恩里科·费米1901—1954

费米在统计力学领域做出了他第一个重大理论贡献。物理学家沃尔夫冈·泡利1925年提出了泡利不相容原理。费米依据这一原理对于理想气体系统进行了分析，所得到的统计形式现在通常称作费米-狄拉克统计。现在，人们将遵守不相容原理的粒子称为“费米子”。之后，泡利又对β衰变进行了分析。为使这一衰变过程能量守恒，泡利假设在产生电子时同时会产生一种电中性的粒子。这种粒子当时尚未观测到。费米对于这一粒子的性质进行了分析，得出了它的理论模型，并将其称为“中微子”。他对β衰变进行理论分析而得到的理论模型后来被物理学家称作“费米相互作用”。这一理论后来发展为弱相互作用理论。弱相互作用是四种基本相互作用之一。费米还对由中子诱发的感生放射进行了实验研究。他发现慢中子要比快中子易于俘获，并推导出费米寿命方程来描述这一放射过程。在用慢中子对钍核以及铀核进行轰击后，他认为他得到了新的元素。尽管他因为这一发现而获得了诺贝尔物理学奖，但这些元素后来被发现只是核裂变产物。

费米1938年逃离意大利，以避免他的夫人劳拉因为犹太裔出身而受到新通过的意大利种族法波及。他移民至美国，并在第二次世界大战期间参与曼哈顿计划。费米领导了他的团队设计并建造了芝加哥1号堆。这个反应堆1942年12月2日进行了临界试验，完成了首次人工自持续链式反应。他之后着手建造位于田纳西州橡树岭的X-10石墨反应堆和汉福德区的汉福德B反应堆。这两个反应堆先后于1943年和1944年进行了临界试验。他还领导了洛斯阿拉莫斯国家实验室的F部，致力于实现爱德华·泰勒设计的利用热核反应的“超级核弹”。1945年7月16日，费米参与了三位一体核试，并利用自己的方法估算了爆炸当量。

战后，费米参与了由罗伯特·奥本海默领导的一般顾问委员会，向美国原子能委员会提供核技术以及政策方面的建议。在得知苏联1949年8月完成了首亚原子弹爆炸试验后，费米从道德以及技术层面都极力反对发展氢弹。他1954年在奥本海默安全听证会上为奥本海默作证。但奥本海默最终仍是被剥夺了安全许可。费米对于粒子物理，特别是π介子以及μ子的相关理论，做出了重要贡献。他推测宇宙射线产生于星际空间中受磁场作用加速的物质。在他身后，有许许多多以他的名字命名的奖项、事物以及研究机构，其中包括：恩里科·费米奖、恩里科·费米研究所、费米国立加速器实验室、费米伽玛射线空间望远镜、恩里科·费米核电站以及元素镄。

早年

恩里科·费米在1901年9月29日诞生于罗马。他的父亲阿尔贝托·费米是意大利铁道部的部门负责人（意大利语：Capo Divisione），母亲伊达·德伽提丝是一名小学教员。他是家里第三个孩子，姐姐玛丽亚比他年长两岁，哥哥朱利奥比他年长一岁。兄弟二人出生后被送到乡下的乳母抚养，两岁半时恩里科回到家里。由于祖父母笃信天主教，恩里科在出生后依天主教教义接受了洗礼，但他和他的双亲一样并没有宗教信仰，并且一生信奉不可知论。恩里科年幼时与他的哥哥兴趣相投，他们一起制作电动机，并玩一些电动和机械玩具。1915年，朱利奥在进行咽喉脓肿手术的麻醉期间意外离世。

在罗马的鲜花广场附近的市集里，费米买到了一本《数学物理要旨》（拉丁语：Elementorum physicae mathematicae），这是他在物理学方面的启蒙教材之一。这本900余页的书是由耶稣会士安德烈亚·卡拉法神甫于1840年以拉丁语写成的。卡拉法神甫是罗马学院的教授，他在这本书里叙述了当时已知的数学、经典力学、天文学、光学以及声学等方面的知识。费米与同样对科学非常感兴趣的恩里科·珀西科非常要好，常常一起钻研科学。他们曾一起搭起了一架陀螺仪，还尝试准确测量地球引力所产生的加速度。

比萨生涯

1918年7月，费米高中毕业。由于设施以及教学等方面的优势，阿米代伊鼓励费米申请就读比萨高等师范学校。经历过丧子之痛的父母并不愿意他离家去比萨读书，更希望他读罗马大学，但最终他们还是同意了。学校为学生提供免费住宿等优待（这也是阿米代伊鼓励费米选择比萨高师的原因之一），但是入学考试异常严格，校方还要求撰写一篇以“声音的特性”为题的论文。当时年仅17岁的费米利用傅里叶分析方法求解了杆振动的波动方程，他在入学考试中名列第一。罗马大学的教授朱塞佩·皮塔雷利是考官之一，参与了对费米的面试。皮塔雷利对于费米的入学论文大加赞许，并认为他有成为伟大的科学家的潜质。

在比萨度过的几年里，费米与佛朗哥·拉塞蒂成为了推心置腹的好友，拉塞蒂后来成为费米一生的挚友以及学术上的合作者。费米在比萨时期的导师是物理学实验室主任路易吉·普钱蒂。普钱蒂认为自己对费米在物理学方面可能没有太多助益，反而会经常让费米教给他一些新知识。费米非常精通量子物理学，普钱蒂就让他组织相关的讨论班。在这几年中，费米还学习了张量分析。这种数学分析方法是由格雷戈里奥·里奇-库尔巴斯托罗和图利奥·列维-齐维塔引入的，对于广义相对论的数学表述非常重要。费米一开始主修数学，后来转作主修物理学。

任教罗马

意大利的教授席位归属是通过一个由教授组成的委员会依据各位申请者发表的著作评定产生的。费米曾申请过卡利亚里大学的数学物理学教授席位，并依靠乔瓦尼·乔治的支持以微弱优势当选。1926年，费米申请罗马大学的理论物理学教授席位。这是一个新设的教授席位，也是意大利国内首批理论物理学教授席位。它是在实验物理学教授奥尔索·马里奥·科尔比诺的呼吁下由意大利教育部设立的。科尔比诺是罗马大学物理研究所的主任，曾在墨索里尼内阁任要职。他担任了这个教授席位的遴选委员会的主席。他希望这个新席位可以提升意大利物理学的研究水准及声誉。这个席位共有三个候选人，费米、恩里科·珀西科以及阿尔多·蓬特雷莫利。委员会最终选中了费米。科尔比诺协助费米招募研究团队。佛朗哥·拉塞蒂立即加入了费米的团队，并被费米任命为助理。几位日后声名卓著的学生也加入了这个团队。这些学生包括爱德华多·阿马尔迪、布鲁诺·庞蒂科夫、埃托雷·马约拉纳以及埃米利奥·塞格雷。这些学生后来被叫作帕尼斯贝尔纳路上的少年。这个绰号来源于物理研究所所在的街道。

曼哈顿计划

逃离了纷争不断、即将面临巨变的欧洲，费米于1939年1月2日安全抵达纽约。他很快就受到了5个大学的邀请出任教授，并最终选择前往哥伦比亚大学。他曾在1936年暑期在这所大学做过讲座。1938年12月，他得知德国的化学家奥托·哈恩及弗里茨·施特拉斯曼在利用中子轰击铀原子的产物中发现了元素钡。1939年，莉泽·迈特纳与她的外甥奥托·弗里施将这一现象归结为铀核发生了核裂变，并在该年1月13日通过实验验证了这一点。迈特纳与弗里施对于哈恩与施特拉斯曼的发现给出解释，并且将这一成果告知尼尔斯·玻尔。玻尔将这一突破性的发现带过大西洋，途中分享给研究伙伴莱昂·罗森菲尔德。后来，罗森菲尔德在普林斯顿大学物理系的一次会议中透露了这一消息。当时参与会议的伊西多·拉比与威利斯·兰姆将这一消息带回了哥伦比亚大学。不过，事后各位当事人对于当时情景说法不一。拉比表示告知费米这一消息的人是他。但费米后来却表示告诉他消息的那个人是兰姆。他这样回忆当时的情形：

战后

二战末期，芝加哥大学开始转移核子研究焦点，从战争转为和平用途。1945年7月1日，费米被聘为芝加哥大学的教授。之后不久，“核子学术研究所”成立。同年12月31日，费米一家从洛斯阿拉莫斯回到了芝加哥。1946年7月1日，冶金实验室被升格为阿贡国家实验室。这也是自曼哈顿计划中衍生出来的第一个美国国家实验室。由于芝加哥和阿贡距离很近，因而费米可以在两地间轻松周转。在阿贡，他与利昂娜·马歇尔一起研究中子散射。他还帮助玛丽亚·梅耶深入理解自旋-轨道耦合。梅耶后来获得诺贝尔物理学奖的研究也是受这一点的启发。

1947年1月1日，曼哈顿计划正式被美国原子能委员会取代。费米在由奥本海默领导的原子能委员会一般顾问委员会中担任顾问。他每年还会在洛斯阿拉莫斯度过数周。在那里，他与尼古拉斯·梅特罗波利斯联合进行一些研究，并与约翰·冯·诺伊曼一起研究瑞利-泰勒不稳定性。

1949年8月，苏联首颗原子弹试爆成功。费米与拉比向原子能委员会提交了一篇措辞较为激烈的报告，从道德层面以及技术层面上强烈反对发展氢弹。但费米还是成为了洛斯阿拉莫斯氢弹研究团队的顾问。他与斯塔尼斯拉夫·乌拉姆合作计算得出泰勒模型中所需的氚的数量尽管大到惊人，但仍不能保证核聚变能够持续传递。

影响与荣誉

对于后世的影响

费米因为他的成就获得过许多荣誉，其中包括马泰乌奇奖章（1926年）、诺贝尔物理学奖（1938年）、休斯奖章（1942年）、富兰克林奖章（1947年）以及拉姆福德奖（1953年）。1946年，他还因对于曼哈顿计划做出的贡献而获得功绩勋章。1950年，费米被选为英国皇家学会的外籍会士。在被称为“意大利的先贤祠”的圣十字圣殿中也立有费米的纪念碑。1999年，费米又入选了《时代周刊》评选的“20世纪最具影响力的100个人”。费米被公认为20世纪少数几位在理论方面以及实验方面皆能称作佼佼者的物理学家之一。物理学史专家C·P·斯诺这样写道：“如果费米早生几年，也许发现原子核并发展出氢原子玻尔模型的人都将是费米。如果这听起来像是在夸张的话，那么费米所做过的一切就更不像是现实了。”

尤金·维格纳晚年时在自传中写道：“费米是我认识过的最伟大的人物之一... 费米的β衰变理论深深地启迪了我。在20世纪30年代中期，物理学上的大多数进展好像都或者来自在英国剑桥大学的查德威克（James Chadwick）的实验室，或者来自在罗马的费米实验室。... 费米期初是作为一名理论家工作的，但现在他却差不多总是呆在实验室里。... 是查德威克在1932年首次发现了中子。

所获专利

US Patent 2206634,“Process for the Production of Radioactive Substances”,发行于1940-07

US Patent 2836554,“Air Cooled Neutronic Reactor”,发行于1950-04

US Patent 2524379,“Neutron Velocity Selector”,发行于1950-10

US Patent 2852461,“Neutronic Reactor”,发行于1953-09

US Patent 2708656,“Neutronic Reactor”,发行于1955-05

US Patent 2768134,“Testing Material in a Neutronic Reactor”,发行于October 1956

US Patent 2780595,“Test Exponential Pile”,发行于1957-02

US Patent 2798847,“Method of Operating a Neutronic Reactor”,发行于1957-07