費米：理論與實驗的雙科大師

費米于1901年出生于意大利羅馬，父親是一個鐵路職員。費米17歲時開始讀大學，并最終以X射線的專題論文在比薩大學獲得博士學位。

他起先是研究理論的。其在理論方面最重要的貢獻是1934年發(fā)表的茁衰變理論，那是量子場論的首次成功運用。也許可以這樣比喻，費米這一工作的意義，好比第一次運用量子力學解出氫原子的能級一樣。

不過，在量子力學里首先有了薛定諤方程，把庫倫勢代進去以后，剩下的就是數(shù)學問題了。而量子場論要困難得多，因為并沒有現(xiàn)成的相互作用形式可循。費米獨具慧眼地給出了“四費米子作用”形式，同時描寫了初態(tài)粒子的消失和末態(tài)粒子的創(chuàng)生，為弱相互作用的動力學打下了基礎。這一成就使得不少理論物理學家前輩們都大吃一驚，他們難以相信量子場論的抽象程式居然可以有這樣的用途。

費米后來轉(zhuǎn)做核物理方面的實驗工作。當?shù)弥s里奧·居里夫婦用α粒子轟擊原子核而發(fā)現(xiàn)人工放射性現(xiàn)象后，費米馬上作出判斷，選用中子代替α粒子做“炮彈”，將更有效地引起原子的人工嬗變。

于是，他和助手們在短短的幾個月內(nèi)，從原子序數(shù)最低的氫開始，用中子一個挨一個地“轟”過去，轟擊了63種元素，得到了37種放射性同位素。在實驗中，他們還發(fā)現(xiàn)，如果先讓中子通過水或石蠟，中子的速度減慢，反而能特別有效地激發(fā)核反應。這是因為，當中子速度越慢，它停滯在原子核附近的時間就越長，被俘獲的機會就越多。

在用慢中子轟擊原子核的反應中，他又發(fā)現(xiàn)可生成新元素。費米因利用慢中子轟擊原子核引起有關核反應和利用中子輻射發(fā)現(xiàn)新的放射性元素，獲得了1938年諾貝爾物理學獎。

在獲獎之后，費米與一些科學家們在核裂變的鏈式反應研究中，同時預見到制造原子武器的危險。當時德國的核裂變也已實驗成功。于是，費米等科學家一起找到了愛因斯坦，要求借助他的威望上書美國總統(tǒng)羅斯福，建議盡一切力量要趕在德國納粹分子之前造出原子彈。

隨后，羅斯福立即下令成立鈾礦顧問委員會，并撥了研究經(jīng)費。1941年12月6日，日本偷襲珍珠港的前一天，美國批準了制造原子彈的龐大工程計劃——“曼哈頓計劃”。

1942年12月，以費米為首的一批美國科學家建造了第一座原子反應堆。人們利用原子能的時代從此開始。

1945年7月，一顆叫“三位一體”的钚彈在美國新墨西哥州的荒野試爆成功。其爆炸力相當于2萬噸TNT炸藥。同年，美國以原子彈的威力迫使日本投降。

過人成就的背后，是費米對科學的專注：“說實在的，我并不比你聰明?？茖W上有許多尚未解決的問題，凡是把全部精力放在這些問題上的人，都可以得到解決；只要有絲毫心不在焉，就沒法得到解決?！?/p>