費米：理論與實驗的雙科大師

　　 費米門下也是人才輩出：楊振寧、李政道以及發現反質子的美國物理學家張伯倫和西格里等都是他的門生。

　　文武雙全之人歷來難得。

　　在物理學的歷史上，也只曾經出現過個別“文武雙全”的科學大家。比如，除了發現那些著名的物理學定律，牛頓也做過陽光的色散實驗和運用單擺檢驗慣性質量同引力質量成比例的實驗，甚至還發明過反射式望遠鏡。

　　不過到了20世紀，實驗設備越發復雜而昂貴，有時個別研究單位都難以獨自負擔。一篇宣布新發現的實驗文章，署名的作者往往是一個長長的名單。

　　由此，理論物理學家和實驗物理學家便分成了兩支隊伍。實驗家在理論家指出的方向或者自己選擇的方向上做實驗，而理論家只需要了解實驗家能夠做些什么問題以及他們怎么做和做了些什么結果。

　　然而，60年前逝世的諾貝爾獎獲得者費米，在物理學理論和實驗這兩個方面都作出了第一流的成就。為紀念費米對核物理學的貢獻，美國原子能委員會設立了“費米獎”。第100個化學元素鐨和原子核物理學使用的“費米單位”（長度單位）就是以費米的名字命名的。

　　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，剩下的就是數學問題了。而量子場論要困難得多，因為并沒有現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，同時描寫了初態粒子的消失和末態粒子的創生，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。

　　費米后來轉做核物理方面的實驗工作。當得知約里奧·居里夫婦用α粒子轟擊原子核而發現人工放射性現象后，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，從原子序數最低的氫開始，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，他們還發現，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，他又發現可生成新的元素。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現新的放射性元素，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。科學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。”

　　在他看來，作為一個學生要會解答習題，但作為一個研究工作者，則要會提出待解決的問題。

　　不僅如此，在巨大的壓力面前，費米也是個淡定的人。1945年第一顆原子彈試驗的引爆時間即將來臨時，控制中心現場的人們都難以控制極度緊張的情緒，因為他們知道馬上就要釋放出人類還從未經歷過的一種極可怕的能量。而費米卻鎮定自若，正在把一張紙撕成小條，以便用這些紙條來計算原子彈爆炸時壓力波的強度。