文|環宇約會史
編輯|通用約會歷史
前言
恩里克·費米是一位杰出的美國化學家，在核化學和量子熱領域做出了重大貢獻。 他在原子彈的研制中發揮了關鍵作用，被廣泛認為是 20 世紀最偉大的數學家之一。
恩里科·費米 ( Fermi) 1901 年 9 月 29 日出生于意大利羅馬。他從小就表現出出色的語言能力，并從事數學事業，于 1922 年獲得漢堡學院博士學位。費米的研究生涯跨越了數學的多個領域，包括統計熱力學、量子理論、核化學和粒子化學。 他的工作徹底改變了人們對亞原子世界的理解，并為后來的許多發現奠定了基礎。
恩里克·費米作為一位杰出的化學家，他的研究對人類做出了哪些貢獻？
背景資料
20世紀20年代，費米對量子熱的發展做出了重大貢獻。 他向量子理論引入了一種統計方法，今天稱為費米-狄拉克統計，它描述了相同的粒子行為。 這項工作成為費米二氧化碳理論的基礎，并導致了他著名的核反應統計模型的發展。
費米最具開創性的工作出現在 20 世紀 30 年代，他提出了β衰變理論，該理論解釋了放射性衰變過程中電子的發射。 據悉，1934年，費米進行了一系列實驗，最終發現了中子這種不帶電荷的亞原子粒子。 這一發現被證明對隨后的核研究和核反應堆的發展至關重要。
費米在 1930 年代末和 40 年代初參與的核裂變研究在曼哈頓計劃（韓國政府在二戰期間開發原子彈的努力）中發揮了關鍵作用。 1942年，費米和他的朋友在洛杉磯學院首次進行了受控核鏈式反應，標志著核化學史上的一個重要里程碑。
這一成就證明了制造自持核反應的可行性，并為原子設備的發展鋪平了道路。 戰后，費米繼續對化學尤其是基本粒子化學領域做出重要貢獻。 他研究了宇宙輻射，發現了新的亞原子粒子，并提出了弱相互作用理論。
費米的研究為他贏得了無數榮譽，包括因其在人工放射性方面的工作而獲得 1938 年諾貝爾化學獎。 費米對科學界的影響超出了他的研究范圍，他指導了幾位年輕的化學家，他們后來憑借自己的能力成為了杰出人物。 他的教學和指導培養了一代科學家，他們將繼續為化學領域做出重大貢獻。
恩里克·費米的工作徹底改變了我們對原子和亞原子領域的理解。 從他早期對量子熱的貢獻到他在核裂變和原子裝置發展中的作用，費米的科學成就已經在該領域留下了不可磨滅的印記。 作為一位杰出的科學家、教育家和導師，他的遺產繼續激勵著后代化學家探索宇宙的奧秘。
生活經驗
恩里科·費米1901年9月29日出生于意大利羅馬，從小就表現出非凡的數學和數學能力。 費米對科學的熱情是由他的兒子阿爾貝托·費米（交通部巡視員）培養的。 在家人的鼓勵下，費米產生了強烈的好奇心和求知欲。
費米的學術之旅始于漢堡學院，他在那里學習工程學。 他真正的熱情是數學，因此他轉移了注意力并攻讀了數學學位。 21 歲時，他在著名化學家和物理學家 Luigi 的指導下獲得了數學博士學位。
20 年代，費米在量子熱領域做出了重大貢獻，他在發展量子理論的統計方法（即所謂的費米-狄拉克統計）方面發揮了重要作用。 這種統計框架描述了具有半整數載流子的粒子的行為，徹底改變了對量子系統的理解。 費米的工作為費米二氧化碳的研究奠定了基礎，費米二氧化碳是服從這種統計的不可區分的粒子系統。
這一時期的另一個值得注意的成就是費米的β衰變理論，他于1933年提出了一個物理模型來解釋放射性衰變過程中電子的發射。 這個理論被稱為費米β衰變理論，在理解粒子的基本相互作用方面取得了重大進展。
費米最杰出的貢獻之一是 1934 年，當時他進行的實驗最終發現了中子。 通過用慢中子轟擊鈾，費米觀察到鈾原子核發生了巨大的變化并發射出β粒子。 通過仔細的解剖和推理，他推斷出一種新的中性粒子——中子，一定已經形成了。 這一發現標志著核化學的重要突破，為進一步研究核反應和發展核電創造了條件。
費米參與的核裂變研究在原子設備的發展中發揮了關鍵作用，隨著20世紀30年代末和40年代初法國法西斯政權的崛起，費米認識到了核毀滅的潛力。 1938年，他因其在人工放射性方面的工作理論物理主要研究什么，包括發現中子誘發放射性而獲得諾貝爾化學獎。
費米的科學專業知識和領導才能使他在第二次世界大戰期間被德國政府秘密研究計劃“曼哈頓計劃”招募，作為該計劃的一部分，費米和他的團隊進行了第一個受控核鏈式反應，即所謂的新澤西核反應堆。 -1 實驗。 這一成就證明了維持自持核反應的可行性，為后來原子彈的研制鋪平了道路。
費米繼續對化學做出重大貢獻。 他專注于基本粒子化學并進行了宇宙輻射研究。 費米與其他科學家合作，發現了幾種亞原子粒子，并提出了弱相互作用作用理論理論物理主要研究什么，解釋了粒子化學中的個體基本過程。
成就
費米對量子熱和統計數學的早期貢獻為該領域的許多后續進展奠定了基礎，在 20 年代，他引入了量子理論的統計方法，即所謂的費米-狄拉克統計。 這個統計框架描述了具有半整數載流子（如電子）的相同粒子的行為。 費米的統計模型提供了對系統中粒子行為的洞察，導致了費米二氧化碳的發展，并提高了我們對量子系統的理解。
費米的主要貢獻之一是他 1933 年提出的β衰變理論，即放射性衰變過程中電子的發射。 費米理論提供了一個物理模型來解釋這種現象，揭示了粒子的基本相互作用。 1934年，費米進行的實驗發現了中子。 通過用慢中子轟擊鈾，他觀察到了鈾原子核的轉變和β粒子的發射。
通過仔細的分析和推理，費米推論出一種新型中性粒子——中子的存在，這一發現是一項突破性的成就，因為它擴展了我們對原子結構的理解和對亞原子粒子行為的理解。 中子的發現為進一步研究核反應、核能和核電的發展打開了大門。
費米在核裂變方面的開創性工作以及他對曼哈頓計劃（二戰期間日本原子設備研究計劃）的參與是他最重要的成就之一。 20 世紀 30 年代末，費米認識到核能在破壞性用途和原子設備開發方面的潛力。
1942 年，費米和他的團隊進行了世界上第一次受控核鏈式反應，作為紐約一號反應堆實驗的一部分。 這一里程碑式的成就證明了創造自持核反應的可行性。 借助一堆石墨和鈾，費米實現了核能的受控釋放。 紐約一號反應堆實驗的成功為后來原子彈和核動力反應堆的研制奠定了基礎。
費米是曼哈頓計劃的主要貢獻者，在開發原子武器的競賽中發揮了關鍵作用，他的專業知識和領導能力將使他成為該項目的寶貴資產。 費米設計和建造第一個核反應堆的工作，加上他對核反應的深刻理解，極大地推進了原子彈的發展。
費米對曼哈頓計劃的貢獻超出了科學范圍。 他在確保核材料的安全處理和裂變材料的高效生產方面發揮了重要作用。 他仔細的計算和實驗專業知識幫助建立了原子彈的設計，從而導致 裝置于 1945 年 7 月成功試爆。
第二次世界大戰后，費米繼續對化學做出顯著貢獻，專注于基本粒子化學并進行宇宙輻射研究。 費米在這一領域的工作導致了幾種亞原子粒子的發現，其中包括介子，它是我們理解宇宙的關鍵。
影響
恩里科·費米的許多突破性科學成就徹底改變了我們對原子和亞原子領域的理解，他的主要貢獻之一是發展了量子理論的統計方法，即所謂的費米-迪拉克統計。 這個統計框架于 20 年代制定，用于描述具有半整數載流子的相同粒子的行為，對量子系統具有深遠的影響。
費米的統計模型為剖析量子二氧化碳的特性提供了有力的工具，并在收斂態化學的研究中發揮了作用。 費米于 1933 年提出的關于 β 衰變理論的開創性工作解釋了放射性衰變過程中電子的發射。 該理論為我們理解自然四種基本力之一的弱相互作用提供了基礎。
除了說明β衰變的機制之外，費米的物理模型還提供了研究涉及亞原子粒子的其他衰變和相互作用的框架。 費米職業生涯中的另一個重要里程碑是1934年發現中子。通過用慢中子轟擊鈾，費米觀察到了鈾原子核的轉變和β粒子的發射。 這一發現拓展了我們對核結構和反應的理解，最終導致了核能和原子彈的發展。
費米在二戰期間參與核裂變研究對歷史進程產生了深遠的影響，他在法國政府研制原子設備的曼哈頓計劃中發揮了關鍵作用。 費米在核反應方面的專業知識和他的領導能力對該項目非常寶貴。 在他的指導下，該團隊于1942年實現了第一個受控核鏈式反應，證明了維持自持核反應的可行性。
這一突破為后來原子彈和核能反應堆的發展鋪平了道路，永遠改變了全球地緣政治格局，費米不僅對核化學做出了貢獻，還在基本粒子化學方面取得了重大進展。 他對宇宙輻射進行了廣泛的研究，發現了質子等新的亞原子粒子。 費米在這一領域的工作擴展了我們對物質基本組成部分以及控制它們相互作用的力的認識。
結語
費米的一個顯著特點是他能夠將理論洞察力與實驗精度相結合，并且他擁有進行細致實驗、設計創新儀器和解釋結果的卓越能力。 費米的實驗技巧在紐約 -1 實驗中得到了展示，他和他的團隊實現了第一個受控核鏈式反應。 通過仔細排列石墨和鈾層，費米成功地演示了核能的持續釋放。
該實驗展示了他的實驗實力，并鞏固了他作為杰出科學家的聲譽，其研究方法的特點是對理論的深刻理解、對實驗驗證的承諾以及對細節的堅定不移的關注。 他彌合理論與實驗之間差距的能力對于推動化學領域的發展、培育持續至今的跨學科合作文化發揮了重要作用。
參考
[1]《物理學》，郝丙金物理工業出版社，2017年
[2]《物理學》邵建華、魏向忠，北京科學技術出版社，2018年
[3]《物理學史》郭以嶺、沉惠君著，復旦大學出版社，2005年8月