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12.跨越大西洋

帕尼斯佩尔纳大道上的少年们两耳不闻窗外事,一心只读物理书。他们对罗马越来越专制的政治氛围漠不关心,集中精力搞物理研究,也确实做出了一些名堂。在费米的激励下,爱德华多·阿马尔迪、埃米利奥·塞格雷和埃托雷·马约拉纳都在1928年各自发表了他们的第一篇论文。他们也和拉塞蒂一样,开始考虑拓展自己的领域。1923年创立的洛克菲勒基金会奖学金已经越来越普及,少年们觉得,要是能获得一份奖学金,应该会有很好的推进作用。

费米是第一个获得洛克菲勒奖学金的意大利物理学家,获奖后在莱顿大学学习了一段时间。几年之后,拉塞蒂也获得了一份。对拉塞蒂来说,去一个北欧的物理中心深造实在是顺理成章,但在少年中间最具冒险精神的拉塞蒂决定去美国看看,尤其是狂野西部。他选定了帕萨迪纳的加利福利亚理工学院(更为人熟知的称呼是加州理工)来深造。

这时候的美国还没有成为物理强国,但在这之后不久美国迅速崛起,很大程度上是因为一些杰出人才的碰撞、融合并共同努力。这些人才有的是完全在美国成长起来的,比如阿瑟·康普顿(Arthur Compton)和欧内斯特·劳伦斯(Ernest Lawrence),也有的是在欧洲受的教育,比如罗伯特·奥本海默、莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)以及伊西多·拉比。由于一些欧洲物理学家移民美国,这种交相辉映变得更为丰富充实。对这些移民物理学家来说,美国是应许之地,是得以免遭极权主义政权戕害的避难所。美国成了他们的家园。

1928年拉塞蒂抵达加州理工时,美国科学的多样性和生命力给他留下了深刻印象。拉塞蒂兴趣极为广泛,交到的朋友也各色各样,除了物理学家,还有生物学家、地质学家、天文学家等。回到罗马之后,他跟其他少年分享自己的冒险故事和美国的奇俗怪谈,比如禁止饮酒,以及教职工俱乐部制度,在那里可以跟别的教授把酒言欢。他认为美国是个新世界,鼓励他们也都去看看。为了凸显他对美国的热爱之情,拉塞蒂进口了一辆福特A型汽车,无疑是罗马少数A型汽车之一,在帕尼斯佩尔纳大道上当然是唯一的一辆。

拉塞蒂在加州理工的研究工作很值得关注,而且这为他赢得了意大利的教授职位。科尔比诺又一次运筹帷幄,促成好事。为了确保拉塞蒂能跟别的少年一起工作,科尔比诺设法在罗马大学设置了一个新的物理教席,让拉塞蒂就职。费米很快开始和拉塞蒂一起工作,就跟五年前在佛罗伦萨一样。一仍其旧的还有,费米主要负责理论而拉塞蒂主要负责实验。为期两年的合作促成了费米1934年出版《分子与晶体》一书,这本书还被翻译成多种语言,物理学家和化学家都把它当作标准文本,用来理解还很新的量子力学领域的工作。

像在佛罗伦萨一样,费米在与拉塞蒂合作的同时也开展了有重大理论意义的独立研究,而拉塞蒂也在专注于更直接的实验项目。量子力学已经表明,电子如何与电场或磁场相互作用,但还没弄清楚电子如何发射或吸收电磁辐射。这是费米心中最为关心的问题。一个名为量子场论的新领域,就这样崭露头角。很可能他自己的方法有助于解开个中机密。

在这个新领域中,费米不是一个人在战斗。所有年轻的理论物理天才,狄拉克、海森伯、泡利和约尔丹,都在致力于攻克同样的问题。比起其他人,费米在概念方面遇到的困难要小得多。他设计了一套简明易懂的步骤,并将其应用于解决一系列相关问题,并着重阐释了此前令人困惑的结果。

费米就量子场论的结论发表了一些短篇论文,并最终在一篇长篇教学文章中做了总结。除了费米所用的方法,还有一点值得注意:这篇文章发表在美国的《现代物理学评论》上,这是费米第一次在美国期刊上发表文章。文章于1932年面世,强烈影响了整整一代理论物理学家,其中就有汉斯·贝特和理查德·费曼(Richard Feynman)。这两位未来的诺贝尔奖得主都认为,这篇文章极为简明扼要,对他们自身的职业生涯、对理解场论,都是关键所在。费曼后来写道:“几乎我所有关于量子电动力学(QED)的知识,都来自费米的一篇简单的论文。”

费米决定在美国期刊发表文章,是因为第一次到访美国就给他留下了很好的印象。出于在罗马和莱顿时的好友乔治·乌伦贝克的邀请,费米才有这趟旅行。乌伦贝克及其在莱顿大学的同学撒姆尔·高斯密特(Sam Goudsmit),都刚刚在密歇根大学得到物理学教职。

在安娜堡愉快安置下来后,他俩开设了一期理论物理的暑期学校,将美国学生集中起来,由一些杰出物理学家提供讲座,为期两个月。他们在莱顿大学的导师保罗·埃伦费斯特已经同意前来。费米受到在莱顿大学时愉快回忆的激励,又受到拉塞蒂的美国故事的鼓舞,欣然接受了这一邀约。劳拉也一起去了。

恩里科和劳拉都对美国谈不上有什么了解。劳拉承认,她从来没听说过美国内战,还以为亚伯拉罕·林肯(Abraham Lincoln)是犹太人,这是因为在意大利,亚伯拉罕是很常见的犹太名字。除了基本交流用语之外,费米夫妇谁都谈不上懂多少英语;费米能读懂物理学文章,但也仅此而已。夫妇俩对美国的观感有霄壤之别。劳拉觉得美国没什么吸引力,她认为,1930年夏天的美国之行,毫无希望将他们潜移默化成美国人。相比之下,费米却觉得十分喜欢美国。身在大学的象牙塔中,费米受到美国社会变迁的影响相对较小,不断加深的经济衰退也不怎么影响得到他。美国展现给他的,是美国人的自动自发、踏实稳重。

劳拉并不怎么认同费米的看法,她后来也承认,当时自己有点自以为是。她和她很多欧洲朋友一样,认为美国人没文化、没教养。虽然她丈夫忙着与其他物理学家共事,她在美国却没几个朋友,也没什么事情好做。也有可能劳拉在遭受孕吐的折磨。费米夫妇的第一个孩子,他们的女儿内拉(Nella),就出生在1931年1月31日,那时他们回意大利还不到6个月。

费米在1933年和1935年的夏天都又去了安娜堡,英语说得越来越好了,但他的意大利口音从来没有完全消失。这两回,劳拉都留在了意大利,刚当上妈妈的她不愿和小宝贝一起跨越重洋。就是去了美国,她也只不过会在安娜堡一个陌生的屋子里起居,也没有经验丰富的合格保姆能帮帮她。

回到罗马,费米发现自己理论物理学家的名声越来越响亮,都开始有访客慕名而来了。他们中间大部分都是从北欧来的洛克菲勒学者,并在帕尼斯佩尔纳大道度过了相当长的时间。贝特是第一批中的一员,1931年2月就到了罗马。他很快就给他在慕尼黑的朋友鲁道夫·佩尔斯( Rudolf Peierls),也就是后来的鲁道夫爵士写信,讲述费米的物理方法如何大显神通:“他总结任何问题的能力令人惊叹;他能马上判断出一篇论文到底有没有意义……而且他对理论和实验(!)文献的判断都绝不会错。”贝特在罗马只待了很短一段时间,就已经认识到了为什么费米会被叫作“教皇”。

佩尔斯显然也对费米大感兴趣,一年后就带着自己的洛克菲勒奖学金追随贝特来到了罗马。贝特设法让自己的奖学金延了一期,在一年后的1932年春天也再次加入了费米团队。

帕尼斯佩尔纳大道已经成了这个领域创造性和创新性的磁石,就像玻尔领导下的哥本哈根、索末菲领导下的慕尼黑、泡利领导下的苏黎世,以及海森伯领导下的莱比锡。瑞士的费利克斯·布洛赫(Felix Bloch)、捷克斯洛伐克的乔治·普拉切克(George Placzek)、匈牙利的爱德华·特勒(Edward Teller)等等,众多学子纷纷云集罗马。他们也都在不止一个北欧的那些物理中心进修过,而今想要学的,是费米提倡的不那么正式的以问题为导向的风格。额外好处是,还可以在罗马的古迹中流连忘返。

也不是只有外国物理学家前来帕尼斯佩尔纳大道就学。费米的名声同样在意大利传扬开来,有志于理论物理的年轻意大利人,像是朱利奥·拉卡(Giulio Racah)、吉安·卡罗·威克,还有乌戈·法诺(Ugo Fano),也都来到了罗马。主要拜费米所赐,他们被物理学的美好前景所激励,走上了这条职业道路。

向着“永恒之城”罗马的朝圣已经有好多个世纪的历史。这是一种新的朝圣,在朝圣终点所遇到的,也是一种新的教皇。 ynLpU6Jgpm/hjWVR98rK9NoegrBB3d7HGnzLeEbZK9++xSp7uqJsYMwsHmOCpiWc

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