡似的。那只是一座建筑的正面,掩蔽着一个不再使用的足球场的西边看台……第一座原子堆即由一小组科学家在这看台下边的软式网球场里建造的。由于大家指望达成的目标异常急迫,他们就以最快的速度,在极端保密的方式下推动计划的进行。那时,第二次世界大战正打得吃紧。在网球场里的那些人,心中明白他们的探索将使得原子武器的发展成为可能……经过极为艰苦的努力,他们终于成为第一批目睹物质确实可以全然依照人类的意愿而放出其内部能量的人。在这些人当中,我的丈夫费米是他们的领导者。”

  1945年7月16日,人类历史上的第一颗原子弹,在新墨西哥沙漠里引爆了;

  1945年8月6日,第一颗用于战争的原子弹,被投掷到日本的广岛市;

  1945年8月9日,日本的长崎市遭受了另一颗原子弹。

  需要指出的是,尽管费米赞成在1945年8月对日本使用原子弹,但他和另外一个原子弹的制造者奥本海默一样,反对研制威力更大、危害性也更大的氢弹。战后,他的研究集中在核介子,特别是介子的性质上。得知自己患了癌症,他转而研究原子的医用价值。只可惜造化弄人,他短暂的生命使他停止了劳作。

  [余论]费米称得上是一位天才。他本人在乡下度过了益智启蒙的重要3年,他早年在学校的成绩也没有特殊表现,但童年的某些生活细节却不经意地向我们展示了他的不同寻常之处:不修边幅,衣服乱七八糟;洗澡和梳头也要别人提醒,以致于每当母亲和他一起出去时,总要在有喷泉的地方替他洗手洗脸。实际上,成年后的费米在日常生活上也总显得“低能”,例如,在婚礼上,他竟然忘记了携带花束送给他的新娘。不拘小节与成功之间未必存在着某种必然联系,但事事关注,斤斤计较,不免会分散一个人的注意力,使之无法把更多的精力集中在某一个领域;而成功往往意味着局部的突破。费米不拘小节,但注意效率。他每天的作息都有几乎固定的时间表,何时吃早餐,何时吃午饭,何时该上床休息,相当准时。他制造的仪器并不追求美观,但总能使他获得所需的信息。天才的确有殊于常人之处。

  (赵凯)

  
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