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第88章 原子时代的开启者——意大利物理学家费米

费米(1901—1954),美籍意大利裔物理学家,1938年诺贝尔物理学奖获得者。他被称为现代物理学的最后一位通才,对理论物理学和实验物理学均作出了重大贡献。他是量子力学和量子场论的创立者之一。

1901年,费米出生在意大利首都罗马一个铁路职员的家庭,童年的费米,个头儿瘦小,见人害羞,给人的印象是个精神贫乏、缺乏想象力的孩子。而实际上恰恰相反,10岁时,小费米就能独立理解方程式x2

+ y2 = r2为什么是表示一个圆的高深数学问题了。

物理学上崭露头角

1918年,17岁的费米以优异的成绩考入比萨高等师范学院。入学考试时,主考的教授被费米那篇题为《声音的特性》的论文所震惊,他特地找费米到办公室作了一次非正式谈话。从这时起,费米在物理学领域的杰出才能就引起了学术界的注意。

4年光阴使费米在物理学和数学上都打下了坚实的基础,尤其在理论物理方面,造诣更是精深。1926年,费米担任了罗马大学的物理学教授?熏这时候费米仅25岁。

1928年7月19日是罗马炎热的一天,那天费米和认识了4年之久的劳拉终成眷属。他和妻子劳拉曾为意大利中学写过一本物理学教科书,还参加过《意大利百科全书》的编写工作,担任过几年百科全书物理组的编辑。

他为人类勾画了原子能前景

1934年,居里夫人的女儿、法国物理学家伊蕾娜和她的丈夫,法国物理学家弗雷里克·约里奥发现了人工放射现象。

消息传到意大利,费米觉察到未来属于原子核物理。他立即决定探索这个新的课题,他要开辟一条新途径去研究人工放射性。

原本是理论物理学家的费米,现在却要从事实验物理学家的研究工作,面临的困难是可想而知的。当时,罗马大学的实验室没有任何可供实验的条件。

费米没有被困难吓倒。他努力创造条件,从最基础的准备工作做起,自己动手制作实验所需的仪器,在物理楼的地下室里,存放着属于卫生部的一克镭和一套从镭中提取氡的设备,这为实验提供了大大的帮助。

从此,物理楼的二楼便成了费米进行原子角逐的战场。1934年秋天,费米和他的实验小组在继续对某些金属进行人工放射性实验时,意外地发现把一大块石蜡放在中子源和银块之间,银的放射性突然提高了100倍这一现象。兴奋不已的物理学家们跑到物理楼后院的养鱼池旁,把中子源和银块放入水中,获得了同样的结果。

这个重大的发现,预示着在不远的将来,人工放射性物质将会代替价格昂贵的天然放射性物质。同时,预示着为人类造福的原子能将会有广阔的前景。

随后,费米和他的实验小组把他们的重大发现以实验报告的形式发表,世界各国的报纸立即进行了轰动性的报道。

由于“通过中子照射展示新的放射性元素”的存在,1938年,费米被授予科学家的最高奖项——诺贝尔物理学奖。

原子弹匡扶的正义

1938年,德国、意大利的法西斯们称妄图霸世界的野心进一步膨胀,二战一触即发。费米的妻子是犹太人,自然时刻受到威胁。这一切引起了费米的强烈不满。1938年12月,他利用前往瑞典领取诺贝尔奖的机会,携家带口,逃出了法西斯的魔掌,于1939年1月抵达美国前往哥伦比亚大学任教。

这时,有可靠消息证实,德国法西斯正在加紧原子裂变的研究步伐。侵略成性的法西斯一旦掌握了原子能技术,其灾难性的后果是不堪设想的。费米等人决定加紧步伐,抢在希特勒的前面,掌握利用原子能的技术。

1940年,费米等人建造了世界上第一个核反应堆,他们的研究进展顺利。1942年12月2日上午,在费米的指挥下,反应堆的控制棒一点点按计划被抽了出来,非常谨慎。这样一上午过去了。到了午饭时分,虽然并没有一个人表示出饥饿,费米这个尊重习惯的人却宣布现在已成为历史的那句名言:“我们去吃午饭吧。”

午饭过后,大家重新各就各位。直到下午3时20分,控制棒被抽出到计划的尺度,反应堆开始运行,地球上第一次点燃了原子之火,在人们的监视下释放出了原子能。这个被称为“芝加哥冶金实验室”的工程,是动力工程学发展史上,也是整个人类文明史上继“伏打电”之后又一次飞跃。

1942年12月2日的核反应堆实验证明了原子能的释放是可行的,设计和制造原子弹的工作也加快了步伐。费米是以科学顾问的身份参加研制的。当该项工程的参加者提出反对把原子武器用于战争的倡议时,费米没有支持,他是轰炸长崎、广岛的反对者之一。他说,历史上的先例不管其价值如何,却没有证明武器的进步吓得人们不敢发动战争。他还认为,一场战争的严酷程度不取决于毁灭手段的技术进步,而是取决于使用武器者的意志以及各交战国所愿意采取的惩罚程度。但是他本人并不是好战主义者。

1954年,在他创造精力旺盛之年,费米因胃癌离开了人世,享年53岁。费米的名字被用来命名元素周期表中第100号元素,以此来表示人们将永远纪念这位20世纪伟大的物理学家。

名人逸闻——“是个远亲”

费米不是个喜欢让人注意到他的人。

1929年,意大利科学院任命第一批院士,费米被选中,那一年他还不满28岁。随着院士级别而来的还有使他忐忑不安的“阁下”的头衔。费米认为那个头衔即使是在官僚主义的国家里,也是毫无用处的。一次他同妻子去滑雪旅行,走到一家他们曾经住过的旅馆时,经理问他:“您是费米阁下的什么亲属吗?”“是个远亲。”他回答。

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