Enrico Fermi - nhà vật lý

54

Enrico Fermi - nhà vật lý

Hãy xem bất kỳ chuyên khảo vật lý nào được xuất bản trong 20-30 năm qua, và bạn gần như chắc chắn sẽ tìm thấy Enrico Fermi trong đó - lý thuyết mà ông đã phát triển, phương pháp nghiên cứu mà ông đề xuất, hoặc ít nhất là một thuật ngữ vật lý. Fermi đã có những đóng góp to lớn cho vật lý lý thuyết, vật lý nguyên tử, vật lý hạt nhân và các hạt cơ bản.

Hơn 15 năm trước, bản dịch tiếng Nga cuốn sách “Nguyên tử ở nhà của chúng ta” của Laura Fermi, cuốn tiểu sử về nhà khoa học này do vợ ông viết, đã được xuất bản. Nó nói về đường đời của Fermi, bộc lộ hình ảnh Fermi với tư cách một con người, nhưng tất nhiên hầu như không đề cập đến hoạt động khoa học của ông. Và cuối cùng, gần như đồng thời, hai cuốn sách về nhà khoa học Fermi đã xuất hiện. Tuy nhiên, trong số đó ) thuộc về ngòi bút của Enrico Serra, một học trò, học trò và là bạn của Fermi, cuốn thứ hai*) được biên soạn bởi một học trò khác của Fermi, viện sĩ Liên Xô B. M. Pontecorvo và ông.

*) Segre E. Enrico Fermi - nhà vật lý. “Mir”, 1973, 324 trang, c. 1 chà. 19k.
**) Pontecorvo B., Pokrovsky V. Enrico Fermi trong hồi ký của sinh viên và bạn bè. “Khoa học”, 1972, 160 trang, c. 57k.

nhân viên V.N. Pokrovsky. Cả hai cuốn sách tài liệu này sẽ cung cấp cái gọi là “thông tin trực tiếp” và chúng cung cấp một bức tranh khá đầy đủ và khách quan về con đường sáng tạo của một trong những nhà vật lý xuất sắc của kỷ nguyên nguyên tử.

Hãy lật các trang của những cuốn sách này.

…1915. Ngày chợ ở Rome. Một cậu bé mười bốn tuổi thấp lùn, chắc nịch đi qua quầy của các hiệu sách cũ để tìm sách về vật lý. Vật lý Ý, vốn đã mang lại cho thế giới Hallel và Volta, đã mất đi vinh quang trước đây từ lâu, việc giảng dạy môn khoa học này trong các trường phổ thông và đại học được thực hiện ở mức độ khá thấp, và Enrico Fermi, người yêu thích vật lý, chỉ còn một việc phải làm - rút ra kiến ​​thức từ sách vở.

…Sau khi bảo vệ Dillom in Food, Fermi quay trở lại Rome và ngay lập tức chịu sự giám hộ của Corbino, giám đốc phòng thí nghiệm vật lý tại Đại học Rome. Nhận thấy tài năng xuất chúng của Fermi, Corbino đã giúp anh ta có được (ở tuổi 26!) chức giáo sư tại Đại học Rome - khoa vật lý lý thuyết đầu tiên được thành lập riêng cho người hầu này, và quan trọng nhất là giúp đỡ xung quanh vị giáo sư trẻ này một nhóm gồm những người trẻ đam mê không kém: Persico, Rasetti, Serre, Amaldi, Pontecorvo, Nga. Đây là cách trường phái Fermi ra đời. Sau đó, chính tên của những người đã tập hợp xung quanh Fermi trong thời gian ông sống ở Hoa Kỳ (Anderson, Gellman, Holberger, Feld, Orir, Rosenfeld, Chu, Young) đã được mọi nhà vật lý biết đến.

…Giống như nam châm, Fermi luôn thu hút những người tài năng đến với mình. Làm thế nào anh ấy đạt được điều này? Tất nhiên, trước hết phải có kiến ​​thức vật lý không giới hạn và sự hiểu biết sâu sắc về nó. Đằng sau những cấu trúc toán học phức tạp, đằng sau sự lộn xộn của các công thức, Fermi đã có thể làm phẳng bản chất của các quá trình và hiện tượng vật lý. Đây là những gì Hans Bethe, một trong những nhà vật lý xuất sắc của thời đại chúng ta, nói:

“Phương pháp giải quyết các vấn đề lý thuyết của Fermi có mức độ lớn nhất vì tính đơn giản của nó. Anh ấy có thể thâm nhập vào một sinh vật hiện có bài toán, bất kể nó có vẻ phức tạp đến đâu. Anh ấy đã lột bỏ bức màn của các điều kiện toán học và chủ nghĩa hình thức không cần thiết. Với cách tiếp cận này, anh ấy thường có thể giải một bài toán vật lý rất phức tạp bài toán trong không quá nửa giờ. Tất nhiên, điều này không dẫn đến một kết quả lời giải hoàn chỉnh về mặt toán học, nhưng khi bạn chia tay Fermi sau một giờ trong số những cuộc thảo luận này, người ta đã rõ làm thế nào có thể đạt được lời giải toán học.”

Đồng thời, bản thân Fermi cũng là một nhà toán học giỏi, có khả năng thực hiện bất kỳ phép tính nào nếu cần thiết. Chính xác - nếu bạn thực sự cần nó. Nhưng trong hoạt động khoa học hàng ngày của mình, ông đã thử nghiệm các phép tính gần đúng, ước tính và không bỏ quy tắc trượt. Khi máy gửi điện tử xuất hiện, ông ngay lập tức đánh giá cao sức mạnh của chúng và là người đầu tiên trong số các nhà vật lý tích cực sử dụng chúng.

Phạm vi quan tâm khoa học của Fermi rất lớn. Bruno Maksimovich Pontecorvo kể lại rằng tại Đại học Rome, Fermi đã giảng dạy về cơ học lượng tử, vật lý nguyên tử, vật lý toán học, nhiệt động lực học, nhưng khóa học yêu thích của ông là…địa vật lý. Làm thế nào ông có thể hiểu được – không phải một cách nghiệp dư mà là sâu sắc – bảng các lĩnh vực vật lý khác nhau? Ngoài tài năng vượt trội, Fermi còn có hai phẩm chất quan trọng hơn:

55

Trà làm việc chăm chỉ và có hệ thống. Cả hai biểu hiện đều đã xảy ra ở tuổi trẻ. Trong kỳ nghỉ hè năm 1919 của sinh viên, ông dùng bút chì điền vào một cuốn sổ có bìa da: trên 102 trang có bản tóm tắt toàn bộ vật lý từ động lực phân tích của Hamilton và Jacobi đến lý thuyết điện tử của Lorentz về vật chất, lý thuyết lượng tử của Planck và các nguyên tắc cơ bản về phóng xạ của Rutherford. Anh viết những ghi chú cuối cùng, mục lục và danh sách thư mục vào ngày 29 tháng 9, sinh nhật lần thứ 18 của mình. Điều thú vị là ông đã mang cuốn sổ này sang Mỹ, nơi ông giữ nó cùng với những ghi chú khoa học khác cho đến cuối đời.

Không cần dựa vào trí nhớ phi thường của mình, anh ấy đã biên soạn một tập tin thẻ mở rộng, được hệ thống hóa tốt (“trí nhớ nhân tạo của tôi,” Fermin nói đùa), từ đó, khi nhìn vào bàn phím lần đầu tiên, anh ấy có thể dễ dàng trích xuất bất kỳ thông tin cần thiết nào: phương trình, tham số và CONSTANT, tài liệu tham khảo thư mục, tóm tắt quan trọng về các công trình và báo cáo khoa học của người khác.

Đôi lời về hiệu suất của Fermin, sau này trở thành một tiêu chuẩn không được chấp nhận đối với mọi nhà vật lý. Vào tháng 3 năm 1934, ông dẫn đầu nghiên cứu về sự chiếu xạ nguyên tử của nhiều nguyên tố khác nhau bằng neutron được phát hiện gần đây. Hai tháng trước kỳ nghỉ hè, hầu hết các yếu tố đều được kiểm tra. Sau đó, Fermin đi giảng một loạt bài ở Nam Mỹ, rồi quay trở lại và tiếp tục công việc, kiểm tra tác động của các loại vật liệu khác nhau lên hành trạng của neutron. Đến cuối năm 1934, công việc gần như hoàn thành (nếu không tích hợp đến thế thì phải mất hơn một năm). Fermin đã được trao giải Nobel Vật lý năm 1938 cho nghiên cứu về neutron của ông.

Tháng 12 năm 1938, Fermin cùng vợ và hai con đến Stockholm để nhận giải Nobel, rồi từ đó sang Mỹ, quyết định không quay lại nước Ý phát xít.

…Trở lại năm 1934, trong khi nghiên cứu sự tương tác của neutron với uranium, Fermin đã phát hiện ra các chất phóng xạ chưa được biết đến trước đây và, mặc dù với một thái độ thận trọng, đã kết luận rằng đây là các nguyên tố chuyển hóa. Kết luận hóa ra là sai lầm và Fermin không thể tha thứ cho lỗi lầm này cho đến cuối đời. Trên thực tế, các chất phóng xạ mà ông phát hiện ra, như các nhà khoa học Đức Hahn, Strassmann và Meitner đã chứng minh bốn năm sau đó, là sản phẩm phân hạch của hạt nhân uranium. Ngay sau khi điều này được chứng minh, trong tâm trí của nhiều nhà khoa học, trong đó có Fermin, ý tưởng về phản ứng hạt nhân đã ra đời, kết quả là một lượng năng lượng khổng lồ sẽ được giải phóng.

…Khi chiến tranh nổ ra ở châu Âu, và đặc biệt là sau khi Hoa Kỳ tham chiến vào tháng 12 năm 1941, hàng trăm nhà khoa học làm việc tại Hoa Kỳ, hầu hết là những người nhập cư từ nhiều quốc gia châu Âu khác nhau bị Đức của Hitler chiếm đóng, đã tập trung công việc của họ vào việc chế tạo bom nguyên tử. Và ở đây Fermin hóa ra lại không thể thiếu. Hơn nữa, những nhà khoa học xuất sắc như Bohr, Oplenheimer, Kompon, Weiskoff, Feynman, Bethe, ông được coi là một “nhà tiên tri”; họ đã được hướng tới trong những trường hợp khó khăn nhất.

…Sau khi chiến tranh kết thúc, Fermin hoàn toàn rời xa nghiên cứu nguyên tử và bắt đầu quan tâm đến vật lý hạt cơ bản. Như trước đây, ông dành nhiều thời gian cho các hoạt động sư phạm: ông giảng dạy tại Đại học Chicago, chủ trì một hội thảo lý thuyết, nghiên cứu với một nhóm nghiên cứu sinh, trong đó có nhiều nhà khoa học đang làm việc tích cực và viết sách giáo khoa. Mùa hè năm 1954, ông lâm bệnh nặng, các bác sĩ đưa ra chẩn đoán khủng khiếp - ung thư dạ dày di căn, và Fermin nhận ra rằng ông chỉ còn rất ít thời gian để sống. Nhưng ngay cả trong hoàn cảnh khó khăn này, ông vẫn bình tĩnh và có tinh thần nghèo khó, thậm chí ngay cả khi nằm trên chiếc giường lớn, ông vẫn tiếp tục viết một khóa học về cơ học lượng tử.

Fermín qua đời vào ngày 29 tháng 11 năm 1954, sau đúng hai tháng xa cách…

Đây là cách Enrico Fermin giới thiệu cho chúng ta một trang của hai cuốn sách này. Tất nhiên, trong một truyện ngắn có thể đưa ra một bức tranh hoàn chỉnh về Fermin - một con người và một nhà khoa học. Để làm được điều này bạn cần đọc về sách.

Các phụ lục trong cuốn sách của Segre được đọc rất thích thú: Những bức thư của Fermin gửi cho bạn bè và mẹ chồng Enrico Persicco, trong khoảng thời gian từ 1917 đến 1926; bài phát biểu của Fermin khi ông được trao giải Nobel và có phần trình bày phổ biến về công trình nghiên cứu về phóng xạ nhân tạo do bắn phá neutron; một bản ghi âm bài phát biểu cuối cùng của Fermin, trong đó ZA kể một câu chuyện sống động và phi tổng thống, với sự trợ giúp đắc lực, về lịch sử nghiên cứu hạt nhân cho đến việc tạo ra lò phản ứng hạt nhân đầu tiên, và cuối cùng, một báo cáo chặt chẽ hơn về cùng chủ đề. Tất cả những tài liệu này, cũng như hầu hết nội dung chính của cả hai cuốn sách, đều khá dễ tiếp cận đối với học sinh trung học quan tâm đến vật lý. Sau khi đọc những cuốn sách này, các em sẽ được làm quen với một nhà khoa học xuất sắc đi đầu trong ngành vật lý mới nổi của thế kỷ 20, cũng như với một trong những trang đáng chú ý và ấn tượng trong lịch sử vật lý.

N. Zorit