他隨口一說就提出了難倒世人的「費米悖論」，隨手一撒紙片就能算出原子彈當量

銀河系中大概有2500億顆類似太陽的恆星

這樣的恆星周圍的行星總數更是不計其數

即使一顆行星能發展到人類文明的概率低到幾乎為零

但是基於如此龐大的星系基數，很多人都會板上釘釘地說

「宇宙那麼大，外星人肯定存在」

然後討論外星人的假說一個接著一個，興高采烈、眾說紛紜

圖：中間黃點為太陽在銀河系中的位置

然而此時一位科學家只用了一句話

就給這些對外星文明滿懷期待的人們當頭一盆冷水

他問：「Where are they?（他們在哪兒？）」

這就是著名的費米悖論的全部內容

它隱含的意思是，假設人類只要用100萬年的時間能飛到銀河中各個星系

那麼外星人只需要比人類早進化100萬年，現在就應該來到地球了

然而，迄今為止人類並未發現有任何外星人的蛛絲馬跡

在人類還沒發現外星文明之前，費米悖論都無法被打破

圖：印有費米名言的衣服 It is no good to try to stop knowledge from going forward

Ignorance is never better than knowledge——Enrico Fermi

然而提出這個問題的費米卻不是天文學家，更沒涉足過外星文明研究領域

他是一名物理學家，名叫恩利克·費米

但凡提起費米二字，很多人腦海中第一個想的都不是費米這個人

反而是類似費米悖論、費米黃金定則、費米子、費米面、費米液體、費米伽馬射線探測器、費米實驗室、費米常數、費米—狄拉克方程，托馬斯—費米模型等用他名字命名的事物

圖：費米

那究竟費米是哪位？

恩利克·費米是被稱為能與愛因斯坦比肩的20世紀最後的全才物理學家

一生中共發表過250篇涵蓋多個領域的高質量論文

他不但因為發現慢中子效應獲得了1938年的諾貝爾物理學獎

還建成了世界上第一座核反應堆，使人類正式踏入原子能的時代

此外他還是曼哈頓原子彈計劃中重要的領導人物

第一位華人諾貝爾得主楊振寧和李政道，還曾為「誰才是費米的學生」這個問題大動干戈

在《李政道傳》中多次暗示李政道才是費米的博士生，而楊振寧不是

而楊振寧之後對此回應說，我確實不是費米的博士研究生，但我才是費米的得意學生，因為在費米教過的學生中，只有我和他聯名發表過理論物理論文

圖：恩利克·費米

1901年，恩利克·費米出生於義大利的一個鐵路工人家中

他是家中最小的孩子，童年的他沉默寡言，看上去總是一副無精打採的樣子

在上小學時，老師問費米：「鐵能製造什麼？」

因為在費米上學路上有一所「鐵床工廠」，於是他就直接回答「鐵能製造床」

圖：費米（中間）與姐姐和哥哥合照

費米覺得這個答案沒毛病啊

但是他卻不知道這並不是老師心中滿意的答案

再加上平時的「木訥」，這位老師跟他的母親說：「費米可能是個智力低下的孩子，你應該多花點時間來培育他」

圖：費米在前排左起第二

然而根本不需要母親的多加培養，費米年紀稍大點就一反這種智商低下的偏見，表現其天才的的一面

從10歲起他就喜歡物理和科學，在沒有老師教的情況下他就能理解類似x^2+y^2=r^2這種圓的方程式

此外，他還經常自己設計各種發動機模型和繪製飛機引擎草圖

圖：在比薩求學時期的費米（左三）

他上完中學進入比薩高等師範學校就讀

當時為了申請獎學金，他向學校提交了一篇題為《聲音的特殊性能》的論文

論文第一頁就寫了關於振動彈簧的偏微分方程

之後更是用洋洋洒洒的20頁篇幅來闡明了用本徵函數所求出的解和特徵頻率等問題

一個剛離開中學的學生，竟然能研究得如此深入

這使當時的教授都大吃一驚，還特地找到他對他說：「你前途無量啊」

圖：在比薩求學時的費米

在進入高年級後，他積累的物理知識就比當時很多的教師要多，甚至對那時愛因斯坦的相對論也有獨特的見解

那時很多教授不但不用給費米講課，他們還特地邀請費米來給他們講愛因斯坦的相對論

1926年，25歲的費米被任命為羅馬大學的物理系教授，並開始了他研究的黃金時代

那時的他已經成為了公認的義大利物理學領袖

羅馬大學還為他專門設立了義大利第一個理論物理學講座

圍繞在他身邊的更是一群年輕的物理學家

物理學中的「羅馬學派」就是在那時建立起來的

有人說，費米不是理論物理學家中最天才的一個，也不是實驗物理學家最厲害的一個

但是，在理論物理學和實驗物理學都精通的全才上

他認第二，絕對沒有人敢認第一

無論在理論還是實驗方面都如此踏實的費米，用楊振寧的話來形容就是「He has both feet on the ground」

圖：沃爾夫岡·泡利（點擊圖片回顧泡利對實驗室的實力摧殘）

1925年著名理論物理學家泡利（他就是一位只會理論物理學的物理學家，對實驗室的破壞技能完全點滿）提出「不相容原理」，即原子中不能容納運動狀態完全相同的電子

在1926年，費米與狄拉克同時提出了服從泡利不相容原理的粒子所遵循的量子統計方程

後來人們把這種粒子服從的規律叫做費米—狄拉克統計，而服從這個規律的粒子也被稱為費米子

圖：小居里夫婦獲得1935年的諾貝爾化學獎

1934年，物理學界發生了一件大事件，小居里夫婦用α粒子轟擊鋁時發現了人工放射現象

然而這種人工放射現象的「產率」卻非常低，平均要用上百萬個α粒子轟擊鋁才得到理想的人工放射現象

對此，費米有一個絕妙的設想

他想鋁原子核與α粒子均帶電性，可能就是帶電性使其產生了排斥作用，使α粒子對原子核的命中率大大降低

於是他決定試著用不帶電性的中子進行轟擊實驗，看看會不會使「產率」大大提高

圖：費米與妻子勞拉

然而那時候羅馬大學的實驗條件非常有限，根本無法給費米提供實驗所需的儀器和設備

這時，費米在實驗物理學這方面的才能就派上用場了

他自己製造了蓋革計數器等好幾種實驗儀器，還到各個大學去搜集實驗所需的元素材料

他用鐳在衰變時發射出的α粒子源來轟擊鈹元素，獲得了轟擊原子核的理想「炮彈」中子

得到中子源之後，費米便開始用中子把已知的92種元素從頭到尾轟擊了個遍

圖：恩利克·費米

在這個過程中，他不但發現了許多新的同位素，還發現了著名的慢中子效應

當中子通過大量含氫物質時，與氫原子核碰撞之後，速度會變慢

用越慢的中子轟擊原子核，所激發的放射性也就越強

這無疑就是給之後用中子轟擊原子核的實驗提供了一顆完美的「炮彈」——慢中子

圖：費米在實驗室

對此，費米不但運用了薛定諤波動力學方程對此作出了理論解釋，他還給出了一種非常形象生動的形容

他說，中子進入原子核的情形就像高爾夫球進洞一樣，速度慢的高爾夫球會滾進洞內，而速度快的高爾夫球會直接從洞頂飛過

因為在中子轟擊原子核和發現了慢中子效應的成就

他在1938年被授予了諾貝爾物理獎，同時被譽為「中子物理之父」

而這次的諾貝爾獎給他帶來的不單是榮耀和獎金，還給他帶來了逃離納粹掌心的機會

圖：費米一家在輪船上

在費米接到諾貝爾委員會的電話之前，納粹就在全國範圍內發起「水晶之夜」事件

而義大利的統治者，法西斯頭目墨索里尼也開始到處逮捕猶太人

為了保護身份為猶太人的妻子勞拉

費米在借著到斯德哥爾摩領獎的機會，舉家逃亡到了美國紐約

「水晶之夜」又稱「碎玻璃之夜」，是指1938年11月9日至10日凌晨納粹首次對猶太人進行大規模的襲擊，許多猶太商店窗戶被打碎，破碎的玻璃在月光的照射下像水晶般發光，「水晶之夜」事件也標誌著納粹對猶太人有組織的屠殺開始

圖：水晶之夜後的猶太人商店

初到美國，科學界就傳來「中子被吸收後有時會引起鈾原子裂變」的消息

費米馬上意識到一個裂變的鈾原子可以釋放出更多的中子來引起一系列的鏈式反應，從而產生無法估量的巨大能量

圖：元首

那時，科學界都在討論這種鏈式反應用于軍事的潛在性，但美國政府似乎對此不太感興趣

然而此時德國卻開始禁止捷克鈾礦區的出口

因為鈾是原子彈最重要的原材料，這使反法西斯同盟國開始意識到，德國可能已經在密謀著原子彈計划了

為此費米曾多次向海軍反應，希望他們能針對德國為原子武器制定計劃

圖：被轟炸後的珍珠港

1941年12月，直到日本法西斯偷襲美國珍珠港，美國政府才決定啟動「曼哈頓計劃」

目的是在德國之前製造出原子彈，儘早結束第二次世界大戰

然而想要製成原子武器，首要的就是驗證可控自持鏈式反應能否實現

因為費米是世界上研究中子的權威，又是集理論與實驗於一身的全才

所以他被任命為世界上第一個核反應堆的攻關小組組長

1942年，費米來到芝加哥大學，主持對外稱為「芝加哥冶金實驗」的核反應堆工程

從此，費米就把全部精力都投入到這一工作當中，反應堆一天天朝著它的最終形態增長

1942年12月2日，在費米的指導設計下核反應堆「芝加哥Pile-1」首次運轉成功

這標誌著原子時代的到來，試驗成功後大家都說：「義大利航海家進入了新世界」

因為在1492年義大利航海家哥倫布發現了美洲，從此這片新大陸向文明世界敞開

而今1942年義大利物理學家費米，用世界第一座核反應堆打開了原子能的神秘世界

圖：芝加哥Pile-1（CP-1）

隨著這項實驗的成功，曼哈頓工程全面啟動

而費米也繼續在這項工程中擔任主要的科學顧問，繼續發揮著自己的重要作用

在曼哈頓計劃中，也發生了一件有趣的事情，後來被稱為「費米紙片」

圖：原子彈「小男孩」和「胖子」

1945年7月16日，第一顆原子彈在美國新墨西哥南部沙漠引爆

這顆原子彈爆炸後大約30分鐘，強烈的衝擊波到達費米所在的掩蔽處

只見費米把事先準備好的紙片一撒，隨著紙片落地費米就說：這顆原子的威力相當於兩萬噸TNT炸藥的能量

之後根據各種複雜測量儀器的記錄數據來看，計算結果和費米的幾乎無差，這使大家都為之嘆服

圖：日本廣島上空的蘑菇雲

試爆成功後，其餘兩顆原子彈便在日本的長崎和廣島兩座城市投落

日本宣布無條件投降，第二次世界大戰提早結束

在戰後，他並沒有繼續研製核武器

而是極力反對繼續研製比原子彈威力更大的氫彈

從1945年以來，核武器便沒有再用在戰爭上

而大量的反應堆也用於生產能源，造福著人類

圖：核電站

曼哈頓計劃結束後，費米依然保持著在科學領域的不斷輸出

他當時被聘為芝加哥大學教授，繼續他高能粒子物理的研究

1949年，揭示宇宙線中原粒子的加速機制，研究了Л介子、μ子和核子的相互作用，提出宇宙射線起源理論

1952年，發現了第一個強子共振──同位旋四重態

但是不幸的是，因長期接觸放射性物質，正直事業巔峰期的費米得了食道癌和胃癌

1954年11月29日，費米與世長辭，享年53歲

為了紀念他，科學界將剛發現的100號元素命名為「鐨Fm」

美國原子能委員會也建立了「費米獎」，用於獎勵在核能開發方面的人才

因為費米研究的領域非常廣闊，連他傳記的作者賽格雷都說他的成就和地位都很難衡量

但無論在哪一個領域，費米都是一個極其出色的存在

而更難能可貴的是國別、戰爭、諾貝爾獎、核反應堆、原子彈都沒有成為限制他的標籤

可以毫無疑問地說，他是20世紀最後一個全才

在《美麗新世界》里有一種致幻劑叫蘇摩（soma）

號稱「一克蘇摩，能解十憂」

而在費米眼中，物理學才是他在那亂世中的唯一「蘇摩」