历史上最有影响的100人: 76.恩利克·费米皇牌天下

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摘要:  76.恩利克·费米 [美]迈克尔·H·哈特 著 苏世军 周宇 译 姓名:费米 国籍:美国 年代:1901-1954 职位:美籍意大利物理学家。 一、生平简介 费米,E.(Enrico Fermi 1901-1954)美籍意大利物

  76.恩利克·费米
[美]迈克尔·H·哈特 著 苏世军 周宇 译

皇牌天下投注网 1 姓名:费米 国籍:美国 年代:1901-1954 职位:美籍意大利物理学家。
一、生平简介
费米,E.(Enrico Fermi 1901-1954) 美籍意大利物理学家。1901年9月29日出生于罗马。1918年进入比萨大学,1922年得博士学位。继而去德国哥廷根大学随M·玻恩工作,后又去荷兰莱顿大学随P·厄任费斯脱工作。1924年回到意大利,在罗马大学任教,1925年到佛罗伦萨大学任讲师。1927年回罗马在帕尼斯佩纳大道的物理研究所工作,并在罗马大学担任第一任理论物理讲座。
1938年意大利颁布了法西斯的种族歧视法,由于费米的妻子是犹太血统,他于1938年11月利用去瑞典接受诺贝尔奖的机会,携带家眷离开意大利去美国,先在纽约哥伦比亚大学后在芝加哥大学任教。
费米于1929年被选为意大利皇家学会会员,1950年被选为英国皇家学会国外会员。为了纪念他所作出的贡献,原子序数为100的元素以他的姓氏命名为镄(ferium)。美国原子能委员会设立了费米奖金,1954年首次奖金授予他本人。
20世纪以来,物理学研究领域的广度和深度都发展得很快;很少有人能在几个领域都作出重要的贡献。可是费米对理论物理和实验物理都作出了重要的贡献,有些还是开创性的成就,这在20世纪是少见的。
1954年11月29日费米病逝于芝加哥。终年53岁。
二、科学成就
1.“费米—狄拉克统计”理论
1926年初,费米根据泡利不相容原理,提出电子应服从的统计规律。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,P.A.M.狄喇克独立地提出了相同的理论。因此后来称由费米和狄喇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-狄喇克统计”。
2.“托马斯-费米模型”的建立
1927年冬,费米根据费米-狄喇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L.H.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”。
3.“电弱统一理论”
为了解释β衰变过程中电子能量连续分布的现象,W.泡利于1930年提出中微子假说(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W.K.海森伯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。50年来,费米的β衰变理论有了不少发展,特别是在60年代末、70年代初,它已和电磁相互作用理论相结合,演化成为电弱统一理论。这一统计理论在低能弱相互作用现象中的等效形式仍与早年费米的β衰变理论的形式相同。因此一般都认为费米是弱相互作用理论的开创人。
4.实验物理学中成果丰硕,并获诺贝尔奖
在实验物理方面费米同样作出了重要的贡献。1934年初,约里奥-居里夫妇用α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。1934年秋,费米和他的合作者们还发现,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。
5.领导建立首座可控原子核裂变反应堆
1939年N.玻尔去美国时告诉他铀裂变的消息后,费米就着手探索核裂变链式反应的可能性。在他的领导下,他和助手们在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,产生可控的核裂变链式反应。这一成就是原子能时代的一个重要里程碑。随后费米参加了原子弹的研制工作,到美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯实验室任理事会委员。
6.为粒子物理学研究培育桃李
为了反对把原子能用于战争目的,费米于1946年初离职回到芝加哥大学任教,转入粒子物理这个新领域的研究。一批有为的青年慕名来到芝加哥大学,聚集在他的左右,其中如杨振宁、李政道、M.盖耳-曼和O.张伯伦等人,后来成为有重要贡献的物理学家。芝加哥大学的同步回旋加速器建成以后,费米和他的小组于1951年发现了第一个核子共振态。
三、趣闻轶事
1.实验物理与理论物理两栖的学者
在物理学史上,要给费米正确的评价,现在似乎还为时太早。他是二十世纪唯一擅长理论与实验的物理学家,是一位多学科性的学者。他总是摇摆于理论物理学与实验物理学之间,很方便地适应着变化中的需要。无论什么时候,只要看来没有进行令人感兴趣的实验的机会,恩里科就撤退到他的办公室里,一张又一张地写满了计算。他在家里显得全神贯注,一点也不注意家事,他在报纸边上潦草地写上各种令人费解的数字和符号:如果我要递给他一张草稿纸,他就以他自己并不是在做什么重要的事情为借口而拒绝接受。但是,只要他对一个实验研究有了一种想法,或者只要有人在设计和制造一种新仪器设备,他就任凭他的稿纸落满灰尘,而把他的全部时间都花在实验室里。”(引自《原子在我家中》)。

公元1901~公元1954

第一台核反应堆的设计师恩利克·费米于1901年出生在意大利罗马。读书时他是一个非常出类拔萃的学生,不满二十一岁就在比萨大学获得理学博士学位。二十六岁时他就在罗马大学当上了正教授。当时他已经发表了他的第一篇主要论文,论述了物理学中的一个深奥的分支,人称量子统计学。在这篇论文中,费米发展了量子统计学,用它来描述某类粒子大量聚集的行为,这类粒子人称费米子。由于电子、质子和中子──构成普通物质的三种“建筑材料”都是费米子,所以费米学说具有重要的科学意义。费米方程可以使我们更好地了解原子核、退化物质(诸如出现在某些种类星体内部的退化物质)的行为,以及金属的特性和行为── 一个有明显实际用途的课题。

1933年费米提出了β衰变(一种放射)学说,对当今物理学中的两个重要课题──中微子和弱相互作用首次作了定量分析。这类研究外行人不会真正懂得,费米成了世界上主要的物理学家之一。但是费米取得他最重大的成就的时机尚未到来。

1932年英国物理学家詹姆斯·查德威克发现了一种新的亚原子粒子──中子。从1954年起,费米就开始用中子轰击大多数已知的化学元素。他的实验表明许多种原子能够吸收中子,这样在原子核变化中产生的原子在很多情况下具有放射性。人们可能会猜想,如果中子的运动速度很快,它就能比较容易穿入原子核。但是费米的实验证明实际情形与此相反,如果首先让中子穿过石腊或水使之减速,那么就较容易被原子吸收。费米的这项发现在建造核反应堆中有着非常重要的应用。在核反应堆中用来使中子减速的物质叫做减速剂。

费米由于对中子吸收做了重要的研究,于1938年获得诺贝尔物理奖。但是就在这时他却在意大利遇到了麻烦。一是因为他的妻子是犹太人,意大利法西斯政府颁布出一套粗暴的反对犹太人的法律;二是因为费米强烈反对法西斯主义──墨索里尼独裁统治下的一种危险的态度。1938年12月他前往斯德哥尔摩接受诺贝尔奖,此后就没有返回意大利,而是去了纽约。哥伦比亚大学主动为他提供职位,并为自己的师资队伍中增添了一位世界上最伟大的科学家而感到自豪和骄傲。1944年费米加入美国籍。

在1939年初,据李泽·梅特纳、奥特·哈尔姆和弗里茨·斯特拉斯曼报导,中子被吸收后有时会引起铀原子裂变。这项报导发表后,和其他几位主要的物理学家一样,费米立即认识到一个裂变的铀原子可以释放出足够的中子来引起一项链式反应,而且还和另外几位物理学家一样,费米马上就预见到这样的链式反应可用于军事目的潜在性。1939年3月,费米与美国海军界接触,希望引起他们对发展原子武器的兴趣。但是直到几个月后阿尔伯特·爱因斯坦就此课题给罗斯福总统写了一封信以后,美国政府才对原子能给予重视。

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