科學家傳奇

第十六章 他得到以自己名字命名的大獎

　　在能源越來越緊張的今天，核能已成為人類最重要的能源之一。為了獎勵在核能的開發、利用或控製方麵取得傑出科技成就的科學家，美國政府於1954年設立了費米獎。

　　費為獎盡管由美國政府設立，但仍算得上是一項國際獎，因為它不授予單項成果，而是以獲獎者一生的功績作為評價標準，予以獎勵，一般每年頒發一次，所以獲獎者大多是功成名不的科學泰鬥，由此讓費米獎名揚國際科學界。費米獎獲獎候選人由美國全國科學院院士、各科學技術學會的官員和其他有專業知識或專門特長的人士提名推薦，推薦人還包括其他國家政府機構的負責人以科學界人士。費米獎的評選與頒發工作由美國能源研究和開發署負責，初評出來的人選，最後需要經過美國總統的批準才能生效。費米獎的獲得者除了可以得到一筆25000美元的獎金外，還有一枚金質獎章和一份榮譽狀。如果獲獎者超過一人，獎金數額就變成50000美元，由幾個獲獎者平分。

　　費米獎是以著名的美籍意大利物理學家恩裏科·費米的姓名命名的，以紀念他對原子物理學研究所作出的巨大貢獻。而最令人稱奇的是，1954年，這位在現代物理理論和實驗方麵都有第一流建樹的科學家，在逝世之前獲得首屆以他名字命名的費米獎，這也許是頒獎史上最獨特的一幕。

　　學生給老師上課

　　1901年9月29日，意大利羅馬城裏一個普通鐵路員工的家裏，一個又瘦又小的嬰兒呱呱墜地了，他就是恩裏科·費米。從幼年起，小費米就表現出十足的好奇心和極強的自製力。街上孩子們在抽陀螺，小費米卻在一旁望出了神。他正在想：為什麽陀螺旋轉時直立不倒，為什麽慢下來時軸與地麵有個夾角？

　　費米從小喜愛書籍，酷愛學習。羅馬有一個著名的百花廣場，每逢星期三這天，許多商人都來到這個露天市場擺攤，從活魚到鮮花，從古董到舊衣服，應有盡有。費米對百花廣場很熟悉，每星期三他總要來這裏的地攤上搜索一番。原來，從小就喜歡讀書的費米根本不滿足課堂上所學到的那點知識，他對數學和物理特別感興趣。但是一來他沒有什麽零用錢，二來他的父親又沒有藏書，費米就隻好到百花廣場買一些價錢很便宜的舊書。有一次，費米如獲至寶地買到了一部用拉丁文寫的論述數學物理的書，他如饑似渴地“啃”起這本大部頭著作，被書中介紹的有關波的傳播、行星的運動、海洋潮汐的循環等知識深深地吸引住了。

　　費米費米的母親是一位中學教師，非常支持費米這方麵的學習愛好，這讓讀中學時的費米表現非常優秀，他成為學校的模範學生，各方麵成績總是名列前茅。

　　費米對發明創造非常著迷，他曾和哥哥一起設計和製造了一台簡易電動機，還設計了飛機引擎等，這些設計活動，更增加了他對科學的熱愛。在所有的學科中，他偏愛數學和物理，在這種興趣的引導下，小費米有時總能做出一些讓大人吃驚的舉動。費米10歲時，有一次無意中聽到大人們談論用3.15×108m/s表示圓，對這聽來的如同天書般的交談，小費米決定獨自弄懂它，他抱著書本左看右翻，終於通過自學弄清了這一難懂的表示式。他常常一個人就這樣獨自抱著書本鑽研，由此自學了大量的代數、幾何、分析題目等方麵的知識。

　　17歲時，費米以第一名的成績考入比薩大學師範學院。他的入學試卷中有道“聲音的特性”試題，詳細探討了振動杆的實例，寫出了振動杆偏微分方程。主考官對這一通篇無錯的答卷驚訝萬分，交口稱讚，認為這是意大利科學複興的希望之作。進入大學後，學校圖書館裏藏量豐富的書籍成為他最好的老師。在比薩大學，這位天才學生被認為是相對論和量子理論的最高權威，甚至被邀請給學校的教授們講授愛因斯坦的相對論。

　　1922年，年僅21歲的費米獲博士學位，1926年起任羅馬大學教授。此後10年，是他進行科學創造的黃金時代，並在他周圍形成著名的羅馬學派。1938年，費米因“發現中子轟擊產生的新放射性元素並發現用慢中子實現核反應”，獲得諾貝爾物理學獎，並移居美國。

　　打開原子能的大門

　　1934年以後，核物理進入新的發展階段。法國的居裏夫婦宣布發現了最新研究成果：穩定的原子核在高速粒子轟擊下變成放射性核。費米認為中子有較大速度和能量，所以決定用中子來轟擊重元素。試驗在羅馬大學物理樓緊張而有序地進行，費米帶領大家按元素周期表順序逐個轟擊。氫、鋰、硼、碳……沒一種元素被擊活。大家感到失望時，費米要大家冷靜堅持下去。奇跡終於出現了！當氟被強熱激活時，平靜的實驗室一片歡騰，為慶祝勝利，助手們把費米拋了起來。經過兩個月試驗，他們找到30多種放射性同位素。費米與他的同事們在這方麵的工作，奠定了中子物理學的基礎，他被譽為“中子物理學之父”。

　　1939年初，兩位德國科學家在柏林用慢中子轟擊鈾，裂變過程釋放出大量核能。這使費米異常興奮，並開始進行理論論證。很快，他提出一個假說：鈾分裂時放射中子，一個鈾原子釋放兩個中子，這兩個中子又同時去打碎另兩個鈾原子，又使它們各放射出兩個中子，這樣持續下去，直到鈾原子全部分裂完為止，這就是鏈式反應。這一理論的重要意義是，每個原子被中子轟擊分裂時能釋放出巨大能量。這就為和平利用原子能奠定了理論基礎。

　　從1939年到1942年，在攻克了中子減速和減少中子逸失兩個難關後，費米科學小組開始籌建第一個核反應堆。在美國芝加哥大學體育場下麵的網球場，40多名科學家經過6個星期的緊張籌建，迎來了具有曆史意義的一天：1942年月12月2日下午，費米親自下令第一個可控鏈式反應開始進行實驗，從此，這一具有劃時代意義的實驗把人們帶入引原子能時代。

　　令人遺憾的是1945年8月6日、9日，日本廣島、長崎的爆炸聲震撼了全世界，費米決定離開“戰爭科學”，回到基礎研究。不久，費米回到芝加哥，成立了核研究所。慢慢地，在他身邊又聚集了大批富有創見、年輕的科學家，他直接培養的學生就有5人獲得諾貝爾獎，其中就有我國的楊振寧、李政道兩位科學家。

　　1954年12月9日，病魔奪去了費米的生命，人們將永遠懷念這位為世界打開原子能大門的科學巨人。費米一生主要從事統計物理、原子物理、原子核物理、粒子物理、天體物理和技術物理等方麵的研究，他先後獲得德國普朗克獎章、美國哲學會劉易斯獎學金等大獎。1953年被選為美國物理學會主席。甚至為了紀念他對科學的貢獻，1955年原子序數100的人工所製元素被命名為镄。