美國芝加哥大學的校園裏,有一座廢棄不用的運動場。在運動場西看台的前麵外牆上,掛著一塊鏤花金屬匾,上麵用英文寫著:“1942年12月2日,人類在此實現了第一次自持鏈式反應,從而開始了受控的核能釋放。”
這是原子時代的出生證。
人類製成的第一座原子反應堆,是在這個運動場看台下麵的網球場中建造起來的。在這裏,科學家們第一次看到物質按照人類的意誌而穩定地產生出原子核內能量,費米就是這群科學家的領導人。
上述文字是費米夫人勞拉,在《原子在我家中》卷頭寫下的序言。意大利物理學家恩裏科·費米,是原子能利用的偉大拓荒者,他參加並主持了第一座原子反應堆的設計、建造和試驗工作,他在原子能理論和實驗兩個方麵,都取得了卓越的成就。
1901年9月29日,恩裏科·費米出生於意大利羅馬一個鐵路職員的家裏。費米開始懂得知識的年代,正是物理學從“經典”進入現代的歲月。普朗克在費米出生的前一年,就提出了量子論;費米4歲時,愛因斯坦發表了狹義相對論;10歲時,盧瑟福發現原子結構;11歲時,馮·勞厄實現X射線在晶體上的散射;12歲時,玻爾建立了量子軌道等原子結構理論。
這是現代物理學的青春時代,它一日千裏地發展著。每天每日都有新概念、新發現誕生。人們談論著物理學,仿佛除此之外沒有別的科學似的。
17歲時,費米取得了中學畢業文憑,他決心報考比薩大學的高等師範學院物理係。這是意大利一所著名的高級研究人才的搖籃。學費可以免繳,但必須通過競爭性極強的嚴格考試。費米在參加入學考試過程中,按照指定題目寫了一篇應試論文《聲音的特性》,他在論文一開頭,便應用了微分方程,這使比薩大學主考教師萬分驚訝。
在比薩大學,當時講授的物理學主要是經典物理牛頓力學和電磁學,沒有人能夠講授正在創建的量子力學。這時,費米輕易地掌握了經典物理學內容,而把主要時間用於現代物理學和純粹數學知識的擴展。在比薩,盡管費米還是物理學的後來人,但是已被人們認為是量子理論的權威,甚至教授們也向他請教現代物理學。最後,費米以成績優異的博士論文《倫琴射線的實驗研究》,榮獲比薩大學博士學位。年僅21歲的費米,成為意大利物理學界最年輕的物理學博士,也成了振興意大利物理學的希望之星。
在20世紀的前20年,人們在談論現代物理學時,幾乎忘記了意大利。那些令人眼花繚亂的物理學最新發現,沒有一項與意大利沾邊,意大利的發明家馬可尼發明的電報,還是在英倫三島上完成的,物理學史上的“伽利略—比薩時代”早已成為朦朧的過去。曾經產生過布魯諾、伽利略、托裏拆利等科學大師的意大利,真的絕望了嗎?物理學一度領先又再度落後的意大利,就沒有希望了嗎?
20世紀20年代,在羅馬科學界,頗具民族抱負的物理學家們正在思考著“意大利物理學的複興”。羅馬大學物理實驗中心主任考賓諾,就是這一思考的積極實踐者,他網羅人才,精心培養,期待著另一個伽利略的出現,重振意大利物理學界的雄風。
就在考賓諾為振興意大利物理學東奔西走時,費米已經在佛羅倫薩大學完成了衝擊物理學高蜂的準備工作。4年多的時間,費米發表了30篇論文,其中關於微觀粒子的統計規律等項,達到了當時歐美的領先水平。人們現在要跨入原子結構理論的大門,其中重要的任務之一,就是掌握25歲的費米得出的一整套計算,即“費米統計”。1926年3月6日,“費米統計”方法發表後,不少知名的物理學家(包括泡利和索末菲)及時加以推廣,使它在原子物理和核物理領域得到普遍應用,成為經典的理論。