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4、改變這世界的羅馬青年

  費米

  (1901~1954)

  [傳略]恩裏克・費米(又譯做費密),意大利裔美籍物理學家,原子彈發明者之一,諾貝爾物理學獎獲得者。

  費米於1901年9月29日出生於意大利羅馬。從小被送到鄉下托人代養,3年後才回到父母身邊。少年費米的動手能力極強,顯示出在物理學方麵的天賦。他與比他大一歲的哥哥製作電力發動機和飛機模型。哥哥不幸夭折之後,他又和哥哥的同學波斯科玩那些有科學啟蒙性質的遊戲,他們繪製了當地的地理磁場圖,甚至創立了他們自己的回旋器學說。上中學時,費米的物理學知識已經超過了老師,被譽為“神童”。1918年,費米進入意大利最高學府比薩大學攻讀,4年後拿到博士學位,時年僅21歲,打破了該大學最年輕的博士紀錄。其後,他又先後獲得海德爾堡大學、烏得勒支大學、哥倫比亞大學、華盛頓大學、耶魯大學、哈佛大學等的名譽學位。25歲時,他因為推導出了量子統計公式,即“費米――狄拉克統計法”,成為世界聞名的科學家。1929年,被提名為意大利皇家科學院院士。1938年,他因中子方麵的出色研究成績榮獲諾貝爾物理學獎。

  墨索裏尼上台後,費米為遠離政治迫害之虞(其妻是猶太人),於1938年移居美國,著手研究鈾。美國“原子彈計劃”研製工作啟動後,費米與其他100多名科學家一起參與其中,並於1945年7月16日成功地試驗了人類曆史上第一顆原子彈。1946年,他被授予梅裏特國會勳章。戰後,費米回到芝加哥大學任教。他是美國原子能委員會科學顧問委員會的委員。1953年,出任美國物理學會會長。1954年11月28日因癌症去世,享年僅53歲。

  [影響]費米本是一個多才的物理學家。大學畢業後,他曾花費了大約12年的時間,研究超精細結構、宇宙射線的緯度效應、虛量子概念和統計學。1934年以後,由於人工放射性的發現,費米的研究興趣集中於原子分裂的實驗工作。他發現,由於中子不受原子中電場的排斥作用,用它們轟擊原子核心會更有效地產生嬗變。用這種方法,他在幾個月之內就發現了40多種新的人工放射性同位素。以他為核心的“羅馬學派”發現,通過水或石蠟後被減速的中子所激發的放射性會增強,這些慢中子進入核的情形,就像一個慢速高爾夫球掉進洞裏,而快速高爾夫球卻從洞上滾過一樣。這就是核物理科學家夢寐以求的、對後來德國科學家完成鈾分裂有重大啟發作用的慢中性電子分裂原子原理。

  1934年,費米在比薩大學演示原子爆炸的過程,實驗隻進行到一半便放棄了。據說,這是因為費米擔心如果實驗成功,墨索裏尼會利用它製造強力武器,從而給全世界帶來更大的浩劫。也有人認為,這其實隻是一個失敗的實驗。但無論如何,這表明費米正在他矢誌求索的領域努力邁進。其時已經定居美國的科學家愛因斯坦聞知此事,評論道:“將來改變這世界的,就是這羅馬的青年。”這惺惺相惜之語表明,費米的前沿性研究已經引起全世界同行的關注。

  20世紀三四十年代之交,在戰爭形勢日趨嚴重之際,世界核研究的節奏明顯加快。費米移居美國之後,獲悉德國人哈恩和斯特拉斯曼已經發現,當用中子轟擊鈾時,鈾核就會分裂成幾乎相等的兩部分,並且釋放出大約230MeV的能量。而且如果在這一裂變過程中釋放出中子,那麽就可以建成一個能釋放巨大能量的鏈式反應係統。如果這一理論用在軍事方麵,那麽就有可能產生一種威力巨大、足以改變戰爭形勢的新式武器。如果軸心國率先研製成這種武器,那麽人類將不可避免地遭受法西斯的蹂躪。盡管當時尚無確切信息表明德國、意大利、日本正在研製這種武器,但站在原子研究最前沿的費米卻預感到,這種武器的出現隻是一個時間早晚的問題。為此,他憂心忡忡。出於科學家特有的責任感,他與另一位科學家西拉德促使在科學界有著舉足輕重影響的愛因斯坦致信美國總統羅斯福,敦促美國政府搶在軸心國獲得成功之前研製核武器。信的部分內容是這樣的:“在過去四個月中,經由居於法國的約裏奧以及美國的費米和西拉德等人研究的結果,已經使一件偉大的工作展現眉目:在一大堆的鈾裏已經可能引發核鏈反應了;並且,有驚人的能量和甚多鐳樣的新元素會從而產生。如今,情況顯示這件工作確能在不久的將來完成。”1941年12月6日,也就是珍珠港被炸的前一天,美國決定全力進行原子能的研究。在龐大的研究隊伍中,費米的地位是相當重要的。據負責置備可裂材料的亞瑟・荷裏・康普敦教授說:“事實已經很明顯,如要進行核反應器的研究工作,則其中心人物非恩裏克・費米莫屬。他不但知道什麽事需要做,從前在用鈾和石墨聯合起來試驗鏈反應成功的可能性時,他也具備了一整套很重要的經驗。在各項計劃進行期間,我需要跟他共同商討。”

  在那段日子裏,重任在肩的費米經常每日工作20小時以上。在其他科學家的協助下,費米終於在坐落於芝加哥大學裏的一座破爛建築後麵建成一個原子反應堆:一堆石墨和許多鈾塊以及氧化鈾混在一起,重達6噸。1942年12月2日,這座原子反應堆正式投入試驗,也正是從這一天開始,真正的原子時代來臨了。費米的妻子羅拉是這樣描述她的丈夫的:“在芝加哥大學的校園裏,有一座古老而破爛的建築,像具有炮塔和城垛的中世紀古堡似的。那隻是一座建築的正麵,掩蔽著一個不再使用的足球場的西邊看台……第一座原子堆即由一小組科學家在這看台下邊的軟式網球場裏建造的。由於大家指望達成的目標異常急迫,他們就以最快的速度,在極端保密的方式下推動計劃的進行。那時,第二次世界大戰正打得吃緊。在網球場裏的那些人,心中明白他們的探索將使得原子武器的發展成為可能……經過極為艱苦的努力,他們終於成為第一批目睹物質確實可以全然依照人類的意願而放出其內部能量的人。在這些人當中,我的丈夫費米是他們的領導者。”

  1945年7月16日,人類曆史上的第一顆原子彈,在新墨西哥沙漠裏引爆了;

  1945年8月6日,第一顆用於戰爭的原子彈,被投擲到日本的廣島市;

  1945年8月9日,日本的長崎市遭受了另一顆原子彈。

  需要指出的是,盡管費米讚成在1945年8月對日本使用原子彈,但他和另外一個原子彈的製造者奧本海默一樣,反對研製威力更大、危害性也更大的氫彈。戰後,他的研究集中在核介子,特別是介子的性質上。得知自己患了癌症,他轉而研究原子的醫用價值。隻可惜造化弄人,他短暫的生命使他停止了勞作。

  [餘論]費米稱得上是一位天才。他本人在鄉下度過了益智啟蒙的重要3年,他早年在學校的成績也沒有特殊表現,但童年的某些生活細節卻不經意地向我們展示了他的不同尋常之處:不修邊幅,衣服亂七八糟;洗澡和梳頭也要別人提醒,以致於每當母親和他一起出去時,總要在有噴泉的地方替他洗手洗臉。實際上,成年後的費米在日常生活上也總顯得“低能”,例如,在婚禮上,他竟然忘記了攜帶花束送給他的新娘。不拘小節與成功之間未必存在著某種必然聯係,但事事關注,斤斤計較,不免會分散一個人的注意力,使之無法把更多的精力集中在某一個領域;而成功往往意味著局部的突破。費米不拘小節,但注意效率。他每天的作息都有幾乎固定的時間表,何時吃早餐,何時吃午飯,何時該上床休息,相當準時。他製造的儀器並不追求美觀,但總能使他獲得所需的信息。天才的確有殊於常人之處。

  (趙凱)

  
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