費米(1)〈原子能之父〉
圖1:費米
一、 前言
1938年,哈恩發現鈾原子被中子撞擊時,會分裂變成大小不等的二半,並放出巨大的能量,稱為「核分裂」。
費米根據這項發現,於1942年成功地製造出第一座以核分裂的連鎖反應,產生巨大能量的原子反應爐。
原子核分裂所產生的巨大能量,由二次大戰時,投擲在廣島與長崎的原子彈中獲得證實。1945年,美國分別投在廣島與長崎的兩顆原子彈.使這兩個城市幾乎全毀,並奪走無數人的生命。
目前原子能應用最廣的是核能發電,許多天然能源較缺乏的國家,都積極推廣核能發電。此外,利用原子爐為動力的核能引擎也是另一個研究方向。今日的核子潛艇、核子航空母艦都是。
費米除了在原子能有極大貢獻外,今日,理論物理學和實驗物理學幾乎已完全分了家。但兼具這兩種物理學而且登峰造極的最後一位物理學家,可以說就是費米。
二、費米出生
1901年9月29日,費米(Enrico Fermi)出生於義大利首都羅馬,父親阿爾貝托‧費米( Alberto Fermi)是鐵道部督察室的處長,母親愛達‧迪‧嘉蒂斯(Ida de Gattis),是一位小學老師。他排行老三,上有一個哥哥和一個姊姊。他姊姊,瑪麗亞(Maria),比他大兩歲,哥哥,朱利奧(Giulio),比她大一歲。
他和哥哥被送到鄉下給奶媽撫養,而恩里科‧費米在二歲半時才回羅馬老家。
雖然恩里克出生於意大利羅馬天主教的家庭,他的父母不很熱心宗教,他父親的來自皮亞琴察(Piacenza),皮亞琴察是意大利北部的一座城市,而他的母親的家庭來自巴里(Bari),他的受洗是祖父母的心願。不過,當費米長到成年,他卻成為一個“不可知論者”( agnostic)。
三、 進小學
費米在6歲時進小學,在兒童時,他的哥哥朱利奧是玩伴。他們從小便是形影不離的伙伴,由於志同道合,把大部分的時間用在製造電力發動機和飛機模型上面,對學校裡的功課也非常的用功。他表現非凡的才能,特別是在數學,在十歲時讓人匪夷所思他已經知道x2 + y2 = r2代表一個圓。
四、 進文科中學及高中
當費米十歲時,他小學畢業,進入文科中學讀5年,然後到高級中學讀3年,準備進入大學,這二個學校所教的都是一般中學所該讀的,沒有特別的地方。因此費米自學了解微積分、理論力學、向量分析,這時他的物理知識已超越老師,數學更是無所不知的神童。
可是,悲慘的事故卻突然降臨在這個幸福的家庭裡,1915年,當費米十四歲時,哥哥朱利奧因喉瘡而接受手術,結果不幸死亡。這件事給他一家人的打擊太大了,尤其是對費米的母親而言,痛失了最疼愛的孩子。而費米在哥哥死後,比從前更沈默寡言,把悲痛化為力量,更加努力讀書,將他和哥哥間的情誼長存於他的腦海中。
費米物理學的研究的一來源是在羅馬鮮花廣場看到一本書,這本900頁的書叫物理數學原本(Elementorum physicae mathematicae) ,從1840年以來是耶穌會神父安德烈‧卡拉法(Andrea Caraffa )用拉丁文寫的,卡拉法是羅馬學院的教授。它涵蓋了數學、古典力學、天文學、光學,和聲學。
不久,費米認識了志同道合的少年恩里科‧佩西科(Enrico Persico),佩西科是費米哥哥的同學,二人一起研究科學項目,諸如製造陀螺儀和測量地球磁場,佩西科後來也成為理論物理學教授。
這一年,費米在物理的興趣進一步受他父親的同事阿道夫‧阿米得 (Adolfo Amidei)的鼓勵,他給他幾本高深的物理和數學的書,他閱讀的速度很快,馬上融入了書本。