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21歲博士畢業!他在獲得諾獎後,又帶出多位諾獎得主

2024-03-03科學

恩裏科·費米(Enrico Fermi,1901-1954)被許多人譽為最後一位理論和實驗兩方面成就都達到一流水準的物理學家,已有很多紀念和講述費米的文章和書籍。本文作者最近有幸參加「高山科學經典閱讀」活動,為此梳理了有關恩裏科·費米的文章和書籍的內容、觀點,對於費米成長之路做一點兒個人解讀。

恩裏科·費米當然屬於天分很高的人。不過,即使是天分很高的人成人後如願地成為社會某方面傑出人才的比例其實並不是很高的;否則,在中國、印度這樣的人口大國豈不是英傑遍地?因此,解讀恩裏科·費米的成才歷程,或許對於年輕人成長具有一定參考價值。

本文分從費米得到前輩和同代人的幫助、合適的時勢、良好品德、健康體能幾方面解讀費米成長之路。

撰文 | 趙玉民

貴人加持

圖片源自網路

恩裏科·費米出生於義大利的中產階級家庭。他的父親在年輕時開始受雇於義大利北部鐵路公司,後來成為鐵路系統的公務員,他的母親是一位小學教師。費米生於1901年9月29日,因為他的母親伊達在費米出生後要繼續教書,就把他寄養在一個農場家庭。這導致費米的個性自立、冷靜、克制、從不抱怨。

1914年10月,艾爾貝托·費米同一個辦公室的同事,阿道夫·阿米代伊 (Adolfo Amidei,工程師,生卒年未詳) 發現費米對於數學有興趣, 於是借了一本幾何書給他。費米很快解出了書裏的問題,有些題目甚至連阿米代伊也沒有解出來。費米這方面的才能從來沒有人發現過,在學校裏老師完全不知道,他的父母也不知道。那時費米已經14歲了,在今天的中國相當於初中畢業的年齡,而在中國初中生中幾何題做得好的學生可以說很多很多。

不過,這個階段的費米開始了求知欲爆發的歲月,他天分高也主要體現在這方面。這一點與現在許多中學生的情況就有所不同了。一方面,費米繼續向阿米代伊借書學習,另一方面他還和他哥哥 (朱利奧·費米) 的同學恩裏科·佩爾西科 (1900.08.09-1969.06.17,義大利著名物理學家) 一起在羅馬廣場的舊書攤淘書。在那裏,費米淘到了一本真正的物理課本和一套900頁二卷的數學物理基礎;這本數學物理基礎的作者是19世紀三十年代的神父 (Andrea Caraffa,生卒年未詳;編者註:根據義大利語wiki,生卒年為1789-1845) ,書中主要關註天體動力學和波動力學,後來又找到一本五千頁的百科全書式的物理學專著,由俄國物理學家奧列斯特·赫沃爾松 (Orest Kvholson,生卒年未詳;編者註:根據俄語wiki,Оре́ст Дани́лович Хво́льсон生卒年為1852.11.22-1934.5.11) 寫的法文版。透過自學這些書,費米打下了很好的數學和物理基礎。

應該說明的是,費米從那時候開始做筆記,這些筆記跟隨了他一輩子。特別值得註意的是,那時他只有十多歲,就養成了很好的自學習慣;費米做筆記,不是把習題和解答抄一遍,而是充分理解後歸納總結。

在1915年費米高中畢業,又是阿米代伊鼓勵和幫助費米說服家人到披薩高等師範學校讀書。從這個意義上說,阿米代伊是費米在學習起步上的第一個導師,他不僅發現費米的天分,而且對費米的成長起了很大的助力。費米參加高考時的主考官羅馬大學教授皮塔雷利 (Giulio Pittarelli,1852.02.03-1934.03.02,數學家) 在入學考試結束後 (1918年) ,確認費米確實懂得他考試中寫下的東西,告訴他從來沒有一個學生這麽優秀。這對於費米自信心也是很大的鼓勵。

費米的博士指導教師路易吉·普錢蒂 (Luigi Puccianti,1875.06.11 – 1952.06.09,物理學家) 是一個看起來懶散的人,他很聰明,年紀不大就拿到了教授職位。當時義大利的物理學比較落後,普錢蒂自覺很難走得更遠,因此也就有點躺平的心態。他自己說,他那時沒有能力教費米新知識,但是從來沒有嫉妒費米,他感激費米選擇物理、而不是數學作為職業道路。普錢蒂還經常要求費米講講現代物理中他認為難懂的概念和問題。他把實驗室和資料室的鑰匙全部給了費米,任由費米和他的同學佛朗哥·拉塞蒂 (Franco Rasetti) 等人折騰。

在學期間,費米自主性很強,他自學了龐加萊【混沌理論】、索末菲【原子結構和光譜線】、拉塞福【放射性物質及其放射線】,花時間查閱德文【物理學雜誌】。他發表兩篇理論方面的文章,一篇是廣義相對論方面,費米把廣義相對論運用到重力對於運動帶電粒子的影響,發明了「費米座標系」;另一篇是關於X射線,用義大利語發表在【新試金石(Il Nuovo Cimento)】。費米的博士論文是研究X射線;後來研究費米的人尋找這篇論文,直到1990年才發現這篇論文錯誤地歸檔到泰爾尼 (Terni) 的名下。普錢蒂確實沒有給與費米許多直接助力,然而在那樣的條件和環境下,大約也是他能做到的最好情況了。

1922年對於費米是一個新的分水嶺。費米有幸結識了物理學家、政治家奧爾索·馬利奧·科爾比諾 (Orso Mario Corbino, 1876.04.30-1937.01.23) 。科爾比諾也一度 (費米取得博士學位後到1936年科爾比諾去世前) 是費米在義大利最重要的保護傘和指路明燈,是費米科學人生中重要的貴人。費米畢業後,科爾比諾為費米找國外訪學的職位、找永久性的教授職位等,後來經過各種手段提升費米的職位,為他做廣告招到很好的學生,是費米在義大利學習和工作期間的精神導師。

如果說年輕的費米具有一匹千裏馬的潛質,那麽他是在眾多伯樂們 (阿米代伊、普錢蒂、科爾比諾) 的幫助下成為一匹千裏馬的,其中最重要的當然是科爾比諾。認識到某人具有千裏馬的潛力並不難,難的是把千裏馬培養出來。或許這就是韓愈【馬說】中的意思,「千裏馬常有,而伯樂不常有」。真正的伯樂不是對著某個青少年說,哎呀,小夥子啊,你不錯呀,將來一定如何如何,而是要一步一步把他引導到很高的水平,這才是真正的伯樂。

費米的成長也不例外,他也是靠伯樂們接力愛護和培養出來的。沒有這些老師們的引導、寬容和大力幫助,天才很容易消沈。「食不飽,力不足,才美不外見,且欲與常馬等不可得,安求其能千裏也?」我的一位同學現在是高中老師,在很多年前曾對我說:培養一個人很難,而毀掉一個人太容易、甚至一個眼神就夠了。如果真是這樣,那麽現實中該有多少天才會無生息地自消自滅!常言道,百年樹人,人才培養和成長由此可見其難,人才也要在環境的寬容和呵護下才能成長起來。

同行同道者

圖片源自網路

任何一個事業都是眾人拾柴火焰高,獨行速而眾行遠,人才的成長也是如此。很難想象,一個人沒有同行同道者而能在某個方面取得重大成就。

費米在成長過程中一直有同行同道者,這些同道者伴隨他的學術成長歷程。費米在十五歲時遇到了他哥哥的同學恩裏科·佩爾西科,他是費米的終身好友,他們兩位也是義大利前二位理論物理學教授。他剛上大學不久,遇到了佛朗哥·拉塞蒂,費米大學時經常去他家裏蹭飯,一起爬山。拉塞蒂後來成為知名物理學家、古生物學家、植物學家,是著名的通才。從1919年起,他是費米的同學和終生朋友。1927年之後,費米招收了埃米利奧·塞格雷 (Emilio Segrè,1905.02.01-1989.04.22,諾貝爾物理獎獲得者) 、愛德華多·阿馬爾迪 (Edoardo Amaldi,1908.09.05-1989.12.05,義大利核物理研究所的創始人之一) 、埃托雷-馬約拉納 (Ettore Majorana, 1906.08.05-1938.03.25[失蹤];也說他在1959年前後去世,著名理論物理學家) 等研究生,這些人後來成長為費米的左膀右臂,或者國際著名學者。

本文不一一地介紹費米成長過程中的這些同道者,讀者們可以去在網上找這些人的簡歷。總之,這些同道者與費米在工作學習過程中相互促進、共同成長。毫無疑問,這些朋友、同學和學生對於費米的成長絕非可有可無的背景板;這些朋友在費米被授予諾貝爾物理獎之前,實際上是十分必要的,沒有這些同道者在不同時期、不同問題上對於費米的激勵、啟發、幫助、討論、合作,費米也難以取得那麽多重大成就。正所謂一花獨放不是春,百花齊放春滿園。

在費米這些義大利年齡相近的學生和合作者中,拉塞蒂本來的專業是工程學,是費米改變了他的生活軌跡,使拉塞蒂相信物理學是非常有意思的專業。而塞格雷到費米研究組則源於他與拉塞蒂的爬山活動——拉塞蒂告訴塞格雷,他不久將在義大利開一個物理學會議,紀念亞歷山德羅·伏特逝世100周年,會上有世界上最傑出的物理學家出席。能見到這些巨星泰鬥們的想法讓塞格雷認為,他跟著拉塞蒂、拉塞蒂跟著費米,就可以有機會參加一些著名講座,因此就看到了在費米和拉塞蒂門下學習物理的美好前景。

阿馬爾迪加入隊伍的起因部份來自於家庭聚會,阿馬爾迪的父親是羅馬大學的著名數學家,他們數學家有一個「圈子」,費米夫人 (蘿拉,Laura Capon Fermi, 1907.06.16-1977.12.26) 一家與那個圈子關系很親密,因此阿馬爾迪與費米有機會一起徒步等,彼時費米剛剛升任羅馬大學的教授,費米身上的無窮活力吸引了阿馬爾迪,他也像拉塞蒂一樣從工程學轉到物理學,加入費米研究組。

馬約拉納加入費米研究組則完全是受到塞格雷的感召。馬約拉納十分聰慧自律、同時又十分害羞甚至有些自卑,他也是讀工程學的,塞格雷拉他到費米研究組,他與費米簡單會面之後就立即決定轉系了。

那麽,為什麽那麽多工程系的頂尖學生都跑到費米那裏去了?我相信這其實也極大受益於前文提到的科爾比諾在課堂上的大力宣傳,他在上課時專門停下來、表情嚴肅地說,物理系不久就會來一位天資很高的年輕教授;如果誰有能力接受挑戰,那麽費米就可能邀請誰加入這個處於前沿的科學領域,這個領域發展極快。以科爾比諾那樣高的身份地位說這樣的話,對於成績頂尖又雄心勃勃的學生鼓動一定是非常大的。

社會和歷史視窗

費米有能力、有貴人相助、又有同行同道者,但是這不足以使得他成為舉世矚目的大學者。費米剛好處於那個革命時代,這對他最後成長為國際著名學者也是很重要的。費米出生在1901年9月,21歲就獲得了博士學位。那個年月量子力學尚未完整地建立起來,而核物理則處於即將發軔的時期,因此在科學研究方面機會比較多。這就好比現在中國人口有14億,而秦漢時間的人口基數只有千萬量級卻出現秦皇漢武這樣的政治家,白起、韓信、衛青、霍去病那樣名垂青史的軍事家。這不是說如今在世之人教養不夠、沒有能力或氣魄,而是時勢使然。

費米在理論上第一個重要工作是在1926年。他讀過沃夫岡·包立關於「不相容原理」的論文後茅塞頓開,立即意識到包立不相容原理的一個創新套用是統計物理,例如電子瓦斯。電子瓦斯可以是金屬良導體內自由運動的電子,這些電子的能量分布受到不相容原理的約束,由此可以理解很多現象,如導體和絕緣體的區別、白矮星的穩定線等。因為這個貢獻,後來許多科學詞匯以費米命名,如自旋為半整數的粒子稱為費米子、費米子滿足的統計規律稱為費米統計、許多費米子堆積起來成為費米海、費米海的邊界稱為費米面、費米海中費米子的最大能量稱為費米能。如果他不是出生在那個年代並處於創造力的高峰年月,這個成就一定會另有他屬。

在1930年,很多人都意識到對於原子核的研究是彼時真正的科學前沿,而且是恰逢其時。例如費米在義大利的「保護傘」科爾比諾在1929年的公開談話時說:在明天的物理學中對於原子核的研究才是真正的陣地。沒有理論物理學的最新知識、沒有大型實驗裝置,就像現代戰爭中想要取得勝利卻沒有飛機大炮一樣。與此相應,費米考慮原子核結構和beta衰變各種可能性。那時費米已經有了很好的班底和一些"家底",在1931年還召開了一周的國際會議討論這些問題,希望跟得上國際在這方面的進展。這次會議在義大利皇家學院舉辦,聚集了國際上許多大專家,墨索裏尼出席了10月11日的首次會議,受到媒體普遍報道。這次會議後,阿馬爾迪和費米著手制造各種所需的實驗裝置。在1932年1月約裏奧·居禮夫婦關於alpha粒子轟擊鈹後產生一種放射線、這種放射線轟擊到石蠟後產生大量質子實驗結果的物理解釋是gamma光子,質子被打出來是康普頓 (Arthur Holly Compton, 1892.09.10-1962.03.15,美國物理學家1892 – March 15, 1962) 效應。當時對此質疑並立即實驗的是拉塞福和查德威克,一個月後查德威克宣布發現了中子;與此同時對此質疑的就是費米研究組的馬約拉納,他對周圍同伴們說:「他們什麽都沒有搞懂,這個結果很可能是由於質子受到一種很重的、電中性粒子撞擊之後的反沖」。只是費米研究組沒有人在意馬約拉納的評論,而幾周之後中子就被發現了。可見,費米當時所處的年月正是核物理發端之時,而且他們已經有能力站在時代的浪尖之上。

在中子發現之後,原子核Beta衰變是一個顯而易見的課題,費米在1933年底參考電磁衰變影像,提出了著名的Beta衰變理論 (論文發表於1934年) 。微中子的科學名詞就是費米和阿馬爾迪在一起神侃時命名的。這也是費米作為理論物理學家最重要的代表作之一。1934年對於費米在實驗方面是一個「大年」,他利用中子作為炮彈誘發放射性,他在啟動這個方向後,認為是一個重要領域,隨即召集了拉塞蒂、阿馬爾迪、塞格雷,又找了一位防化專家,五個人分工明確,後面的系列文章基本是五個人按照姓氏筆畫排名的,據說那些文章也是最早出現的、由五個人姓名標示的物理學文章。他們五人姓名標示的第一篇文章就說已經合成出了超鈾元素,因此在當時轟動異常,新聞媒體甚至推測這種新元素或許應該用墨索裏尼 (Benito Amilcare Andrea Mussolini, 1883.07.29-1945.04.28,義大利法西斯獨裁者,1922-1943年任義大利總理) 命名 (Mussolinium) 。費米本人對合成超鈾元素的結果存有疑慮,為此寫信給【自然】期刊,說明這一情況;而研究組則夜以繼日反復檢查,經過幾個月的多次驗證,則宣布了這一結果的正確性。

圖片源自britannica.com

阿馬爾迪指導的一位學生在實驗中發現,當中子源-實驗靶確定而實驗桌面不同時,計數結果不同。對此,費米在1934年10月突發奇想,把石蠟 (又是石蠟) 放在中子源和實驗靶之間,發現計數器讀數提高了二個多量級,經過他快速而獨立的分析,提出中子被石蠟變慢而提高核反應率的思想;由此發明了慢中子技術;為此他們還申請了專利。

而到了1935年,費米研究組利用慢中子技術誘發的核反應 (實驗靶元素包括從輕到重幾乎每一種元素) 做了系統實驗研究,關於鈾的研究最細致,因為他們不久前聲稱產生了超鈾元素。哈恩 (Otto Hahn, 1979.03.08-1968.07.28,德國化學家) 、邁透納 (Lise Meitner, 1878.11.07-1968.10.27, 奧地利裔瑞典物理學家) 的實驗也證實了他們關於超鈾元素的結果,不久來自美國和歐洲其他實驗室的結果也支持費米研究組關於超鈾的發現,因此費米研究組的這個成果被學界主流所認可。這個重大進展為義大利爭了一口氣,許多人又一次開始操心費米等人所發現的超鈾元素應該取什麽名字了。

外部世界的變遷對於人的成長影響巨大,任何人都不是生活在真空中。1936年,費米在義大利的保護傘科爾比諾去世,對於費米在義大利的事業打擊很大。此前費米在實驗中之所以進展順利,與科爾比諾的支持是分不開的。當實驗室需要資金時,費米總能極快地得到幫助;當外部世界變化時,科爾比諾的呵護十分重要。科爾比諾的去世是費米在義大利的事業走向衰落的開始,他的實驗團隊也慢慢解散。而從二十年代初期義大利已經開始法西斯化,到了1938年,社會上反猶主義已經逐步蔓延。恰在這個關鍵階段,費米被宣布授予諾貝爾物理獎,費米和妻小經過周密籌劃,利用瑞典參加授獎儀式輾轉到了美國。

費米獲獎後不久,哈恩關於中子-鈾反應產物化學分析發現鋇元素、邁透納提出中子-鈾反應分裂物理影像後,人們才知道費米研究組關於超鈾元素合成的影像不正確。不過,那時費米已經頭上帶著諾貝爾物理獎得主的光環到了美國。實際上早在1935年,費米研究組在【英國皇家學會會刊】發表系列研究綜述成果時,伊達·諾達克 (Ida Noddack,1896.02.25-1978.09.24,德國化學家、物理學家) 就給出了費米實驗的另一種解釋,而且明確地說,費米研究組的關於超鈾結果可能是元素周期表很靠前、跟鈾相距甚遠的元素;不僅如此,諾達克還明確提出了分裂的概念,說費米等人的結果裏有鈾元素分裂產生的大碎片,因為費米研究組從鈾只對比了10個元素即到鉛為止 (諾達克的論文發表在德文期刊:Noddack, Ida[1934]. über das Element 93. Angewandte Chemie. 47(37): 653-655. 其中有一句英文轉譯為"it is conceivable that the nucleus breaks up into several large fragments, which would of course be isotopes of known elements but would not be neighbors of the irradiated element.") 當然,諾達克沒有任何理論分析支持她的假定,彼時也沒有物理理論能夠對此假定做出恰當解釋,所有的人都對於諾達克的文章選擇了忽略。當然,這就是生活,觀點正確的一方並不總是立即能得到支持,相反地,得到的反應往往是冷漠;現實生活與理想狀態可以是很脫節的。

費米科學人生中更輝煌的事業則是到了美國之後,他建立了世界上第一座可控的反應爐,深度參與美國的核計劃,因此在學界內外圈粉無數,被認為是彼時美國最偉大的科學家。而他攜家人能夠順利到達美國並迅速被美國學界認可,諾貝爾獎光環是很必要的。而他攜家遷徙的時間視窗很小很小,合理性不多;稍有不慎,他的妻子幾乎肯定會被反猶主義所裹挾喪命;費米的嶽父即使擁有十分顯赫的社會地位 (海軍上將) 尚不能幸免,況一小女子乎?諾貝爾獎授予費米,從很多角度來說,都是正面的,而且對於費米的職業生涯發展可謂雪中送碳、恰逢其時,只是授獎的理由不完全正確而已。

總而言之,所謂時勢造英雄,英雄創造歷史,費米是那個時代的英雄。在其他時代是不可能產生的。

德高自律

攝於40年代 源自:楊振寧九十自述:我的學習與研究經歷

費米並沒有很多豪言壯語存世,因此說費米德高似乎有點無厘頭。實際上,言教不如身教;費米是行動派,估計也懶得說那些事情。

費米從來不抱怨,如果出現問題就解決問題。這可能在他出生後被寄養在到農場家庭有關。因為他不抱怨,所以也就避免了許多人事方面的麻煩。但是,這並不意味著費米沒有受到人際交往的困擾。這可以從後與費米長期合作的利昂納·伍茲 (Leona Woods,1919.08.09-1986.11.10,美國物理學家) 這位年輕女同事的回憶看出。她說,費米影響她太多太多,不僅在學術方面,也包括生活哲學上,包括如何與人打交道、如何忍受周圍世界的輕蔑和羞辱。

可是,我們在任何一本有關費米的傳記裏都看不到有誰如何羞辱了費米,最多說他在哥廷根留學期間沒有受到很大重視,其他地方的東道主們似乎對於費米都是關愛有加。那麽,費米到底受過多少輕蔑?他有印象深刻的心理經歷嗎?一定有的!連唐太宗李世民都會受氣,何況一個學者呢?只是當事人不提,誰也不知道。那些事情過去就過去了。所謂小事化了、一了百了;而小不忍則亂大謀,古今如此。但是道理說起來容易,做起來很難。這就是費米的為人修養。

費米不參與政治,特別是他在美國生活的時期,如果有人與費米談論政治,費米就保持沈默,絕不站隊或妄加評論。這或許與他的義大利裔身份有關,不過他一輩子在人際關系上可以說是十分幹凈的,在這個意義上說,他是一個趨於聖境的人。當時費米有許多同事在科學和政治之間來去自由,而費米從來只關註技術事務。但是,當同事歐本海默遭遇到政治迫害時,費米又具有深切的同情同理心,在聽證會上旗幟鮮明為歐本海默辯護。

費米是義大利裔美國人,與中國文化沒有什麽關聯,不過他很具有中國文人的名士風度。他在大事發生時那種寧靜是發自內心的。有兩個例項說明他在這方面的修養,一個例子是在他主導建造的人類第一座可控反應爐,「在大功告成的這一刻,他的臉上沒有興高采烈的表情。實驗結果和預期一模一樣,費米的頭腦保持著冷靜、鎮定,沒有停留在剛剛達到的重大成就上,而是在為工作的下一個緊要階段運籌帷幄了 (諾貝爾物理獎獲得者康普頓的回憶) 」。「大家越來越感到膽戰心驚,費米倒是一如既往,保持著靜如止水的樣子」 (吉諾·塞格雷、貝蒂娜、赫爾林著,舍其譯,【恩裏科·費米傳:原子時代的誕生】,湖南科技出版社,第 159頁) 。

另一個例子是他直面生死的態度,因為人事之大,莫過生死。費米在歲月的黃金時間 (54歲) 時身患胃癌離世。在離世不久前,天體物理學家蘇布拉馬尼安·錢德拉塞卡 (Subrahmanyan Chandrasekhar,1910.10.19-1995.08.21,諾貝爾物理獎獲得者) 來看望費米,他還有心和錢德拉開玩笑:「告訴我,錢德拉,等我死了我會變成一頭大象再回來嗎?」而物理學家默裏·蓋爾曼 (Murray Gell-Mann, 1929.09.15-2019.05.24) 和楊振寧 (1922.10.01-,諾貝爾物理獎獲得者) 來看望費米時,根據楊振寧的回憶,「蓋爾曼和我被他純粹的軍心和他對物理學的摯愛徹底征服了。有那麽些時候,我們甚至不敢看他的臉。」 在生命的最後階段,斯塔尼斯拉夫·烏拉姆探望費米時,對於費米寬恕的能力、超人般的寧靜和坦然深感驚訝。

從這兩個例項上看,費米處變不驚、榮辱不驚,常人難以企及,確實有東晉名士的風度。

健康運動

費米的體能很好,熱愛運動。年輕時喜歡徒步爬山、遊泳、網球。這幾項運動中估計只有徒步一項他最擅長、最合格,當時所有年輕人包括他們的父母都很信任費米,認為他在遠足方面所有的決定都正確。他選擇當天的路線,確認所有人都帶上了所需東西,確保年幼者不要背包太重,而且沖鋒在前,對於每一個需要者施以援手。

其他幾項運動就不好說了。費米的年代不像如今,他在青年成長階段沒有機會學習正確的遊泳姿態,他的姿態為狗刨式,不太中看。可是那些自認為遊泳不錯的人,體能遠遠趕不上費米,勉強遊到對岸就沒有力氣了,費米則不休息地遊了一個來回。

而關於費米在業余時間網球運動的描述則有很生動的描述,在【恩裏科·費米傳:原子時代的誕生】書中第220頁-221頁寫道,「他參加學生們的戶外活動、體育運動,展現出可觀的耐力和廣為人知的好勝心。這位義大利人五短身材,姿態遠遠談不上優雅,卻被大家看作氣勢洶洶的網球運動員,會在正午大太陽底下奔跑擊球,直到把每一位對手打趴下為止」。

毫無疑問,這些體育運動帶來的體能是費米事業成功的重要保障。沒有極其充沛的體能,是完全不可能從事如此繁重、繁雜的腦力和體力工作的。

小結

從本文關於費米成長之路的討論可以知道,一個著名科學家成長是非常不容易的。需要說明的是,本文目的不是全面評述費米。我們都知道,費米是二十世紀在多個方面取得重大成就的物理學家,他本人的物理理論和實驗水平都是一流的,而且他指導的學生有多位獲得諾貝爾物理獎,還有不少人因為受他的直接影響或直接啟發做出的成果也被授予諾貝爾物理學獎。他還是一個非常好的教師,他講課的筆記後來再版多次,深受學生歡迎。本文僅討論費米成才之路對於後人成長可能的啟發,沒有刻意追求面面俱到;全面了解費米,還是閱讀關於費米的傳記。

費米不是完人,世界上也永遠沒有完人,而費米在50多年的生命歷程卻綻放異彩,為世界科學界內外所推崇。他是一個偉大的、在科學史上的標桿性人物。一方面,他屬於物理學革命的那個時代,另一方面,費米成長之路依然有許多後人可以借鑒和參考的地方。費米熱愛生活和體育運動、勤奮好學、為人可靠、精力充沛;而榮辱不驚、處變不驚、從不嘩眾取寵,則是常人難以達到的高度。

同時,我們也要看到,除了具有很高的天分之外,費米在不同時期、特別是在三十歲之前的各關鍵階段,都遇到了外界的幫助。而沒有這些伯樂相助,費米即使不被埋沒也難有很大成就。這些伯樂不僅慧眼識才,還在必要時及時幫助了費米。此外,費米在羅馬招收到一流學生 (在某種意義上是科爾比諾富有煽動性的廣告,促使那些一流學生從工程學陸續轉投到費米麾下) ,這些學生和合作者對於他在核物理研究方面助力極大。

當然,時勢對於科研也很重要;一個領域處於科學革命時期,進入該領域做出重大貢獻的可能性就比較大,而在一個科學領域發展比較平穩的時期,一流學者往往只能做出二流、三流的貢獻,而這方面其實在科學界已有許多經驗教訓可循。

總之,費米是二十世紀最偉大的物理學家之一,他成才之路上許多經歷值得後學們結合具體現實,借鑒於個人的發展。在處處講究「從零到一」創新的今日中國,希望有所作為的年輕人如果能以拿來主義的態度從費米身上吸取一些經驗,或許在成長之路上有所助益。

本文是作者在2023年12月上旬與中國科學院自然科學史研究所方在慶研究員合作參加「高山經典閱讀」講座時的部份心得,請大方之家指正。

Ps: 在歐美早期女性參加科研是很弱勢的。雖然有居禮夫人的好例項,但是在絕大多數情況下女性物理學工作者受到許多歧視,如本文提到的利澤·邁透納、伊達·諾達克,以及諾貝爾物理學獎獲得者邁耶夫人 (Maria Geoppert Mayer) ,她們都是一流學者,但在不同時期部份地因為性別原因曾明顯地受到不公正對待。現在歐美和中國的情況已經進步多了,但是又出現了另一種情況:因為工作辛勞,而家庭生活中女性需要付出更多精力,所以女物理學家數量比較少。在國內評人才計畫時同等條件下往往女性優先;即使如此,女物理學家人數還是少。而在初中和高中階段,女學生各方面相對自律,因此理科的書面考試成績平均而言又可能稍優於 (或不亞於) 同齡男學生。這是一個有趣的現實。

本文經授權轉載自微信公眾號「現代物理知識雜誌」,編輯 :花明。原文刊於趙玉民科學網部落格,標題為【費米的成才之路】,連結地址:https://blog.sciencenet.cn/blog-3404169-1420076.html,

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