1954年11月的一个下午，埃米利奥·塞格雷走进芝加哥比林斯医院的病房。他的老友恩利克·费米躺在那里，胃癌的阴影已经笼罩了这个五十三岁的男人。然而，当塞格雷走进房间时，他看到的不是一幅临终的场景，而是一个典型的费米式画面：这个创造核时代的物理学家正手持秒表，专注地数着静脉滴注的液滴，测量着流量的精确数值。
直到生命的最后一刻，费米依然是费米。他用科学家的眼睛凝视死亡，用物理学家的方法量化生命的流逝。这种近乎偏执的理性，贯穿了他的一生，也定义了他一生的悲剧与荣耀。
死亡开启的门
1915年冬天，罗马的寒风吹过城市的街道。十四岁的恩利克·费米站在医院里，等待着一场常规手术的结果。他的哥哥朱利奥比他大一岁，是他们家族的骄傲，也是恩里科在这个世界上最亲密的伙伴。他们一起探索自然，一起建造电动机，一起梦想着理解这个世界的秘密。
手术很简单，只是切除喉咙上的脓肿。麻醉开始，医生们忙碌着，然后一切都错了。朱利奥再也没有醒来。
这个消息彻底摧毁了年轻的费米。他变得沉默、退缩，几乎不再与任何人交流。他的母亲伊达惊恐地看着自己的儿子消沉下去，却无法触及他封闭的内心。费米后来回忆说，朱利奥的死让他失去了一半的灵魂。
然而，正是在这片废墟之上，物理学开始了它对费米的拯救。他父亲的一位同事，工程师阿道夫·阿米代伊，注意到了这个孤独少年的异常。他打开了自家的书房，借给费米一本又一本的数学和物理书籍。费米读一本，还一本，读一本，还一本。他不仅仅是阅读，他解答了每一本书中的每一道习题。这些知识从未离开过他，直到他生命的最后一天。
这种近乎疯狂的自学是一种逃避，也是一种重建。费米用原子和电子的语言填补了哥哥离世后留下的空洞。他发现，物理学的世界比人类世界更加公平——方程从不说谎，定理从不背叛，公式永远保持着它们的承诺。当人类的死亡无法被计算时，费米学会了计算原子。
1921年，在朱利奥去世六年后，费米进入了比萨的皇家师范学校。入学考试要求他写一篇关于声音振动的论文。费米没有满足于基本的物理描述，他推导出了声音振动的偏微分方程——这是当时物理学研究生的内容。考官们震惊了，他们从未见过这样的学生。一个年轻的考官甚至坦承，费米的知识已经超过了他。
在比萨，费米遇见了弗朗哥·拉塞蒂，一个同样对物理学充满热情的年轻人。他们成为了终生挚友。拉塞蒂后来回忆说，在比萨的岁月里，费米就已经展现出了那种令人敬畏的能力——他可以把任何复杂的物理问题拆解成最基本的原理，然后用最简单的方法解决它。这种能力将成为费米一生科学风格的标志。
罗马的教皇
1926年，二十五岁的费米回到了罗马，成为新设立的理论物理学教授。他的到来标志着意大利物理学一个黄金时代的开始。在罗马大学物理研究所所在的帕尼丝佩尔纳街上，费米组建了一个年轻的物理学家团队——后来被称为"帕尼丝佩尔纳街的男孩们"。埃米利奥·塞格雷、埃多阿尔多·阿马尔迪、弗朗哥·拉塞蒂、奥斯卡·达戈斯蒂诺，还有那个神秘的天才埃托雷·马约拉纳。
这群年轻人有着一种近乎宗教般的对物理学的热忱。他们给彼此起了天主教等级制度的绰号：费米是"教皇"，因为他在物理学上的判断被认为绝对正确；拉塞蒂是"枢机主教"，塞格雷是"大主教"。这些玩笑背后是对费米能力的真正敬畏。塞格雷后来写道，当费米说某件事是对的时候，你几乎可以确定它就是对的。
就在回到罗马之前，费米做出了他的第一个重大理论贡献：费米统计。这是一个关于电子行为的量子理论，它解释了为什么电子在原子中遵循保利不相容原理，以及为什么金属具有它们的电学和热学性质。这个理论与保罗·狄拉克独立发现的结果相同，现在被称为费米-狄拉克统计。它不仅解释了固体物理学的基础，也解释了白矮星和中子星的内部结构。所有遵循这种统计的粒子——电子、质子、中子——现在都被称为"费米子"。
费米从未把这个发现称为"费米统计"。对他来说，这只是物理学的又一个需要解决的问题。但他很快发现，理论物理不仅仅是纸上的计算，它也可以指导实验。
1933年，费米提出了他的β衰变理论。这是一个关于原子核如何发射电子的理论，它首次将弱相互作用量子化，预言了中微子的存在，并为整个粒子物理学的标准模型奠定了基础。这个理论的优雅之处在于它的简洁性：费米用四个场——质子、中子、电子和中微子——构建了一个完整的理论框架。他后来告诉学生，这个理论的灵感来自他对电磁辐射理论的理解。他问自己，如果电子和光子可以被创造和毁灭，那么中子和质子为什么不能互相转化？
这个理论发表在1934年的《物理学杂志》上。当时没有多少人理解它的重要性，但几年后，它成为了物理学的基本文本。杨振宁后来回忆说，费米的β衰变理论是"第一个成功的量子场论"，它教会了整整一代物理学家如何思考这个问题。
慢中子的秘密
1934年，玛丽·居里的女儿伊雷娜·约里奥-居里和她的丈夫弗雷德里克·约里奥-居里发现了人工放射性。他们用α粒子轰击铝，产生了一种新的放射性元素。费米立即意识到这个发现的重要性，但他也看到了一个关键的限制：α粒子带有正电荷，它们会被原子核的电磁力排斥，很难穿透重元素。
费米想到了中子。中子没有电荷，它不会被电磁力排斥，它可以毫无障碍地接近任何原子核。他决定用中子来轰击所有已知的元素，看看会发生什么。
这是一个大胆的决定。费米不是一个实验物理学家，他是一个理论家。但他也是一个务实的理论家，他知道有些问题只能通过实验来回答。他学会了制作中子源——一个小玻璃管，里面装着氡和铍粉末。氡是镭的衰变产物，它会发射α粒子，这些α粒子轰击铍，产生中子。
实验开始了。费米和他的团队按照元素周期表的顺序，一个元素接着一个元素地用中子轰击。他们发现，许多元素都会被中子激活，变成放射性的。当他们到达元素周期表的末尾——铀——时，他们发现了一些奇怪的现象。铀被中子轰击后产生了几种不同的放射性物质，但这些物质似乎都不是铀附近的元素。
费米认为他发现了超铀元素——比铀更重的元素。但实际情况比他想象的更加戏剧性。几年后，奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼在柏林证明，这些奇怪的放射性物质不是超铀元素，而是铀原子核被分裂后产生的更轻的元素。这就是核裂变。
但费米最重要的发现不是关于铀的。在实验的过程中，他的一个同事注意到，当他们在木桌上进行实验时，被激活的样品似乎比在金属桌上更活跃。费米立即抓住这个线索。他推测，中子在穿过物质时会与原子核碰撞，失去能量，变成"慢中子"——能量极低的中子。这些慢中子更容易被原子核捕获，因为它们在原子核附近停留的时间更长。
为了测试这个想法，费米做了一个简单的实验。他在中子源前面放了一块石蜡。中子穿过石蜡，与石蜡中的氢原子碰撞，慢下来。然后费米测量了被激活样品的放射性。结果令人震惊：慢中子的激活效率提高了几十倍甚至上百倍。
费米后来称这是他最重要的科学发现。慢中子的发现不仅解释了实验中的奇怪现象，也为后来的核反应堆设计提供了关键的技术基础。没有慢中子，就没有受控的核链式反应，就没有核能时代。
诺贝尔奖与逃离
1938年夏天，意大利的政治氛围急剧恶化。墨索里尼已经成为了希特勒的仆从，反犹主义的浪潮席卷全国。费米的妻子劳拉是犹太人，她的家庭世代生活在意大利，但现在他们成了被追害的对象。
费米早就考虑过离开意大利，但这个决定并不容易。他热爱他的祖国，热爱罗马的街道和帕尼丝佩尔纳街的实验室。但劳拉的安全是第一位的。他们需要一个理由离开，一个不会引起怀疑的理由。
1938年10月，费米接到了来自斯德哥尔摩的消息。他被授予1938年的诺贝尔物理学奖，获奖理由是"发现新的放射性元素和由慢中子引起的核反应"。这是一个完美的逃离机会。
12月初，费米带着劳拉和他们的两个孩子登上了开往斯德哥尔摩的火车。他们带走了所有的积蓄和最珍贵的物品，但没有告诉任何人他们不会回来。诺贝尔奖的颁奖典礼是一个庄严而美丽的仪式，瑞典国王亲自为费米颁发了奖章和证书。费米的获奖演讲是关于慢中子的研究，但他的心已经飞向了大西洋彼岸。
颁奖典礼结束后，费米一家没有返回意大利，而是直接前往美国。1939年1月2日，他们抵达纽约。劳拉后来在回忆录中写道，当自由女神像出现在地平线上时，她终于松了一口气。他们的新生活开始了。
费米很快在哥伦比亚大学找到了职位。他带来了欧洲最先进的核物理知识，也带来了关于核裂变的最新消息。1939年1月，就在费米抵达纽约后不久，尼尔斯·玻尔带来了一个惊人的消息：奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼在柏林发现了核裂变。一个铀原子核被中子分裂成两个较轻的原子核，同时释放出巨大的能量和更多的中子。
利奥·西拉德，那个同样从欧洲逃来的匈牙利物理学家，立即意识到了这意味着什么。如果每次裂变释放出多于一个中子，就可能发生链式反应。一个中子分裂一个铀原子，释放出两个中子，这两个中子分裂两个铀原子，释放出四个中子……能量将以指数级增长。如果这个过程足够快，就是一个原子弹。
西拉德找到了费米。他敦促费米支持一项自愿保密的倡议，不让核裂变的研究结果发表，以免被纳粹德国利用。费米的反应是"胡扯"。他认为链式反应的可能性很小，不值得打破科学交流的传统。
但西拉德没有放弃。他知道费米是当时世界上少数几个能够真正建造核反应堆的人之一。他继续说服费米，最终，费米同意了。这标志着费米从一个纯粹的科学家向一个战争科学家的转变。
芝加哥的午后
1942年12月2日，芝加哥大学斯塔格体育场的西看台下，一群科学家聚集在一个巨大的黑砖堆周围。这就是芝加哥一号堆，或者叫CP-1——世界上第一个人造核反应堆。
这个反应堆是费米几个月来的心血结晶。从1942年夏天开始，他和他的团队——包括沃尔特·津恩、赫伯特·安德森、利奥·西拉德等人——就在设计和建造这个反应堆。他们使用了三百六十吨石墨和四十吨铀，一层一层地堆叠起来。石墨的作用是慢化中子，铀的作用是提供裂变材料。控制棒是用镉制成的，可以吸收中子，停止反应。
建造过程充满了紧张和期待。每一天，测量结果都显示反应堆正朝着临界点前进。费米用他的滑尺计算着每一个数据，他的预测一次次被证实。塞格雷后来回忆说，费米的准确性几乎令人恐惧。他说一个数字会是多少，测量的结果就几乎总是那个数字。
12月2日上午11点35分，控制棒开始被缓慢抽出。中子计数器开始咔嗒作响，频率越来越高。突然，一声巨响——自动控制棒 slammed 回来了。安全阈值设置得太低了。费米决定暂停实验，让大家去吃午饭。
这是一个令人窒息的决定。他们正处于创造历史的边缘，而费米要求他们停下来去吃午饭。但费米知道他必须保持冷静。整个团队的心情已经紧张到了极点，任何一点失误都可能导致灾难。午饭时间，没有多少人真正吃东西，所有人都在想着即将发生的事情。
下午2点30分，实验重新开始。乔治·韦尔站在控制台前，手动操作最后一根控制棒。费米站在旁边的阳台上，眼睛盯着中子计数器。他要求韦尔一点一点地抽出控制棒，每次抽出一小段，就停下来观察中子计数器的读数。
计数器的咔嗒声越来越快，从每秒几次，到每秒几十次，到每秒几百次。费米用滑尺计算着增长率，脸上没有表情。然后他抬起头，宣布了那句话：“反应是自持的。”
在那一刻，人类进入了核时代。世界上的第一个自持核链式反应正在发生，释放着人类从未控制过的能量。没有闪光，没有爆炸，只有一个安静的球形反应堆和咔嗒作响的计数器。但每个在场的人都知道，世界已经永远改变了。
西拉德后来回忆说，当人群散去后，他和费米站在反应堆旁边。他握住费米的手说：“这一天将以人类历史上的黑暗一天而被铭记。”
费米没有回答。
洛斯阿拉莫斯
1944年9月，费米抵达洛斯阿拉莫斯，加入了曼哈顿计划的最后阶段。罗伯特·奥本海默邀请他担任实验室的副主管，负责裂变武器的设计和测试。
在洛斯阿拉莫斯，费米发挥了另一种独特的作用。他不仅仅是一个研究者，他是一个通才，一个可以被问到任何问题的人。年轻的研究员们会带着他们的疑难问题来找他，费米几乎总是能够在几分钟内给出答案。他从不看最新的文献——阅读太花时间了——他只是通过与来访者的交谈了解一切进展。他会问他们正在做什么，然后用自己的方式解释给他们听，让他们带着新的理解离开。
理查德·费曼后来回忆说，费米是那种你遇到问题时一定要去找的人。他说费米有一种"直觉的物理感觉"，能够在没有完整数据的情况下做出惊人的准确估计。费曼说，费米可以在五分钟内理解别人五个月才能理解的问题。
1945年7月16日，三位一体核试验在新墨西哥州的沙漠中进行。费米站在距离爆心十英里外的掩体里。当闪光照亮天空时，他站起来，把一些碎纸片扔向空中，观察它们在冲击波中的飞行距离。然后他做了一个简单的计算，估算了炸弹的当量——约一万吨TNT。这个估计与后来精确测量的结果惊人地接近。
但三位一体也标志着费米生命中一个转折点的开始。他亲眼目睹了核武器的恐怖，亲手参与了人类最具破坏力的武器的创造。在接下来的岁月里，这种经历将不断困扰他。
战争结束后，费米拒绝了洛斯阿拉莫斯的领导职位。他告诉奥本海默，他只想回到芝加哥，教书、做研究、过平静的生活。他甚至拒绝了政府的一些高级咨询职位。物理学是他生命的本质，他只想生活在物理学的世界里。
氢弹之争
1949年8月，苏联成功试爆了第一颗原子弹。这个消息震惊了美国政府。在此之前，许多人相信美国至少可以在十年内保持核垄断。现在，这个垄断被打破了。
在原子能委员会的总顾问委员会——一个由顶尖科学家组成的咨询机构——讨论应对策略时，一场激烈的辩论爆发了。爱德华·特勒，那个充满野心的匈牙利物理学家，敦促美国立即启动氢弹项目。他认为，只有氢弹——一种比原子弹强大几百倍甚至几千倍的热核武器——才能确保美国的安全。
费米站在了辩论的另一边。他与伊西多尔·拉比一起撰写了一份少数派报告，明确反对氢弹的开发。这份报告的措辞异常尖锐：
“这样一个武器远远超出任何军事目标，进入了巨大自然灾害的范围。根据其本质，它不能被限制在军事目标内，而在实际效果上几乎是一种种族灭绝武器。很明显，这种武器的使用不能在任何伦理基础上被证明是正当的……由于这种武器的破坏力没有限制，它的存在本身及其建造知识对整个人类都是一种危险。它本身必然是一种邪恶的东西。”
费米和拉比呼吁美国总统向美国公众和全世界宣布，美国认为启动这样一个武器的开发在基本伦理原则上是错误的，并邀请世界各国共同做出庄严承诺，不发展或建造这类武器。
这是费米一生中最勇敢的立场。他是一个刚刚获得美国公民身份的移民，一个与政府密切合作的科学家。他本可以保持沉默，本可以让别人来做这个声音。但他选择了站出来。
总顾问委员会的大多数成员——包括奥本海默、詹姆斯·科南特、李·杜布里奇等人——都反对氢弹项目。但他们的反对没有阻止政府的决定。1950年1月，杜鲁门总统宣布美国将启动氢弹项目。
特勒得到了他想要的。费米最终也参与了氢弹的一些理论工作，但他的心从未真正投入其中。他继续在芝加哥做他的基础物理研究，仿佛试图用纯粹的物理学来洗涤自己的灵魂。
奥本海默听证会
1954年春天，费米的名字再次出现在全国性的争议中。这一次，争议的焦点是他洛斯阿拉莫斯的老友罗伯特·奥本海默。
在麦卡锡主义的狂热气氛中，奥本海默被指控为安全隐患。一个特别的委员会被召集来审查这些指控，费米作为证人被传唤。他尽其所能地为奥本海默辩护，强调奥本海默的忠诚和能力。他说，如果奥本海默被剥夺安全许可，那将是对科学界的一个巨大打击。
但费米的证词没有能够挽救奥本海默。原子能委员会以四票对一票决定剥夺奥本海默的安全许可。当消息传出时，费米愤怒了。他召开了一生中唯一一次新闻发布会，公开谴责这个决定。
这是费米生命中最痛苦的时期之一。他看着自己帮助创造的科学被政治扭曲，看着自己的朋友被国家背叛。他在洛斯阿拉莫斯的岁月、他在芝加哥一号堆的工作、他的氢弹反对意见——所有这一切现在都被笼罩在怀疑和背叛的阴影中。
1954年夏天，身心俱疲的费米前往欧洲。他在法国和意大利讲学，试图在物理学中寻找一些安慰。但他已经感到身体的不适。他无法正常进食，胃部有持续的疼痛。
最后的计算
1954年秋天，费米回到芝加哥后不久就被诊断出胃癌。手术发现肿瘤已经扩散，无法切除。医生们没有给他太多时间。
当塞格雷走进病房时，他看到的是一个即使面对死亡也保持本色的费米。那个秒表不是为了消遣，不是为了打发时间。费米是真的在计算静脉滴注的流量，用他一贯的精确性量化着一个不可逆转的过程。
1954年11月29日，恩利克·费米在芝加哥的家中去世。他五十三岁零两个月。他死于胃癌，可能与他多年来在核反应堆和辐射环境中的工作有关。
劳拉·费米在他去世前不久完成了她的回忆录《原子家庭》。这本书的最后一页写于费米还在世的时候，但在它出版时，费米已经永远地离开了。
费米的去世震惊了物理学界。汉斯·贝特在悼词中写道：“他是最完整的物理学家——理论家和实践家的统一体。他可以与最优秀的数学家交谈理论，也可以与最优秀的工程师讨论实验设计。他对物理学的贡献是无与伦比的。”
杨振宁回忆起费米的课堂：“他的解释如此清晰，以至于问题看起来几乎是显而易见的。他创造了一种氛围，让我们相信任何人都可以做物理研究，只要你愿意从基本原则出发思考问题。”
约翰·惠勒则用一个更个人的角度评价费米：“当费米对你说话时，他不是在给你一个公式或一个答案。他是在教你如何思考。”
永恒的计算者
恩利克·费米被安葬在芝加哥的橡树林公墓。他的墓碑上只有名字和日期，没有更多的文字。对于一个用一生来计算的人来说，沉默也许是最好的纪念。
费米留下了无数的遗产。费米子以他命名，费米国家加速器实验室以他命名，费米问题成为每一个物理学生的必修课。他培养的学生遍布美国和欧洲的大学，他们将费米的精神——从基本原则出发，用最简单的语言解释最复杂的现象——传给了下一代。
但费米最重要的遗产也许是他留下的那个问题。当他在病床上用秒表计算静脉滴注的流量时，他在计算什么？是一个科学家对死亡的反抗？是一个理性主义者对非理性的最后一击？还是仅仅是一个习惯了计算的人，用他唯一知道的方式来面对未知？
也许答案就在费米一生的选择中。他选择了物理学来逃避哥哥死亡的痛苦。他选择了离开意大利来保护妻子和孩子。他选择了反对氢弹来捍卫自己的伦理原则。他选择了用秒表来面对死亡，因为这是他所知道的唯一方式。
费米的学生莫里·盖尔曼回忆说，他最后一次见到费米时，费米躺在病床上，已经很虚弱。但他的眼睛依然明亮，他问盖尔曼最近在研究什么，然后开始了他的最后一次教学。
这就是恩利克·费米。他用一生来计算宇宙的秘密，从电子的运动到中子的行为，从原子的结构到恒星的命运。他计算出了核时代的到来，却无法计算出自己的寿命。他用秒表测量着生命的最后一滴，用物理学家的方式向这个世界告别。
在他的葬礼上，有人说了这样一句话：“费米不需要纪念碑。他的工作就是他的纪念碑。芝加哥一号堆、费米统计、β衰变理论、慢中子的发现——这些已经刻入了人类知识的基础。”
但也许还有另一层意义。当费米在临终前继续他的计算时，他告诉我们，科学不仅仅是关于自然界的知识。它是一种面对世界的方式，一种在混乱中寻找秩序的决心，一种即使在死亡面前也不放弃理解的勇气。
恩利克·费米，那个被称为"教皇"的物理学家，那个用秒表测量生命最后一滴的男人，他留给我们的不仅仅是方程和实验。他留下的是一种精神：无论面对什么——无论是十四岁时的死亡，还是五十三岁时的癌症——都要保持理性的尊严，都要继续计算，直到最后一滴。
参考资料
- Fermi, Laura. Atoms in the Family: My Life with Enrico Fermi. University of Chicago Press, 1954.
- Segrè, Emilio. Enrico Fermi: Physicist. University of Chicago Press, 1970.
- Schwartz, David N. The Last Man Who Knew Everything: The Life and Times of Enrico Fermi, Father of the Nuclear Age. Basic Books, 2017.
- Rhodes, Richard. The Making of the Atomic Bomb. Simon & Schuster, 1986.
- Garwin, Richard L. “Enrico Fermi and Ethical Problems in Scientific Research.” FAS Public Interest Report, 2001.
- Atomic Heritage Foundation. “To Fermi with Love” Oral History Collection.
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- Anderson, Herbert L. “Fermi’s Discovery of Slow Neutrons.” Physics Today, January 1974.