费米

杰出的物理学家,人类原子能事业的先驱。他在原子物理理论和实验物理学方面做出了突出的贡献,成功地领导设计了对人类意义重大的第一座核反应堆。

人物档案

姓名:恩里科·费米

生卒年:1901年~1954年

出生地:意大利罗马

国籍:美国

身份:物理学家

生平纪事

费米于1901年出生在意大利罗马。他小时候就表现出非凡的才能。从小就喜欢读书的费米根本不满足课堂上所学到的那点知识,他对数学和物理特别感兴趣。由于家中无藏书,自己手头也没有多少零用钱,费米只好到百花广场买一些价钱很便宜的旧书来读。书籍使费米着了迷,也开阔了他的眼界,使他知道世界上还有那么多诱人的秘密,还有许许多多至今尚未揭开的未知领域。

费米父亲的一位同事发现费米头脑灵活,思维敏捷,在数学和自然科学方面有着非凡的才能。于是这位同事就有意识地培养费米,把自己的藏书,循序渐进地借给费米,使他一步一步地打下了牢固的基础。从那时起,费米就立下了要当一个物理学家的志向。

费米17岁考入比萨大学师范学院。在比萨大学学习期间,费米每次走过那个世界闻名的斜塔时,都要肃然起敬,伫立片刻。这个伽利略当年生活过的地方,处处给他以科学的召唤。费米自信,伽利略的故乡在物理研究方面不该落在英、法、德等国的后面。费米在不满21岁时,获得比萨大学物理学博士学位。1927年,罗马大学物理实验室主任柯比诺认定费米就是复兴意大利物理的希望,他专门在罗马设了理论物理学讲座,聘请费米任首席教授。

后来,费米和他的学生罗拉相爱。罗拉是一位有着犹太血统的可爱姑娘,她佩服费米的渊博知识和自信心。他们结婚后,一切家务由罗拉照料,费米消除了后顾之忧,更专心于他的科学研究。

意大利法西斯主义崛起后,开始了排斥犹太人的运动,费米一家受到了严重的威胁。此刻,费米再也无心去思考中子和原子核了,现在他满脑子想的是怎样才能生存下去。1938年12月,费米前往斯德哥尔摩接受诺贝尔奖,此后就再没有返回意大利。1939年,费米和罗拉逃到了美国。哥伦比亚大学主动为他提供职位。1944年,费米入籍美国。

费米发现链式反应后,敏锐地意识到其在军事上的重大意义。原子核释放的超级能量,不但可以给这个能源日益缺乏的世界带来光明,而且可能把人类推向灾难的深渊。

费米起草了一封给罗斯福总统的信,并获得了爱因斯坦的签名,敦促美国筹划研制原子弹的工程计划。这个建议被罗斯福所采纳,并且把研制原子弹的计划称为“曼哈顿工程计划”,由费米着手领导建设第一座核反应堆。

二战结束后,费米在芝加哥大学任教授。1954年11月29日,费米病逝于芝加哥,终年53岁。100号化学元素镄就是为纪念他而命名的。

科研成果

费米在物理学理论研究方面取得的突出成果在于:提出费米-狄拉克统计理论、电弱统一理论,建立托马斯-费米模型。

1926年初,费米根据泡利不相容原理,提出了电子应服从统计规律。这个统计规律也适用于服从不相容原理的其他粒子,如质子、中子,这对于理解物质的结构及其性质有很大的重要性。几个月以后,狄拉克独立地提出了相同的理论。因此后来称为由费米和狄拉克所提出的处理服从不相容原理的全同粒子的统计方法为“费米-狄拉克统计”。

1927年冬,费米根据费米-狄拉克统计原理建立了一个原子结构的模型理论。在这以前不到一年,英国的托马斯曾提出过相同的理论。但当时费米并不知道托马斯的工作,他们都是各自独立进行的;因此后来这一原子结构的模型理论被称为“托马斯-费米模型”。

为了解释β衰变过程中电子能量连续分布的现象,泡利于1930年提了中微子假说(1933年正式发表)。当时泡利以为这一假说不会被人认真对待,一直没有公开发表。但费米却认真接受了中微子假说,结合海森伯在1932年提出的β衰变就是原子核内一个中子放出一个电子变为一个质子的过程这个设想,于 1933年提出了β衰变理论,成功地解释了β衰变现象的许多特点。这些研究理论与电磁相互作用理论相结合,演化成为电弱统一理论。因此费米被认为是这一理论的创始人。

在实验物理方面,费米同样做出了重要贡献。1934年初,约里奥·居里夫妇用a粒子轰击原子核产生人工放射性元素之后,费米就想到可以用中子轰击原子核产生人工放射性元素。他和他的助手用中子照射了几乎所有的化学元素,在短短几个月中就发现了60多种新的人工放射性核素。费米还发现,就产生放射性的效率而言,对许多元素用慢中子照射比用快中子照射更为有效。这对以后发展原子能的研究有重要意义。由于中子核反应的发现,费米获得1938年诺贝尔物理学奖。

费米最突出的贡献在于领导建立首座可控原子核裂变反应堆。在他的领导下,他和助手们于1942年12月2日在芝加哥大学建成世界上第一座可控原子核裂变链式反应堆,使它达到临界状态,产生可控的核变链式反应。这一成就是原子能时代的一个重要里程碑。

此外,在芝加哥大学的同步回旋加速器建成以后,费米和他的小组还发现了第一个核子共振态。

影响评述

费米是2 0世纪最伟大的科学家之一,又是在理论和实验双方面都出类拔萃的几位科学家之一。他在一生中写出过250多篇科学论文。他被人们称为“原子弹之父”,他的发现将人类带入了“原子时代”。

费米的主要贡献在于他在发明核反应堆中所起的重要作用。他最先对有关方面的基础理论做出了重大的贡献,随后又亲自指挥第一座核反应堆的设计和建造。自1945年以后,原子武器并没有直接用于战争,而是建造了许多核反应堆,为和平事业提供能源。在将来,反应堆可能会是更重要的能源。此外,有些反应堆用来生产所需的放射性同位素,用于医学和科研;反应堆还是凶多吉少的钚源,钚是一种可用来制造原子武器的物质。人们担心核反应堆可能会给人类造成大灾难,但是人们都普遍认为它是一项举足轻重的发明。不管是凶是吉,费米的发现在未来的年代会对世界产生巨大的影响。