21岁博士毕业！他在获得诺奖后，又带出多位诺奖得主
返朴03-03 09:10
恩里科·费米（Enrico Fermi，1901-1954）被许多人誉为最后一位理论和实验两方面成就都达到一流水准的物理学家，已有很多纪念和讲述费米的文章和书籍。本文作者最近有幸参加“高山科学经典阅读”活动，为此梳理了有关恩里科·费米的文章和书籍的内容、观点，对于费米成长之路做一点儿个人解读。
恩里科·费米当然属于天分很高的人。不过，即使是天分很高的人成人后如愿地成为社会某方面杰出人才的比例其实并不是很高的；否则，在中国、印度这样的人口大国岂不是英杰遍地？因此，解读恩里科·费米的成才历程，或许对于年轻人成长具有一定参考价值。
本文分从费米得到前辈和同代人的帮助、合适的时势、良好品德、健康体能几方面解读费米成长之路。
撰文 | 赵玉民
贵人加持
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1914年10月，阿尔贝托·费米同一个办公室的同事，阿道夫·阿米代伊（Adolfo Amidei，工程师，生卒年未详）发现费米对于数学有兴趣, 于是借了一本几何书给他。费米很快解出了书里的问题，有些题目甚至连阿米代伊也没有解出来。费米这方面的才能从来没有人发现过，在学校里老师完全不知道，他的父母也不知道。那时费米已经14岁了，在今天的中国相当于初中毕业的年龄，而在中国初中生中几何题做得好的学生可以说很多很多。
应该说明的是，费米从那时候开始做笔记，这些笔记跟随了他一辈子。特别值得注意的是，那时他只有十多岁，就养成了很好的自学习惯；费米做笔记，不是把习题和解答抄一遍，而是充分理解后归纳总结。
在学期间，费米自主性很强，他自学了庞加莱《混沌理论》、索末菲《原子结构和光谱线》、卢瑟福《放射性物质及其辐射》，花时间查阅德文《物理学杂志》。他发表两篇理论方面的文章，一篇是广义相对论方面，费米把广义相对论运用到重力对于运动带电粒子的影响，发明了“费米坐标系”；另一篇是关于X射线，用意大利语发表在《新试金石(Il Nuovo Cimento)》。费米的博士论文是研究X射线；后来研究费米的人寻找这篇论文，直到1990年才发现这篇论文错误地归档到泰尔尼(Terni)的名下。普钱蒂确实没有给与费米许多直接助力，然而在那样的条件和环境下，大约也是他能做到的最好情况了。
如果说年轻的费米具有一匹千里马的潜质，那么他是在众多伯乐们（阿米代伊、普钱蒂、科尔比诺）的帮助下成为一匹千里马的，其中最重要的当然是科尔比诺。认识到某人具有千里马的潜力并不难，难的是把千里马培养出来。或许这就是韩愈《马说》中的意思，“千里马常有，而伯乐不常有”。真正的伯乐不是对着某个青少年说，哎呀，小伙子啊，你不错呀，将来一定如何如何，而是要一步一步把他引导到很高的水平，这才是真正的伯乐。
费米的成长也不例外，他也是靠伯乐们接力爱护和培养出来的。没有这些老师们的引导、宽容和大力帮助，天才很容易消沉。“食不饱，力不足，才美不外见，且欲与常马等不可得，安求其能千里也？”我的一位同学现在是高中老师，在很多年前曾对我说：培养一个人很难，而毁掉一个人太容易、甚至一个眼神就够了。如果真是这样，那么现实中该有多少天才会无生息地自消自灭！常言道，百年树人，人才培养和成长由此可见其难，人才也要在环境的宽容和呵护下才能成长起来。
同行同道者
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任何一个事业都是众人拾柴火焰高，独行速而众行远，人才的成长也是如此。很难想象，一个人没有同行同道者而能在某个方面取得重大成就。
本文不一一地介绍费米成长过程中的这些同道者，读者们可以去在网上找这些人的简历。总之，这些同道者与费米在工作学习过程中相互促进、共同成长。毫无疑问，这些朋友、同学和学生对于费米的成长绝非可有可无的背景板；这些朋友在费米被授予诺贝尔物理奖之前，实际上是十分必要的，没有这些同道者在不同时期、不同问题上对于费米的激励、启发、帮助、讨论、合作，费米也难以取得那么多重大成就。正所谓一花独放不是春，百花齐放春满园。
在费米这些意大利年龄相近的学生和合作者中，拉塞蒂本来的专业是工程学，是费米改变了他的生活轨迹，使拉塞蒂相信物理学是非常有意思的专业。而塞格雷到费米研究组则源于他与拉塞蒂的爬山活动——拉塞蒂告诉塞格雷，他不久将在意大利开一个物理学会议，纪念亚历山德罗·伏特逝世100周年，会上有世界上最杰出的物理学家出席。能见到这些巨星泰斗们的想法让塞格雷认为，他跟着拉塞蒂、拉塞蒂跟着费米，就可以有机会参加一些著名讲座，因此就看到了在费米和拉塞蒂门下学习物理的美好前景。
马约拉纳加入费米研究组则完全是受到塞格雷的感召。马约拉纳十分聪慧自律、同时又十分害羞甚至有些自卑，他也是读工程学的，塞格雷拉他到费米研究组，他与费米简单会面之后就立即决定转系了。
那么，为什么那么多工程系的顶尖学生都跑到费米那里去了？我相信这其实也极大受益于前文提到的科尔比诺在课堂上的大力宣传，他在上课时专门停下来、表情严肃地说，物理系不久就会来一位天资很高的年轻教授；如果谁有能力接受挑战，那么费米就可能邀请谁加入这个处于前沿的科学领域，这个领域发展极快。以科尔比诺那样高的身份地位说这样的话，对于成绩顶尖又雄心勃勃的学生鼓动一定是非常大的。
社会和历史窗口
费米有能力、有贵人相助、又有同行同道者，但是这不足以使得他成为举世瞩目的大学者。费米刚好处于那个革命时代，这对他最后成长为国际著名学者也是很重要的。费米出生在1901年9月，21岁就获得了博士学位。那个年月量子力学尚未完整地建立起来，而核物理则处于即将发轫的时期，因此在科学研究方面机会比较多。这就好比现在中国人口有14亿，而秦汉时间的人口基数只有千万量级却出现秦皇汉武这样的政治家，白起、韩信、卫青、霍去病那样名垂青史的军事家。这不是说如今在世之人教养不够、没有能力或气魄，而是时势使然。
费米在理论上第一个重要工作是在1926年。他读过沃尔夫冈·泡利关于“不相容原理”的论文后茅塞顿开，立即意识到泡利不相容原理的一个创新应用是统计物理，例如电子气体。电子气体可以是金属良导体内自由运动的电子，这些电子的能量分布受到不相容原理的约束，由此可以理解很多现象，如导体和绝缘体的区别、白矮星的稳定线等。因为这个贡献，后来许多科学词汇以费米命名，如自旋为半整数的粒子称为费米子、费米子满足的统计规律称为费米统计、许多费米子堆积起来成为费米海、费米海的边界称为费米面、费米海中费米子的最大能量称为费米能。如果他不是出生在那个年代并处于创造力的高峰年月，这个成就一定会另有他属。
阿马尔迪指导的一位学生在实验中发现，当中子源-实验靶确定而实验桌面不同时，计数结果不同。对此，费米在1934年10月突发奇想，把石蜡(又是石蜡)放在中子源和实验靶之间，发现计数器读数提高了二个多量级，经过他快速而独立的分析，提出中子被石蜡变慢而提高核反应率的思想；由此发明了慢中子技术；为此他们还申请了专利。
外部世界的变迁对于人的成长影响巨大，任何人都不是生活在真空中。1936年，费米在意大利的保护伞科尔比诺去世，对于费米在意大利的事业打击很大。此前费米在实验中之所以进展顺利，与科尔比诺的支持是分不开的。当实验室需要资金时，费米总能极快地得到帮助；当外部世界变化时，科尔比诺的呵护十分重要。科尔比诺的去世是费米在意大利的事业走向衰落的开始，他的实验团队也慢慢解散。而从二十年代初期意大利已经开始法西斯化，到了1938年，社会上反犹主义已经逐步蔓延。恰在这个关键阶段，费米被宣布授予诺贝尔物理奖，费米和妻小经过周密筹划，利用瑞典参加授奖仪式辗转到了美国。
费米科学人生中更辉煌的事业则是到了美国之后，他建立了世界上第一座可控的反应堆，深度参与美国的核计划，因此在学界内外圈粉无数，被认为是彼时美国最伟大的科学家。而他携家人能够顺利到达美国并迅速被美国学界认可，诺贝尔奖光环是很必要的。而他携家迁徙的时间窗口很小很小，合理性不多；稍有不慎，他的妻子几乎肯定会被反犹主义所裹挟丧命；费米的岳父即使拥有十分显赫的社会地位(海军上将)尚不能幸免，况一小女子乎？诺贝尔奖授予费米，从很多角度来说，都是正面的，而且对于费米的职业生涯发展可谓雪中送碳、恰逢其时，只是授奖的理由不完全正确而已。
总而言之，所谓时势造英雄，英雄创造历史，费米是那个时代的英雄。在其他时代是不可能产生的。
德高自律
摄于40年代 源自：杨振宁九十自述：我的学习与研究经历
费米并没有很多豪言壮语存世，因此说费米德高似乎有点无厘头。实际上，言教不如身教；费米是行动派，估计也懒得说那些事情。
可是，我们在任何一本有关费米的传记里都看不到有谁如何羞辱了费米，最多说他在哥廷根留学期间没有受到很大重视，其他地方的东道主们似乎对于费米都是关爱有加。那么，费米到底受过多少轻蔑？他有印象深刻的心理经历吗？一定有的！连唐太宗李世民都会受气，何况一个学者呢？只是当事人不提，谁也不知道。那些事情过去就过去了。所谓小事化了、一了百了；而小不忍则乱大谋，古今如此。但是道理说起来容易，做起来很难。这就是费米的为人修养。
费米不参与政治，特别是他在美国生活的时期，如果有人与费米谈论政治，费米就保持沉默，绝不站队或妄加评论。这或许与他的意大利裔身份有关，不过他一辈子在人际关系上可以说是十分干净的，在这个意义上说，他是一个趋于圣境的人。当时费米有许多同事在科学和政治之间来去自由，而费米从来只关注技术事务。但是，当同事奥本海默遭遇到政治迫害时，费米又具有深切的同情同理心，在听证会上旗帜鲜明为奥本海默辩护。
费米是意大利裔美国人，与中国文化没有什么关联，不过他很具有中国文人的名士风度。他在大事发生时那种宁静是发自内心的。有两个实例说明他在这方面的修养，一个例子是在他主导建造的人类第一座可控反应堆，“在大功告成的这一刻，他的脸上没有兴高采烈的表情。实验结果和预期一模一样，费米的头脑保持着冷静、镇定，没有停留在刚刚达到的重大成就上，而是在为工作的下一个紧要阶段运筹帷幄了（诺贝尔物理奖获得者康普顿的回忆）”。“大家越来越感到胆战心惊，费米倒是一如既往，保持着静如止水的样子”（吉诺·塞格雷、贝蒂娜、赫尔林著，舍其译，《恩里科·费米传：原子时代的诞生》，湖南科技出版社，第 159页）。
从这两个实例上看，费米处变不惊、荣辱不惊，常人难以企及，确实有东晋名士的风度。
健康运动
费米的体能很好，热爱运动。年轻时喜欢徒步爬山、游泳、网球。这几项运动中估计只有徒步一项他最擅长、最合格，当时所有年轻人包括他们的父母都很信任费米，认为他在远足方面所有的决定都正确。他选择当天的路线，确认所有人都带上了所需东西，确保年幼者不要背包太重，而且冲锋在前，对于每一个需要者施以援手。
其他几项运动就不好说了。费米的年代不像如今，他在青年成长阶段没有机会学习正确的游泳姿态，他的姿态为狗刨式，不太中看。可是那些自认为游泳不错的人，体能远远赶不上费米，勉强游到对岸就没有力气了，费米则不休息地游了一个来回。
而关于费米在业余时间网球运动的描述则有很生动的描述，在《恩里科·费米传：原子时代的诞生》书中第220页-221页写道，“他参加学生们的户外活动、体育运动，展现出可观的耐力和广为人知的好胜心。这位意大利人五短身材，姿态远远谈不上优雅，却被大家看作气势汹汹的网球运动员，会在正午大太阳底下奔跑击球，直到把每一位对手打趴下为止”。
毫无疑问，这些体育运动带来的体能是费米事业成功的重要保障。没有极其充沛的体能，是完全不可能从事如此繁重、繁杂的脑力和体力工作的。
小结
从本文关于费米成长之路的讨论可以知道，一个著名科学家成长是非常不容易的。需要说明的是，本文目的不是全面评述费米。我们都知道，费米是二十世纪在多个方面取得重大成就的物理学家，他本人的物理理论和实验水平都是一流的，而且他指导的学生有多位获得诺贝尔物理奖，还有不少人因为受他的直接影响或直接启发做出的成果也被授予诺贝尔物理学奖。他还是一个非常好的教师，他讲课的笔记后来再版多次，深受学生欢迎。本文仅讨论费米成才之路对于后人成长可能的启发，没有刻意追求面面俱到；全面了解费米，还是阅读关于费米的传记。
费米不是完人，世界上也永远没有完人，而费米在50多年的生命历程却绽放异彩，为世界科学界内外所推崇。他是一个伟大的、在科学史上的标杆性人物。一方面，他属于物理学革命的那个时代，另一方面，费米成长之路依然有许多后人可以借鉴和参考的地方。费米热爱生活和体育运动、勤奋好学、为人可靠、精力充沛；而荣辱不惊、处变不惊、从不哗众取宠，则是常人难以达到的高度。
同时，我们也要看到，除了具有很高的天分之外，费米在不同时期、特别是在三十岁之前的各关键阶段，都遇到了外界的帮助。而没有这些伯乐相助，费米即使不被埋没也难有很大成就。这些伯乐不仅慧眼识才，还在必要时及时帮助了费米。此外，费米在罗马招收到一流学生(在某种意义上是科尔比诺富有煽动性的广告，促使那些一流学生从工程学陆续转投到费米麾下)，这些学生和合作者对于他在核物理研究方面助力极大。
当然，时势对于科研也很重要；一个领域处于科学革命时期，进入该领域做出重大贡献的可能性就比较大，而在一个科学领域发展比较平稳的时期，一流学者往往只能做出二流、三流的贡献，而这方面其实在科学界已有许多经验教训可循。
总之，费米是二十世纪最伟大的物理学家之一，他成才之路上许多经历值得后学们结合具体现实，借鉴于个人的发展。在处处讲究“从零到一”创新的今日中国，希望有所作为的年轻人如果能以拿来主义的态度从费米身上吸取一些经验，或许在成长之路上有所助益。
本文是作者在2023年12月上旬与中国科学院自然科学史研究所方在庆研究员合作参加“高山经典阅读”讲座时的部分心得，请大方之家指正。
Ps: 在欧美早期女性参加科研是很弱势的。虽然有居里夫人的好实例，但是在绝大多数情况下女性物理学工作者受到许多歧视，如本文提到的利泽·迈特纳、伊达·诺达克，以及诺贝尔物理学奖获得者迈耶夫人(Maria Geoppert Mayer)，她们都是一流学者，但在不同时期部分地因为性别原因曾明显地受到不公正对待。现在欧美和中国的情况已经进步多了，但是又出现了另一种情况：因为工作辛劳，而家庭生活中女性需要付出更多精力，所以女物理学家数量比较少。在国内评人才项目时同等条件下往往女性优先；即使如此，女物理学家人数还是少。而在初中和高中阶段，女学生各方面相对自律，因此理科的书面考试成绩平均而言又可能稍优于（或不亚于）同龄男学生。这是一个有趣的现实。
特 别 提 示
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