恩利克·費(fèi)米（美籍意大利著名物理學(xué)家，揭示宇宙線中原粒子的加速機(jī)制）

恩利克·費(fèi)米（意大利文：Enrico Fermi，1901年9月29日—1954年11月28日），美籍意大利著名物理學(xué)家、美國芝加哥大學(xué)物理學(xué)教授，1938年諾貝爾物理學(xué)獎得主。

1942年，費(fèi)米領(lǐng)導(dǎo)小組在芝加哥大學(xué)建立了人類第一臺可控核反應(yīng)堆（芝加哥一號堆，Chicago Pile-1）、為第一顆原子彈的成功爆炸奠定基礎(chǔ)，人類從此邁入原子能時(shí)代，而費(fèi)米也被譽(yù)為“原子能之父”。

費(fèi)米在理論和實(shí)驗(yàn)方面都有第一流建樹，這在近現(xiàn)代物理學(xué)家中是屈指可數(shù)的，而費(fèi)米子、100號化學(xué)元素鐨、美國著名的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室（Fermilab）、芝加哥大學(xué)的費(fèi)米研究院（The Enrico Fermi Institute） 都是為紀(jì)念他而命名的。費(fèi)米一生的最后幾年主要從事高能物理的研究，1949年他揭示宇宙線中原粒子的加速機(jī)制，研究了π介子、μ子和核子的相互作用，并提出宇宙線起源理論。1949年，費(fèi)米還與楊振寧合作，提出基本粒子的第一個復(fù)合模型。1952年，發(fā)現(xiàn)了第一個強(qiáng)子共振──同位旋四重態(tài)。

個人成就

學(xué)業(yè)

恩里克·費(fèi)米1922年獲比薩大學(xué)博士學(xué)位。1923年前往德國。在量子力學(xué)大師馬克斯·玻恩（Max Born）的指導(dǎo)下從事研究工作。1924年到荷蘭萊頓研究所工作。1926年任羅馬大學(xué)理論物理學(xué)教授。1929年任意大利皇家科學(xué)院院士。

文章

當(dāng)時(shí)他已經(jīng)發(fā)表了他的第一篇主要論文，論述了物理學(xué)中的一個深奧的分支，人稱量子統(tǒng)計(jì)學(xué)。在這篇論文中，費(fèi)米發(fā)展了量子統(tǒng)計(jì)學(xué)，用它來描述某類粒子大量聚集的行為，這類粒子人稱費(fèi)米子。由于電子、質(zhì)子和中子——構(gòu)成普通物質(zhì)的三種“建筑材料”都是費(fèi)米子，所以費(fèi)米學(xué)說具有重要的科學(xué)意義。

費(fèi)米方程可以使我們更好地了解原子核、簡并物質(zhì)（諸如出現(xiàn)在某些種類星體內(nèi)部的簡并物質(zhì)）的行為，以及金屬的特性和行為——一個有明顯實(shí)際用途的課題。1934年用中子轟擊原子核產(chǎn)生人工放射現(xiàn)象。

研究

開始中子物理學(xué)研究。被譽(yù)為“中子物理學(xué)之父”。1936年出版的熱力學(xué)講義。成為后人教學(xué)用書的著名藍(lán)本。由于他在中子轟擊方面。尤其是熱中子轟擊方面的成績，于1938年獲得諾貝爾物理獎?。但是就在這時(shí)他卻在意大利遇到了麻煩。一是因?yàn)樗钠拮邮仟q太人，意大利法西斯政府頒布出一套粗暴的反對猶太人的法律；二是因?yàn)橘M(fèi)米強(qiáng)烈反對法西斯主義——墨索里尼獨(dú)裁統(tǒng)治下的一種危險(xiǎn)的態(tài)度。1938年12月他前往斯德哥爾摩接受諾貝爾獎，此后就沒有返回意大利，而是去了紐約。哥倫比亞大學(xué)主動為他提供職位，并為自己的師資隊(duì)伍中增添了一位世界上偉大的科學(xué)家而感到自豪和驕傲。1944年費(fèi)米加入美國籍。

原子彈：曼哈頓計(jì)劃

在1939年初，據(jù)李澤·梅特納、奧特·哈爾姆和弗里茨·斯特拉斯曼報(bào)導(dǎo)，中子被吸收后有時(shí)會引起鈾原子裂變。這項(xiàng)報(bào)導(dǎo)發(fā)表后，和其他幾位主要的物理學(xué)家一樣，費(fèi)米立即認(rèn)識到一個裂變的鈾原子可以釋放出足夠的中子來引起一項(xiàng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而且還和另外幾位物理學(xué)家一樣，費(fèi)米馬上就預(yù)見到這樣的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可用于軍事目的潛在性。1939年3月，費(fèi)米與美國海軍界接觸，希望引起他們對發(fā)展原子武器的興趣。但是直到幾個月后阿爾伯特·愛因斯坦就此課題給羅斯福總統(tǒng)寫了一封信以后，美國政府才對原子能給予重視。

那時(shí)候，同盟國的科學(xué)家雖然已經(jīng)在討論原子彈的可能，但是還沒有正式開始進(jìn)行制造的工作。后來由于同盟國在戰(zhàn)事中一再失利，德國又開始禁止由他們占領(lǐng)捷克鈾礦區(qū)的鈾礦出口，使得同盟國意識到，德國可能已經(jīng)在認(rèn)真進(jìn)行原子彈計(jì)劃。

不久，一位德國科學(xué)家傅吉（Siegfried Flugge）出人意料地在德文科學(xué)期刊上，公開發(fā)表了一些德國核分裂研究的新近成果。這位科學(xué)家本來是故意突破當(dāng)時(shí)德國尚未完全開始的信息封鎖，讓同盟國得知德國研究近況，但是同盟國科學(xué)家反倒因而誤認(rèn)為，如果德國能夠發(fā)布這么多資料，那么他們真正的發(fā)展情況，恐怕還要更加先進(jìn)，這就更加促使美國原子彈計(jì)劃開始醞釀產(chǎn)生。

匈裔科學(xué)家齊拉于是決定采取一些行動。首先他認(rèn)為要能控制比屬剛果的鈾礦，于是請求和比利時(shí)皇家熟識的愛因斯坦幫忙，愛因斯坦欣然同意。接著他和銀行家沙克斯（A．Sachs）共同具名擬就一信，準(zhǔn)備敦促羅斯福總統(tǒng)在美國進(jìn)行原子彈計(jì)劃，為了增加這封信的分量，他們也要求愛因斯坦共同具名，愛因斯坦同意了。這一封有愛因斯坦共同具名的信函，確實(shí)是促成原子彈計(jì)劃的一個關(guān)鍵因素，而這件事到戰(zhàn)后曾引起愛因斯坦相當(dāng)?shù)暮蠡凇?/p>

美國政府一有了興趣，建立一個模式原子反應(yīng)堆就成了科學(xué)家的首要任務(wù)，以探明自保持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是否確實(shí)可行。由于費(fèi)米是世界上主要的中子權(quán)威，且集理論與實(shí)驗(yàn)天才于一身，所以被選為世界第一臺核反應(yīng)堆攻關(guān)小組組長。他最初在哥倫比亞大學(xué)工作，隨后又到芝加哥大學(xué)工作，并從此一直擔(dān)任芝加哥大學(xué)教授和之后美國政府第一個國家實(shí)驗(yàn)室阿貢國家實(shí)驗(yàn)室主任。1942年12月2日，在芝加哥大學(xué)，費(fèi)米指導(dǎo)下設(shè)計(jì)和制造出來的人類第一臺可控核反應(yīng)堆首次運(yùn)轉(zhuǎn)成功，命名為“芝加哥一號堆”(Chicago Pile-1)?。這是原子時(shí)代的真正開端，因?yàn)檫@是人類第一次成功地進(jìn)行了一次核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

隨著這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的成功，曼哈頓計(jì)劃得以順利推進(jìn)。費(fèi)米在這項(xiàng)工程中作為一位主要的科學(xué)顧問，繼續(xù)發(fā)揮著重要的作用。費(fèi)米的主要貢獻(xiàn)在于他在發(fā)明核反應(yīng)堆中所起的重要作用。十分顯然，這項(xiàng)發(fā)明的主要功勞應(yīng)歸于費(fèi)米。他最先對有關(guān)方面的基礎(chǔ)理論做出了重大的貢獻(xiàn)，隨后又親自指揮第一座核反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)和建造。戰(zhàn)后，費(fèi)米在芝加哥大學(xué)任教授。他于1954年在芝加哥去世。100號化學(xué)元素鐨就是為紀(jì)念他而命名的。

輝煌人生

恩利克·費(fèi)米先后獲得德國普朗克獎?wù)隆⒚绹軐W(xué)會劉易斯獎學(xué)金和美國費(fèi)米獎。1953年被選為美國物理學(xué)會主席。還被德國海森堡大學(xué)、荷蘭烏特勒支大學(xué)、美國華盛頓大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、耶魯大學(xué)、哈佛大學(xué)、羅切斯特大學(xué)和拉克福德大學(xué)授予榮譽(yù)博士。

費(fèi)米之所以成為重要人物，有以下幾個原因。一是他是無可爭議的20世紀(jì)最偉大的科學(xué)家之一，而且是為數(shù)不多的兼具杰出的理論家和杰出的試驗(yàn)家天才的人。他在其生涯中寫了250多篇科學(xué)論文。二是費(fèi)米在發(fā)明原子爆破方面是一個非常重要的人物，盡管別人在推動這項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展上也起了同樣重要的作用。

從1945年以來，原子武器從未用于戰(zhàn)爭。出于和平目的，大量的核反應(yīng)堆建成用來產(chǎn)生能源。在未來，反應(yīng)堆將成為更重要的能源來源。此外，一些反應(yīng)堆被用來生產(chǎn)有用的放射性同位素，用在醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究上。反應(yīng)堆還是钚的一個來源，這是制造原子武器的一種材料。人們對核反應(yīng)堆可能對人類產(chǎn)生危害存有害怕心理，但沒人抱怨它是個無意義的發(fā)明。不管是好還是壞，費(fèi)米的工作對未來世界產(chǎn)生了巨大的影響。

為紀(jì)念費(fèi)米對核物理學(xué)的貢獻(xiàn)，美國原子能委員會建立了“費(fèi)米獎”，以表彰為和平利用核能作出貢獻(xiàn)的各國科學(xué)家。

第100個化學(xué)元素鐨和原子核物理學(xué)使用的“費(fèi)米單位”（長度單位）就是以費(fèi)米的名字命名的。

諾貝爾獎

本世紀(jì)30年代初，中子被發(fā)現(xiàn)以后，科學(xué)家就利用它去轟擊各種元素，研究核反應(yīng)。以意大利皇家科學(xué)院院士費(fèi)米為首的一批青年人，干得最起勁。他們按照元素周期表的順序，從頭到尾地轟擊已知的各種元素，看看都會發(fā)生什么情況。

1934年，人們認(rèn)為元素周期表上最后一個元素是92號元素鈾。但是當(dāng)用中子轟擊時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)鈾被強(qiáng)烈地激活了，并產(chǎn)生出好多種元素。他們認(rèn)為，在這些鈾的衰變產(chǎn)物中，有一種是原子序數(shù)為93的新元素。這是由于中子打進(jìn)鈾原子核里，使鈾的原子量增加而轉(zhuǎn)變成的新元素。

費(fèi)米等人關(guān)于93號新元素的實(shí)驗(yàn)報(bào)告發(fā)表后，世界各國的報(bào)紙立即進(jìn)行了轟動性的報(bào)道。關(guān)于93號元素問題，在各國科學(xué)家中引起一場激烈而持續(xù)的爭論。有不少人肯定，也有不少人持懷疑態(tài)度。這場爭論遲遲沒有定論的原因是當(dāng)時(shí)缺乏一種有效的手段，可以對鈾元素受到中子轟擊后的產(chǎn)物進(jìn)行精確的分離和分析。

1934年10月，費(fèi)米研究小組未解決這個謎團(tuán)，卻意外地取得另一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)：中子在到達(dá)被輻射物質(zhì)之前，和含氫物質(zhì)中的氫原子核碰撞，速度大大降低；這種降低了速度的“慢中子”，更容易引起被輻射物質(zhì)的核反應(yīng)。這正如速度太快的籃球容易從框上彈出去，速度慢的較容易進(jìn)籃一樣，使用慢中子轟擊原子核很快被各國科學(xué)家采用。

1938年11月10日，也就是“93號元素”發(fā)現(xiàn)4年多以后，費(fèi)米接到來自斯德哥爾摩的電話，瑞典科學(xué)院宣布費(fèi)米獲得諾貝爾物理學(xué)獎的獎狀：“獎金授予羅馬大學(xué)恩利克·費(fèi)米教授，以表彰他認(rèn)證了由中子轟擊所產(chǎn)生的新的放射性元素，以及他在這一研究中發(fā)現(xiàn)由慢中子引起的反應(yīng)?！辟M(fèi)米帶著全家去斯德哥爾摩領(lǐng)獎后，沒有返回意大利，而是乘上了去美國的輪船。

就在這一年，德國威廉皇家化學(xué)研究所的兩位化學(xué)家哈恩和斯特拉斯曼，與女物理學(xué)家梅特涅合作，試驗(yàn)用慢中子轟擊鈾元素，而且用化學(xué)方法分離和檢驗(yàn)核反應(yīng)的產(chǎn)物，獲得了令人難以置信的結(jié)果：鈾核在中子的轟擊下，分裂成大致相等的兩半，它們不是93號新元素，而是56號元素鋇！原子核的這一種變化現(xiàn)象過去還從未發(fā)現(xiàn)過。

1938年11月22日，也就是在諾貝爾獎頒發(fā)后的12天，哈恩把分裂原子的報(bào)告寄往柏林《自然科學(xué)》雜志，該雜志1939年1月便登出了哈恩的論文，推翻了費(fèi)米的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。顯而易見，諾貝爾獎搞錯了！

聽到這驚人的消息，費(fèi)米的第一個反應(yīng)是來到哥倫比亞大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，利用那里較好的設(shè)備，重復(fù)了哈恩的試驗(yàn)，結(jié)果和哈恩的試驗(yàn)一樣。這一事實(shí)，對費(fèi)米來說無疑是難堪的。然而和人們的想象相反，費(fèi)米坦率地檢討和總結(jié)了自己的錯誤判斷，表現(xiàn)了一個科學(xué)家服從真理的高尚品質(zhì)。此時(shí)此刻，費(fèi)米考慮的不是個人的名譽(yù)得失，他在別人成就的基礎(chǔ)上繼續(xù)向前邁進(jìn)。在裂變理論的基礎(chǔ)上，費(fèi)米很快提出一種假說：當(dāng)鈾核裂變時(shí)，會放射出中子。這些中子又會擊中其它鈾核，于是就會發(fā)生一連串的反應(yīng)，直到全部原子被分裂。這就是著名的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論。根據(jù)這一理論，當(dāng)裂變一直進(jìn)行下去時(shí)，巨大的能量就將爆發(fā)。如果制成炸彈，它理論上的爆炸力是TNT炸藥的2000萬倍！