几年以来,费米对于分子、原子和电子的活动和统计问题,以及能量的释放等前沿科学都极感兴趣。对假想的完美气体活动的研究也从未间断。这种单原子气体的活动所遵循的精确定律使他百思不解,某些足以揭露真相的要素,是他所不知道的。
科学上的问题极少是孤立的,某一学科的答案常常和其他问题有着某些内在的联系。十多年来,科学家们对原子和原子活动定律都在作理论上的研究,并希望借此来理清由各种实验得来的纷繁杂乱的资料。这是原子物理学兴旺的时期,许多新的理论和见解也陆续发表出来了。
奥地利出身的物理学者荷尔费冈·泡利在研究绕着核子运行的电子能量时,发现了“排他”的原理,用平常的话来说就是:绕着核子旋转的电子,每圈只能有一个。费米立即将这个原理应用到完美气体研究上。
那时,费米闲暇时玄思冥想的机会颇多。佛罗伦萨大学物理实验室设在亚尔赛脱里这座有名的山上,伽利略晚年就是在这里度过的,直到在这里辞世。费米常常和拉赛谛一道去抓些壁虎和小蜥蜴等,拿来放在饭厅里。这些小动物本来是无害的,一般人却相信它们身上附有鬼怪。
他们以此取乐的目的,是吓唬那些在饭厅服务的乡下姑娘。
他们两个人时常一连几个钟头俯卧在草地上,一动也不动,各人手里都拿着一根长长的玻璃棒,棒端系着丝套索。在这样静伏的时候,拉赛谛总是聚精会神地注视着他眼前的方寸之地,一片生长中的嫩草叶,一只衔着食物匆匆走过的蚂蚁,以及阳光在那玻璃棒上散射出来的缤纷色彩等等。不是博物学家的费米对于眼下的小世界却没有兴趣:他在守着小蜥蜴出现的同时,脑子所想的却是别的事情。他下意识地在把泡利的原理应用到完美气体理论的研究上,他由此而终于发现了他以前所不知道的要素:在气体里,没有两个原子能用同等的速度移动,用物理学家的话来说,就是在每一种相置状态中,只能有一个完美的单原子的气体。这个原理使费米能够将气体的运行轨迹完全准确地计算出来。这项研究后来被称为“费米统计”。
费米和其他的物理学家后来又用这个原理来解释其他一些现象,包括金属对热和电的传导力。
当科尔比诺建议在罗马大学设立理论物理学的讲座时,费米关于完美气体的理论刚好发表出来。理学院非常赞成科尔比诺聘请费米为教授的建议,教育部也因科尔比诺的关系批准了竞试方案。这才有了前面提到的费米竞试名列第一而受聘于罗马大学。这次的第二名是费米的老朋友柏西柯,他就受聘于佛罗伦萨大学。第三名为亚尔多·蓬特伦摩里,这人于两年后作为倒霉的意大利北极远征队队员时,在北极海上失踪。
接着而来的是生源问题。当时来进修物理的学生寥寥可数,素质也差。优秀者都被工程系吸引去了,只有那些因功课负担过重的学生才转到物理系来。科尔比诺决定改变这种情况。
一天上午,科尔比诺教授在课堂上向大家宣布说,他正在找两三个优秀的学生从工程系转到物理系来。他信誓旦旦地向他们保证说,这是个非常好的机会:现代物理学是一门最有前途的学问。大学里的物理学者最近有所增添,对少数非常优秀的学生将给予特别的培养。学成后谋职的机会也极好。科尔比诺目光炯炯的眼睛在教室里来回搜索,并再度声明,他要的只是很有发展前途的最好的学生,才值得在他们身上花费时间和精神。
结果,科尔比诺只接收了一个学生,就是厄杜亚多·亚马尔第,原是工程系二年级学生,父亲也是本校的数学教授。他才18岁,然而他的样子看上去却比他的实际年龄还轻。此人以后确实在物理学上有所成就。
费米在教学上要求学生很严格,又很有一套别出心裁的办法。
有的学生在考试之前情绪紧张地议论说:“费米和拉赛谛对谁都毫不留情,不及格就不及格。”“他们不懂得通融。”“他们对学生的要求是以他们自己的水平为标准的。”但是,费米又很善于寓教于乐。
有时,费米会邀请他的学生们去做“非正式交谈”,实际是做做游戏之类。
“不要怕,”费米对他的学生说,“我们只是做一种游戏。这种游戏叫做 ‘两个钱币’:任何人都可以向别人提问题,答不对的要拿出一 个钱币来,但提问题者如果自己也解答不出,也得拿出一个钱币来。就这么简单。我们开始吧。谁有问题问这位小姐?”他指向女学生金妮。
亚马尔第用从他老师那里学来的半严肃半嬉笑的态度说,他有一个问题,最适合问女士的:“你知道的,橄榄油的沸点比锡的熔点高。那么,你如何能够用橄榄油在涂锡的锅里煮东西?”——意大利最好的长柄锅是铜质镀锡的。
这个问题可不像费米所说那么简单。要解答这种问题并不是会做菜就行的。金妮虽然有点紧张,却回答得很对,她说:“煎食物的时候,油并没有沸,沸的是食物里的水分!”他们就是这样互相启发,将书本知识穿插在游戏之中进行传授。费米也提出问题,还把答案写在黑板上,教学生如何推理,如何摒除不重要的因素,以及如何凭已知的条件来探究未知的知识。
有时,这种不依常规的研究,也会出现战斗硝烟。从费米一张旧桌子上的一个洞可以看出来。那个洞是赛格勒在一次讨论中发脾气,用拳头打穿的。赛格勒很容易发脾气,大家戏称他为传说中眼里能射火焰的大蛇“巴西里克”。学术问题争得面红耳赤,费米从不计较。
费米还和心算高手马佐拉诺搞过比赛。有人问:“请你告诉我们,1538的对数是多少?”“243乘以578的立方根是多少?”费米用铅笔、纸和计算尺,马佐拉诺则什么也不用,只用他的脑子。结果两人都准确无误,胜负不分。
对于别人的研究成果,费米总是积极支持。性格十分内向的马佐拉诺,早上搭乘电车到大学去时,常常随车子摇晃而想到一些新的见解。
这时他就会从口袋里掏出铅笔来,在卷烟盒子上记下一点什么。下车走向物理大厦时,他仍沉浸在沉思之中,旁若无人地走到老师面前,拿着卷烟盒子,陈述他的见解。
“好极了,写下来,拿去发表!”费米曾欣喜地对他说。
“噢,不,这不过是小孩子的玩意罢了。”他抽完最后一根卷烟就把盒子抛到字纸篓里去。其实,马佐拉诺在海森堡的核子理论发表之前,便已想出同样的道理,但他从未写出来。
费米周围那班人,常常觉得他所使用的研究方法与平常的推理方法不同,让人极难理解。费米对量子论的广泛而深入的研究,人们深为折服。对比来说,“物质和能是由电波构成的”。这种理论,在人们看来,无疑是一种教条,而不是可以证明的事实。教条是信仰上的问题。在信仰问题上,教皇是永无错误的。而在量子论的问题上,费米是永无错误的。那么,费米也是教皇了。从此以后,费米便被他们称为“教皇”。
这种称呼使新来的人大为惊异,但不久之后,连国际上年轻的物理学家都知道费米这个尊号了。
与此同时,拉赛谛被同行们尊为“红衣主教”;马佐拉诺则被称为教廷的“大裁判官”。
后来有一天,柏西柯自都灵来到物理学大厦。他说,在都灵,没有一个人相信量子论,认为这种理论和既成的真理相反。
“教皇”费米对此事很关切,立即派柏西柯为“宣传红衣主教”,责令他去向“邪教徒”们传播“福音”。
柏西柯不辱使命。不久之后,他就以长诗形式寄回一篇详细报告,最后两节写道:
他们终于认识了真理,
现在深深地相信,
光是光波和物质,
电子也是物质和电波。
这是他教给邪教徒
众多的教条之一,
从 《神圣福音》的例子中,
他使他们心悦诚服。