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三、与父亲一同下班回家的费米

恩利克·费米———美籍意大利物理学家。1901年9月29日出生于罗马。1918年进入比萨大学,1922年获得博士学位。继而去德国哥廷根大学随玻恩工作,后又去荷兰莱顿大学随厄任费斯脱工作。1924年回到意大利,在罗马大学任教,1925年到佛罗伦萨大学任讲师。1927年回罗马在帕尼斯佩纳大道的物理研究所工作,并在罗马大学担任第一任理论物理讲师。1938年意大利颁布了法西斯的种族歧视法,由于费米的妻子是犹太血统,他于1938年11月利用去瑞典接受诺贝尔奖的机会,携带家眷离开意大利去美国,先在纽约哥伦比亚大学后在芝加哥大学任教。费米于1929年被选为意大利皇家学会会员,1950年被选为英国皇家学会国外会员。为了纪念他所作出的贡献,原子序数为100的元素以他的姓氏命名为镄(ferium)。美国原子能委员会设立了费米奖金,1954年首次奖金授予他本人。1954年11月29日费米病逝于芝加哥。终年53岁。主要著作有:《基本粒子》等。

1.他建立了第一座可控原子核裂变链式反应堆

★“费米—狄拉克统计”理论

1926年初,费米根据泡利不相容原理,提出电子应服从的统计规律。这个统计规律也适用于服从不相容原理的其他粒子,如质子、中子,这对于理解物质的结构及其性质非常重要。几个月以后,狄拉克独立地提出了相同的理论。因此后来称由费米和狄拉克所提出的处理服从不相容原理的全同粒子的统计方法为“费米—狄拉克统计”。

★“托马斯—费米模型”的建立

1927年冬,费米根据费米—狄拉克统计原理建立了一个原子结构的模型理论。在这以前不到一年,英国的托马斯曾提出过相同的理论。但当时费米并不知道托马斯的工作,他们都是各自独立进行的;因此后来这一原子结构的模型理论被称为“托马斯—费米模型”。

★“电弱统一理论”

为了解释β衰变过程中电子能量连续分布的现象,泡利于1930年提出中微子假说(1933年正式发表)。当时泡利以为这一假说不会被人认真对待,一直没有公开发表。但费米却认真接受了中微子假说,结合海森堡1932年提出的β衰变就是原子核内一个中子放出一个电子变为一个质子的过程这个设想,于1933年提出了β衰变理论,成功地解释了β衰变现象的许多特点。费米的β衰变理论已经有了不少发展,特别是在20世纪60年代末、70年代初,它已和电磁相互作用理论相结合,演化成为电弱统一理论。这一统计理论在低能弱相互作用现象中的等效形式仍与早年费米的β衰变理论的形式相同。因此一般都认为费米是弱相互作用理论的开创人。

★实验物理学中成果丰硕,并获诺贝尔奖

在实验物理方面费米同样作出了重要的贡献。1934年初,约里奥—居里夫妇用α粒子轰击原子核产生人工放射性元素之后,费米就想到可以用中子轰击原子核产生人工放射性元素。他和他的助手用中子照射了几乎所有的化学元素,在短短几个月中就发现了60多种新的人工放射性核素。1934年秋,费米和他的合作者们还发现,就产生放射性的效率而言,对许多元素用慢中子照射比用快中子照射更为有效。这对以后发展原子能的研究有重要意义。由于中子核反应的发现,费米获得1938年诺贝尔物理学奖。

★领导建立首座可控原子核裂变反应堆

1939年玻尔去美国时告诉他铀裂变的消息后,费米就着手探索核裂变链式反应的可能性。在他的领导下,他和助手们在1942年12月2日在芝加哥大学建成世界上第一座可控原子核裂变链式反应堆,使它达到临界状态,产生可控的核裂变链式反应一。这成就是原子能时代的一个重要里程碑。随后费米参加了原子弹的研制工作,到美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯实验室任理事会委员。

★为粒子物理学研究培育桃李

为了反对把原子能用于战争目的,费米于1946年初离职回到芝加哥大学任教,转入粒子物理这个新领域的研究。一批有为的青年慕名来到芝加哥大学,聚集在他的左右,其中如杨振宁、李政道、盖耳—曼和张伯伦等人,后来成为有重要贡献的物理学家。芝加哥大学的同步回旋加速器建成以后,费米和他的小组于1951年发现了第一个核子共振态。

2.玩伴、朋友、老师三位一体

费米的父亲阿尔伯托在铁路行政机构工作,母亲加蒂斯是小学教师,费米还有一个姐姐玛丽亚和一个哥哥朱利奥。

费米从小表现出超过一般儿童的智力。刚刚脱离幼年时期的费米就和哥哥造出了他们自己设计的电动机,还绘制出飞机引擎的草图———假如当时家里有个风车之类的大器件,说不定会被他们拿来制造飞机翅膀。

然而,小费米也缺乏某些儿童们讨人喜欢的特点。例如:他长得很瘦小,也不吸引人,见到成人显得十分害羞。他总是不大整洁,他母亲带他外出时,往往要让他停下来在街上的泉水边把脸洗干净,头发也从来不去梳理。上小学时,他的字写得不好,再加上作文总是平淡、简单,当时曾被理解为是缺乏想象力、个人精神缺失,然而,这一点在后来却成为费米撰写科学论文的宝贵财富———直截了当地说明要点而不加任何修饰,避免使用任何一个没有必要的词汇。

1905年冬天,一个突发事件打击了费米全家,也深深地扰乱了小费米精神世界的宁静。事情是这样的:起初,费米的哥哥朱利奥的嗓子生了一个脓包,不久,那个脓包就发展到呼吸困难的程度。医生建议动个外科手术,理论上说,这只是个小手术,可是,当家人在医院大厅里等待的时候,他们被突然告知朱利奥在麻醉剂还没打完时就意外死亡了。对费米来说,这次事故简直就是上帝降下来的一场噩梦,让他措手不及。从小,哥哥是他一贯的伴侣和唯一的朋友。他们一起学习,一起玩耍,不习惯去找别人,两个人彼此互补形成了一个整体,就像两个原子结合形成了一个分子。现在,孤零零地剩下小费米一个人,他只有把哀思埋在心底的最深处,在寂寞的时候悄悄消化。

哥哥去世后的一个星期,小费米独自一人步行到哥哥死的那所医院,14岁的费米似乎想证明,他是能够克服那所可怕的医院在他内心激起的悲伤的。

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