恩里科·弗米(Enrico Fermi) — 研製核子彈的人

恩里科·弗米(Enrico Fermi,1901—1954年)是一位偉大的物理學家,他在理論物理學、原子及核物理學、中子物理學等領域的理論與實驗中都做出了傑出的貢獻,尤其突出的是他幫助建造了核子彈,參加了曼哈頓工程的工作。

1901年9月29日,弗米生於義大利的首都羅馬。父親是鐵路職員,母親是位小學教師,自幼便受到嚴格的家教。弗米有一個比他長兩歲的姐姐和一個比他長一歲的哥哥,他和哥哥自幼就著迷於機械,曾自行設計製造電動機,還繪製飛機引擎草圖。弗米從小學起就顯出不尋常的記憶力,在他求學的年代,注意文學修養,他的義大利語、拉丁文、希臘文的語言與文學一直保持優異成績,他在詩歌方面也有著異常的記憶力。中學時期,弗米父親的一位同事阿米迪最早發現了他的特殊才能,經常借給他一些物理學和數學圖書,誘導並鼓勵他學習,從而獲得了大量的物理學知識。十七歲時,弗米考入了比薩大學,先主攻數學,後來不久就轉而主修物理學。

1918年11月在投考比薩大學時,為回答弦的振動原理,他列出了振動簧片的偏微分方程並以三十頁紙來解這些方程。閱卷人數學家皮塔雷利教授原以為這是一篇中學生水準的論文,但令他吃驚的是,弗米的論文卻屬高深的大學或研究生水準。為證實弗米是否真正理解他所寫的內容,皮塔雷利把費米叫來面談。無可非議,弗米確實具有非凡的才能,這是皮塔雷利在長期教學生涯中從未遇見過的「天才考生」。

大學一年級時,弗米給朋友的信中說,他對安排的課程幾乎不需花費多少精力,所以他儘可能地依靠自學擴展自己的數學、物理知識。大學三年級時,他就發表了兩篇研究論文。1922年7月,他以一篇名為倫琴射線研究的論文獲得了博士學位。

1922年,墨索里尼的法西斯黨奪得了義大利政權,國內的政治形勢相當嚴重,對科學家的研究工作極為不利。這年冬天,弗米取得義大利教育部的獎學金,去德國哥廷根,拜著名的物理學家玻恩為師,學習深造物理學。後來,他又到了荷蘭萊頓的來蚤大學從事研究工作。其間發表不少論文。1924年春天,弗米回到了義大利,在佛羅倫薩大學任教,講授數學和力學。1926年夏經老物理學家科比諾的推薦,弗米被任命為羅馬大學理論物理學教授,又返回羅馬,從此到1936年被認為是弗米的十年黃金時代。

弗米本來是天主教友,但卻愛上了一位猶太姑娘勞拉·卡朋,並於1928年7月結婚,據熟悉弗米家庭的人士稱,兩人相愛極深,當然勞拉·卡朋也是一位典型的西方賢妻良母。這樁婚姻使弗米的人生發生重大轉變。

1929年,28歲的弗米被任命為義大利皇家科學院院士,成了歐洲最年輕的科學權威。1930年夏,應美國密歇根大學的邀請,弗米偕其夫人到安阿伯市小住兩個月,並在理論物理學夏季討論會上講授量子輻射理論。1934年,弗米用中子轟擊原子核來產生人工放射現象,開始了他富有成果的中子物理學研究,故而他本人被譽為中子物理學之父。

1936年6月,弗米應邀去美國哥倫比亞大學講授熱力學暑期課程,其講義於1937年出版,並被人譽為教學用書藍本。

1938年春,墨索里尼的法西斯黨發布反動的民族宣言,說猶太人不屬義大利民族,於是義大利開始了反猶惡浪。弗米的妻子是猶太人,故而也在排斥之列,這使弗米十分憤恨,也使他產生了伺機離開義大利的念頭。

1938年11月10日,瑞典科學院秘書從斯德哥爾摩打來電話向弗米宣讀了1938年諾貝爾物理學獎狀:「獎金授予羅馬大學恩里科·弗米教授,以表彰他證明了中子轟擊所產生的放射性元素的存在以及發現了與此有關的慢中子所致核反應。」12月6日,弗米夫婦與兩個子女離開羅馬,到斯德哥爾摩領獎。12月10日,領獎之後,全家就直接乘船去了美國,1939年1月2日到達紐約。之後在哥倫比亞大學擔任教授,繼續從事他的物理學研究。

1942年12月2日,弗米在芝加哥大學建立了世界上第一個自持續鏈式裂變反應堆。這一發明標誌著人類大規模利用核能的開始,邁入原子能時代。

1944擁7月11日,弗米夫婦被美國地方法院批准為美國公民。

在建立反應堆後,弗米又投入了「曼哈頓工程計畫」。終於使第一顆核子彈研製出來。1945年7月16日,在美國新墨西哥州的南部,引爆了第一顆核子彈。身臨現場的弗米曾看到閃光,但他沒有聽到巨大的霹靂聲,因為他想利用這一時機做一個小小實驗。當核子彈爆炸後30秒鐘,強烈的衝擊波來到弗米所在的掩蔽處時,他從口袋里掏出一把碎紙片向外撒去。他注意著紙片落下的位置,然後數著步數測量了這段距離,由此他得出了核子彈爆炸的威力。驚人的是,他得出的數值與那些精密儀器計算出數值幾乎一致。弗米當時為了這一小小實驗是那麼專心致志,以致於沒有聽到那巨大的響聲。這次爆炸是史無前例的,核子彈將放置自己的鋼塔化成了氣體,地上炸開了一個直徑達半英里的巨坑。坑面的沙被燒成玻璃似的綠色硬塊。據估計:爆炸中心處的熱度高達一億華氏度;這一事實表明:原子時代的恐怖已經到來,這又給人類製造出了一個十分嚴重的新問題。

核子彈爆炸後,弗米被杜魯門總統任命為一個臨時委員會的成員,成為關於核子彈的使用和原子能政策的總統顧問。

1945年年底,弗米回到芝加哥,就任核子研究所的「傑出功勛物理學教授」,但是他沒躺在功勞本上,而是同往常一樣拚命地工作。同時,他還從研究工作中抽出珍貴時間來教大學一年級的物理學。他認為,最好的教育不應該給予年級最高的學生,而應該給予那些最年輕的學生,因為最年輕的學生剛開始在科學的奇異國度里摸索前進。

1946年初起,弗米在芝加哥闡述了自己的見解,他認為核物理學正在達到成熟時期,未來基本發展將是在基本粒子研究方面,因此,從這時起,他的主要研究轉向介子物理學和天體物理學。

1947年7月7日,芝加哥動工建造了巨型迴旋加速器,四年後開始運轉。1951年夏,弗米整日整夜都守在這臺加速器旁,研究著介子的某些理論問題。這臺加速器能製造出介子,這就為他在高能物理方面開闢了嶄新的研究天地。

1954年夏,弗米在去世前,曾回義大利講學,他在萊克科莫作了一系列介子物理學的講座。事後由其學生菲爾德編成文集《關於π介子和核子的演講》.于第二年在義大利發表。

弗米一生得到過很多榮譽稱號:1936年德國海德堡大學及荷蘭烏特勒支大學,1946年美國華盛頓大學、哥倫比亞大學及耶魯大學,1948年哈佛大學,1952年羅徹斯特大學先後授予他榮譽科學博士。1947年美國拉克福德大學授予他榮譽法學博士。1945年美國科學研究和發展局及戰事部分別授予弗米獎章.1946年美國國會授予他功勛獎章。1953年他獲得波士頓文理科學院獎金,1954年他獲得德國普朗克獎金,同年獲得了美國原子能委員會所頒發的第一屆特殊成就獎。1946年還曾獲得美國哲學會劉易斯獎金。1952年他被選為美國物理學會副主席,次年為主席。

1954年11月28日弗米因絕症病逝在芝加哥,享年53歲。義大利總統雷吉·艾諾迪給弗米夫人的唁電中這樣說:「義大利全國對這位卓越人物深致尊敬的悼念,他深入研究核子物理學的各種問題,已將他的名字同科學的進展永遠聯結在一起。」

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