費(fèi)米

苗千

費(fèi)米

只要是從事同物理學(xué)有關(guān)的工作，就很難不遇到“費(fèi)米”這個(gè)名字。與“愛(ài)因斯坦”幾乎已經(jīng)成為天才和物理學(xué)的代名詞不同，費(fèi)米頻繁地出現(xiàn)在物理學(xué)各個(gè)領(lǐng)域的專業(yè)詞語(yǔ)中：研究固態(tài)物理學(xué)的學(xué)者必須利用費(fèi)米―狄拉克統(tǒng)計(jì)（Fermi-Dirac Statistics）進(jìn)行計(jì)算，在粒子物理學(xué)領(lǐng)域費(fèi)米子（Fermion）則是兩種基本粒子之一，進(jìn)行宇宙學(xué)研究則要用到費(fèi)米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡（The Fermi Gamma-ray Space Telescope）的數(shù)據(jù)……不僅如此，費(fèi)米獎(jiǎng)、費(fèi)米研究所、費(fèi)米粒子加速器實(shí)驗(yàn)室、以費(fèi)米命名的人工元素……這些名稱，都源出同一位物理學(xué)大師——1901年9月29日生于意大利羅馬的物理學(xué)天才，恩里科·費(fèi)米（Enrico Fermi）。

在20世紀(jì)初期，意大利并不屬于歐洲科學(xué)研究的中心，當(dāng)時(shí)物理學(xué)最熱門(mén)的研究領(lǐng)域，量子力學(xué)和相對(duì)論研究的中心都在德國(guó)，但是費(fèi)米這位21歲獲得物理學(xué)博士學(xué)位、26歲就開(kāi)始擔(dān)任羅馬大學(xué)理論物理學(xué)教授的天才卻展現(xiàn)出了意大利人在文藝復(fù)興時(shí)期的傳統(tǒng)：早慧、全才。

在日趨專業(yè)化的物理學(xué)研究領(lǐng)域，費(fèi)米顯示了罕見(jiàn)的巨匠般的全才。還在讀博士期間，費(fèi)米的導(dǎo)師普契安提教授就已經(jīng)對(duì)自己的學(xué)生自嘆不如，甚至反而時(shí)常會(huì)向費(fèi)米請(qǐng)教問(wèn)題，當(dāng)時(shí)費(fèi)米全靠自學(xué)就掌握了在物理學(xué)的研究中心德國(guó)開(kāi)始流行的量子力學(xué)和相對(duì)論原理。在成為羅馬大學(xué)的理論物理學(xué)教授之后，費(fèi)米開(kāi)始展現(xiàn)出一個(gè)物理學(xué)家在理論方面的豐富靈感。在沃爾夫?qū)づ堇幕A(chǔ)上，為了解決Beta衰變問(wèn)題，他首次命名了一種當(dāng)時(shí)還在假想中的不帶電、沒(méi)有質(zhì)量或是質(zhì)量極為微小的基本粒子“中微子”，并且為其命名為“Neutrino”，他描述了這種粒子相互作用的方式“費(fèi)米相互作用”，這種相互作用就是隨后被認(rèn)為是自然界最基本的四種相互作用之一的弱相互作用。第一流的人物總是領(lǐng)先于時(shí)代的，費(fèi)米對(duì)于中微子這種堪稱狂野的想象，當(dāng)初甚至被著名的《自然》雜志拒稿，被認(rèn)為距離物理實(shí)際太遠(yuǎn)。

費(fèi)米在1938年領(lǐng)取了諾貝爾物理獎(jiǎng)之后順道離開(kāi)了當(dāng)時(shí)由法西斯控制的意大利前往美國(guó)。他作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家杰出的一面又開(kāi)始展現(xiàn)出來(lái)。在芝加哥大學(xué)的一個(gè)壁球室里，費(fèi)米領(lǐng)導(dǎo)建造了人類第一個(gè)人工核反應(yīng)堆，人類文明獲取能量的一個(gè)新時(shí)代由此開(kāi)始，隨后面對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)的威脅，費(fèi)米與奧本海默一同成為“曼哈頓計(jì)劃”的領(lǐng)導(dǎo)者，被稱為“原子彈之父”。

不僅是在嚴(yán)肅的科學(xué)研究領(lǐng)域，在1950年費(fèi)米和朋友的一次閑談中提出的一個(gè)問(wèn)題，也為后來(lái)的科幻作家提供了無(wú)窮無(wú)盡的素材。當(dāng)時(shí)費(fèi)米問(wèn)道：“如果銀河系中存在大量先進(jìn)的地外文明，那么為什么看不到飛船或者探測(cè)器之類的證據(jù)？”這個(gè)問(wèn)題日后被稱為“費(fèi)米悖論”。

作為一個(gè)受到法西斯威脅而遠(yuǎn)走美國(guó)的意大利物理學(xué)家，費(fèi)米的人生經(jīng)歷與愛(ài)因斯坦有很大的相似之處。他們都早早地展現(xiàn)出了過(guò)人的物理學(xué)天賦，早年接受傳統(tǒng)的歐洲教育，在青年時(shí)代游歷歐洲遍訪學(xué)者，處于一種相對(duì)古典的歐洲氛圍之中，而在被迫前往美國(guó)之后，愛(ài)因斯坦繼續(xù)自己的理論探索，費(fèi)米則展現(xiàn)出了“美國(guó)式”的更注重實(shí)驗(yàn)和實(shí)效性的一面。無(wú)論是在核反應(yīng)堆、原子彈的研究期間，還是在戰(zhàn)后費(fèi)米把研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)向宇宙射線研究，他對(duì)于理論和實(shí)驗(yàn)都有同等重視，這使他成為一位超越時(shí)代的物理學(xué)家，無(wú)論他在什么時(shí)代，都一定可以做出杰出的成就。費(fèi)米還是一位不可多得的良師，有6名他的學(xué)生獲得過(guò)諾貝爾物理獎(jiǎng)，這也許是從文藝復(fù)興時(shí)期流傳下來(lái)的另一個(gè)意大利傳統(tǒng)。