Интернет-газета KONTINENT на Facebook Интернет-газета KONTINENT в Одноклассниках  Интернет-газета KONTINENT ВКонтакте Интернет-газета KONTINENT в Twitter
Главная / Общество / Виталий Ронин | О жизни и научном гении Энрико Ферми

Виталий Ронин | О жизни и научном гении Энрико Ферми

«Несмотря на свою короткую жизнь, Энрико Ферми достиг высочайших вершин как в теории физики, так и в экспериментальных исследованиях». Е.Кочемаровская

Энрико Ферми ушёл из жизни 28 ноября 1954 года. За два месяца до этого, 29 сентября, он отметил своё пятидесятитрехлетние. Причиной смерти оказался рак желудка*. Болезнь оборвала короткий, но яркий творческий путь одного из наиболее талантливых физиков современности. Неоценимый вклад, который внёс Энрико Ферми в развитие теоретической, экспериментальной, технической физики и астрономии, позволил Бруно Понтекорво сказать, что этот гениальный человек достоин не одной, полученной им Нобелевской премии, а по крайней мере восьми, учитывая весомость результатов каждого из его научных исследований! И это не преувеличение. Они настолько значимы, что получили высочайшую оценку мировой научной элиты. Отдавая должное уровню его достижений, Энрико Ферми относят к тем выдающимся учёным за всю историю человечества, которые изменили мир.

Рим – город, в котором он родился 29 сентября 1901 года. Отцом его был Альберто Ферми, занимавший престижный пост начальника отдела управления железных дорог, а матерью была учительница начальной школы Ида де Гаттис (из еврейской семьи, дочь армейского офицера). Из троих детей в семье Энрико был младшим (у него были сестра, Мария, 1899 года рождения, и брат, Джулио – 1900-го).

Энрико был необычным мальчиком. Любознательность, тяга к знаниям (как у отца), пытливый ум (сродни уму матери), исключительная память, настойчивость, целеустремлённость в достижении поставленной цели, сочетающиеся с самодисциплиной, организованностью и пунктуальностью, – проявились у него довольно рано. Эти черты характера сформировались и раскрылись в полную силу уже в зрелом возрасте. В раннем детстве у него появился интерес к математике и особенно к физике. Можно с большой вероятностью предположить, что, по мере накопления знаний в области математики и физики (многое он изучил самостоятельно по книгам, благо рано научился читать и писать), у мальчика возникла страсть к изобретательству. Первые эксперименты он проводил с Джулио. Результатом их совместного творчества, был, к примеру, сконструированный ими электромотор**.

После скоропостижной смерти брата, которую он тяжело переживал, Энрико ещё глубже окунулся в учёбу***. Самообразование – вот основной путь, которому следовал Ферми. Находясь в это время в школе, 13-летний подросток продолжал ещё настойчивее изучать математику и физику. Учебник Андреа Карафа оказался первой из прочитанных им многочисленных книг. Из книги Карафа, в которой автором рассматривались вопросы математики, классической механики, оптики, акустики и астрономии, он почерпнул очень много полезной информации. С невероятной скоростью Энрико поглощал и другие книги, которые им приобретались в букинистических магазинах, расположенных на рынке Кампо дей Фьори. Одной из этих книг был двухтомник по математике и физике. Он усваивал информацию, запоминал её быстро, благодаря своей исключительной памяти. Юноше достаточно было прочитать книгу один раз, чтобы знать её в совершенстве. Всё это дало возможность Ферми легко решать задачи, приведенные в учебных пособиях. Обладая таким высоким уровнем знаний, ему не составило особого труда стать первым в классе. Совместно с Энрико Персико, ставшим его другом, они стали составлять и решать экспериментальные задачи, среди которых, например, было измерение магнитного поля земли. Их заинтриговало странное поведение волчка. Ферми собственным умом пришёл к рабочей версии гироскопа. Но всё же, в его обучении был существенный изъян: хаотичность в выборе информационных материалов, которыми пользовался юноша, а это влекло за собой отсутствие системы в приобретении знаний. Советы инженера Адольфо Амидена, коллеги отца по работе, к которому Энрико обращался за помощью, оказались не только полезными, но и сыграли существенную роль в дальнейшей судьбе Ферми.Он стал давать своему подопечному ту литературу, которая способствовала систематизации его знаний. Мало того, Амиден дал ему совет поступить в Реальную высшую школу в Пизе и, обучаясь в ней, посещать лекции в университете. В своём очерке «10 гениев, которые изменили мир», Е.Кочемаровская подчёркивала, что если бы на его пути не встретился такой человек, то его талант не смог бы получить должного развития и, в результате, он мог бы стать лишь хорошим инженером.

Энрико, следуя совету своего наставника, после окончания лицея в 1918 году, в котором освоил курс за два года вместо трёх, поступил в это престижное учебное заведение, каким считалась в то время Реальная высшая школа, блестяще сдав экзамены и заняв при этом первое место. Участвующий в приёме экзаменов профессор, впечатлённый знаниями абитуриента, сказал ему: «Вы выдающийся человек, и вам суждено стать большим учёным». По итогам прошедшего конкурса ему была присуждена специальная стипендия, позволившая талантливому студенту целиком сосредоточиться на учёбе. Обучение давалось Ферми легко, поскольку большая часть информации, из преподносимых предметов в Реальной высшей школе, была ему уже очень хорошо знакома. Поэтому Энрико продолжал постигать науки, в основном, путём самообразования, а уникальная память способствовала быстрому овладению им иностранными языками. На его неординарные способности обратили внимание не только студенты, но и преподаватели. И в 1920 году его приняли на физический факультет Пизанского университета. Поступление в Пизанский университет обозначило для него начало, продолжающейся до самой смерти, блестящей научной деятельности. Вскоре Ферми не только был допущен к чтению лекций по квантовой теории…, но и занялся научными исследованиями в области теории относительности А.Эйнштейна, статистической механики, квантовой теории, теории электронов в твёрдом теле. Первая из его работ, «Об электростатике однородного гравитационного поля», была опубликована в 1921 году. А следующий год был отмечен несколькими событиями: окончанием пизанской школы с блестящей защитой диплома, посвящённого теории вероятностей; защитой докторской диссертации, в которой диссертант исследовал дифракцию рентгеновских лучей на изогнутых кристаллах; публикацией очередной научной работы «О явлениях, происходящих вблизи мировой линии». В этом же году, по возвращении в Рим, Ферми стал победителем конкурса молодых учёных-естественников, ежегодно проводимого Министерством просвещения. Он получил стипендию, предназначенную для победителя конкурса. Именно в это время О.М.Корбино, руководивший Римским физическим институтом, будучи сам блестящим физиком, задумал объединить вокруг себя талантливую молодёжь. Из прошедших конкурс, Энрико произвёл на него наиболее сильное впечатление своими глубокими знаниями. И он взял этого перспективного юношу под своё покровительство. Корбино, как и в своё время Амиден, сыграл определяющую роль в судьбе Э.Ферми. Он способствовал его поездке в Геттинген (Германия) к Максу Борну на стажировку, а также занятию им должности преподавателя математики на химическом факультете Римского университета. Одним из первых он выбрал Ферми, когда стал формировать вокруг себя группу из молодых талантливых физиков. Помня обо всём этом, Ферми называл Корбино своим вторым отцом.

П.Эренфест, ознакомившись со статьёй молодого учёного «Масса в теории относительности», пригласил Ферми к себе на стажировку в Голландию. Четырёхмесячная стажировка оказалась возможной благодаря выделенной фондом Рокфеллера стипендии. По возвращении из Лейдена, Ферми стал «свободным доцентом» Флорентийского университета, в котором читал лекции по математической физике и механике. Этому периоду принадлежит его разработка новой разновидности статистической механики для частиц с полуцелым спином****. Этим открытием Ферми завоевал настолько высокий авторитет в научных кругах, что в 1927 году его избрали заведующим первой в Римском университете кафедры теоретической физики. Вокруг него, при поддержке Корбино, начала формироваться группа талантливых молодых учёных. Эта группа, ядро которой составляли сам Ферми, Ф.Роззети, Оскар д’Агостино, М.Э.Сегре, Э.Амальди, Б.Понтекорво…, окончательно сформировалась в 1928 году. В результате, под руководством Ферми была создана итальянская школа теоретической физики. В этом же году он женился на своей студентке Лауре Капон из известной в Риме еврейской семьи*****.

В период, охватывающий конец двадцатых и начало тридцатых годов, научная деятельность Ферми осуществлялась по трём основным направлениям:1-е – в области квантовой механики и квантовой электродинамики; 2-е – в области статистической механики; 3-е – в области изучения структур атомов и молекул. Так, например, с помощью метода нейтронной бомбардировки были активизированы 47 из 68 изученных элементов. В 1933 году им, на страницах научного журнала, были высказаны предварительные теоретические соображения о бетта-распаде, а в 1934-м он опубликовал статью «К теории бета-лучей». Вслед за этим, Ферми сделал фундаментальное открытие – им было обнаружена эффективность медленных нейтронов.

По признанию Лауры Ферми, Энрико не раз делился с ней своими мыслями о необходимости отъезда из Италии из-за усиливающейся опасности для жизни евреев при режиме Муссолини. Окончательное решение покинуть страну он принял в 1938 году после принятия властями Италии антиеврейских законов, которые стали непосредственно угрожать жизни его жене и детям. К этому времени он получил, в ответ на свои обращения, приглашения на работу от нескольких университетов США и выбрал из них Колумбийский, в котором ему предложили должность профессора. Он информировал власти о том, что уезжает в США на полгода, в действительности задумав остаться там навсегда вместе с семьей. Формальным поводом для отъезда было сообщение о присуждении Ферми Нобелевской премии в области физики «За доказательства существования новых радиоактивных элементов, полученных при облучении нейтронами и связанное с этим открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами». Церемония награждения состоялась 10 декабря 1938 года. Лауреат, по ходу церемонии, произнёс блестящую речь.

В начале января 1939 года Энрико Ферми, вместе с женой Лаурой и двумя детьми, прибыли в Нью-Йорк на пароходе «Франкония». По приезде, он направил усилия на продолжение своих работ по исследованию свойств нейтронов. Но вскоре, основываясь на результатах экспериментов ряда европейских учёных, доказавших деление ядра урана, он приступил к реализации высказанной им идеи о возможности цепной ядерной реакции деления урана, во время которой должны возникать нейтроны и выделяться огромное количество энергии. Он задался целью доказать не только возможна ли такая реакция, но и управляема ли она. Размышления на эту тему привели его к идее о возможности создания атомного оружия, в основе которого была всё та же цепная реакция, сопровождающаяся мощным выделением энергии. Результаты предварительно проведенных экспериментов были настолько убедительны, что ему были выделены федеральные субсидии для осуществления последующих исследований, часть из которых ему, совместно с собранной им группой сотрудников, удалось провести в период работы в Колумбийском университете. В итоге, была установлена возможность использования в качестве «взрывчатки» плутония.

Группа, сформированная Ферми, была включена в состав Металлургической лаборатории Чикагского университета после принятия Д.Ф.Рузвельтом решения (в декабре 1941 года) о развёртывании работ по созданию атомного оружия («Манхэттенский проект»). Этой группе была предоставлена необходимая финансовая поддержка. Самого Ферми назначили председателем подсекции теоретических аспектов Уранового комитета.

Под руководством Э.Ферми, в середине ноября 1942 года, был дан старт сборке экспериментального атомного реактора. Всего лишь две недели спустя учёные сумели запустить в созданном реакторе первую в мире самоподдерживающуюся цепную реакцию. Вскоре, на основе первого экспериментального реактора, был создан более усовершенствованный, приведший к строительству этого рода устройств значительно больших размеров. С их помощью стало возможным получать плутоний. К этому времени (1944 год) Ферми вместе с семьёй переехал в секретный городок Лос-Аламос. Здесь он возглавил отдел современной физики в лаборатории, организованной Р.Оппенгеймером. Перед сотрудниками этой лаборатории была поставлена цель – создать атомную бомбу. Работы в этом направлении велись настолько интенсивно, что уже летом 1945 года, вблизи Лос-Аламоса, было осуществлено испытание первой атомной бомбы. Один из «Отцов атомной бомбы», как теперь называют Ферми, в числе других сотрудников, присутствовал при этом испытании. Затрагивал ли его нравственный аспект этой проблемы? Большинство из тех, кто комментирует эту тему, категорически утверждает, что нет. Для Ферми, говорят они, научные исследования и их результаты всегда были приоритетными; он оставался равнодушным ко всему, что было за пределами физики, и это относилось прежде всего к политике и морали. Мало того, он был в числе тех, кто рекомендовал президенту Трумэну использовать атомную бомбу против Японии. Его подписи не было под документом, в котором А.Эйнштейн, Роберт Оппенгеймер, к тому времени ставший убеждённым пацифистом, и другие учёные излагали свои взгляды на катастрофические последствия применения атомного оружия. Высказывания Ферми относительно нравственных аспектов применения атомной бомбы, по мнению ряда биографов и аналитиков, подтверждают их правоту. Так, например, коллегам, мучившимся угрызениями совести, он говорил: «Не надоедайте мне с Вашими угрызениями совести! В конце концов, это превосходная физика!». Однако Лаура Ферми в написанной ею биографии мужа (см. «Атомы у нас дома», издательство «Иностранная литература»,1959), подчёркивала, что «все учёные Лос-Аламоса испытывали чувство вины, одни сильнее, другие слабее, но это чувство было у всех». Очевидно, что, говоря обо всех, она включала в их число и своего мужа. Нельзя не согласиться с тем, что Ферми занялся разработкой атомного оружия, руководствуясь канонами науки, которым он был предан, как учёный. Но он, как и многие его сотрудники, были уверены в том, что опередив физиков Германии в создании атомной бомбы они тем самым ускорят окончание войны. Помимо этого, нельзя не учитывать, что Ферми сознавал, что если не он, то бомбу, рано или поздно, создаст кто-то другой. Ещё одним подтверждением его истинного отношения к созданию самого страшного в мире оружия является его решение полностью отойти от военных разработок. Незадолго до окончания войны, вернувшись в Чикагский университет, он стал профессором физики, сотрудником института ядерных исследований, а вслед за строительством в Чикаго циклотрона Ферми посвятил себя изучению взаимодействия между пи-мезонами и нейтронами. В конце сороковых он теоретически обосновал происхождение космических лучей и источника их высокой энергии. Изучение высоких энергий – вот чем занялся выдающийся физик в последние годы своей жизни.

Те, кто знал Энрико Ферми вспоминают, что он увлекался альпинизмом, теннисом, зимними видами спорта. Будучи человеком выдающегося интеллекта, он обладал безграничной энергией, самодисциплиной, был невероятно трудоспособен и целеустремлён. Лаура Ферми подчёркивала, что у её мужа были «золотые руки». Ему были присущи сдержанность и игнорирование фаворитизма. Создатель крупнейшей научной школы, он был великолепным педагогом, блестящим лектором, его любили студенты и ученики…

Неординарная научная деятельность талантливого учёного была оценена по достоинству. Он был награждён: медалями Маттеуччи, Хьюза, Франклина, Бернарда, Макса Планка, «За заслуги» правительства США; премиями Румфорда, Генри Норриса Рассела…; в возрасте 37 лет он стал лауреатом Нобелевской премии. Энрико Ферми увековечил своё имя благодаря совершённому им фундаментальному вкладу в науку. Тем научным работникам, которые по той или иной причине сталкиваются в настоящее время с результатами его исследований, хорошо известны термины: «статистика Ферми-Дирека», «газ-Ферми», «Ферми-жидкость», «поверхность Ферми», «метод Томаса-Ферми», «ферминовские импульсы»; применяемая в ядерной физике внесистемная единица длины, также названа его именем…

Он стал членом Королевской академии Италии, членом-корреспондентом Академии наук СССР, Академии деи Линчеи (Италия), членом Национальной академии наук США, почётным членом Эдинбургского королевского общества, иностранным членом Лондонского королевского общества, членом Генерального консультативного комитета комиссии по атомной энергии, вице-президентом и президентом Американского физического общества, почётным профессором Вашингтонского, Йельского университетов, Рокфордского колледжа, Гарвардского и Рочестерского университетов. В его честь новый 100-й элемент был назван «Фермием». Его именем названы чикагский институт ядерных исследований, национальная ускорительная лаборатория, космический телескоп, а также улицы во многих итальянских городах, в том числе и в Риме. Премия для ученых, учреждённая комиссией по атомной энергии незадолго до смерти Ферми, с 1956 года стала называться «Премией Ферми».

Виталий Ронин

Примечания:

* Его похоронили на кладбище «Oakwoods» в Чикаго.

** Энрико было 13 лет, когда Джулио скоропостижно скончался. Для него это была тяжёлая и невосполнимая потеря. После ухода старшего брата из жизни он стал более замкнутым. Преждевременная смерть брата оказала на него такое сильное воздействие, что он погрузился с головой в чтение книг по математике и физике, с ещё большим рвением он занялся учёбой.

*** «Это не мешало ему играть с товарищами «в войну с французами», но играл без особого энтузиазма», – писала его жена в написанной ею книге «Атомы у нас дома».

**** Эти частицы получили название «фермионы» (или «Ферми-частицы») . А сама статистика, разработанная независимо от П.Дирека, была названа «Статистикой Ферми-Дирека». Особая ценность предложенной статистики состояла в том, что она стала одной из основ физики элементарных частиц и дала возможность не только лучше понять электропроводность металлов, но и привела к построению более эффективной модели атома…

***** Лаура Капон оказалась не только прекрасной женой, но и верной помощницей в работе мужа. Они вместе написали учебник по физике. У них были двое детей – сын и дочь.

Понравился материал?
Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

Интернет-газета КОНТИНЕНТ на Facebook Интернет-газета КОНТИНЕНТ ВКонтакте Интернет-газета КОНТИНЕНТ в Одноклассниках
Яндекс.Метрика