エンリコ・フェルミ
1. 導入
フェルミの生涯はまた、亡命と良心の物語でもあった。彼は1938年、ファシスト政権の人種法がユダヤ人の妻ラウラを脅かしたとき、祖国を離れたイタリア人であり、二度とイタリアに住むことはなかった。アメリカ市民となり、第二次世界大戦を終わらせた兵器の研究に携わり、人生の最後の年月を、その兵器が世界にとって何を意味するかについて心配して過ごした。1954年、53歳で胃がんにより亡くなり、科学者、教師、そして並外れた謙虚さと魅力を持つ人物として悼まれた。この記事では、彼の生涯、発見、マンハッタン計画における役割、遺産の物語を語り、誰よりも原子時代を開いた人物であることが何を意味したかを問う。
エンリコ・フェルミ(1901〜1954年)は、20世紀における最も偉大な物理学者の一人であり、理論家としても実験家としても等しく偉大だった唯一の人物である。1926年、彼は物質を構成する粒子の振る舞いを記述する統計を発展させた。1930年代、彼は遅い中性子が原子核を分裂させうることを発見し、その発見は数年のうちに核分裂と原爆へとつながった。1942年、シカゴ大学のフットボール競技場の観客席の下にあった改造されたスカッシュコートで、彼はシカゴ・パイル1号、最初の原子炉を築き、歴史上初めて制御された自立的な核連鎖反応を達成した。その後、ロスアラモスで原爆の製造を助け、戦後は現代素粒子物理学の創始者の一人となった。
2. 基本情報
| 氏名 | エンリコ・フェルミ |
| 生年月日 | 1901年9月29日、イタリア・ローマ |
| 没年月日 | 1954年11月28日、アメリカ・イリノイ州シカゴ(胃がん) |
| 分野 | 理論物理学と実験物理学、核物理学、素粒子物理学 |
| 著名な功績 | フェルミ=ディラック統計、遅い中性子、シカゴ・パイル1号、最初の核連鎖反応 |
| ノーベル賞 | ノーベル物理学賞、1938年 |
| 主な職位 | ローマ大学(1927〜1938年)、コロンビア大学(1939〜1942年)、シカゴ大学(1942〜1954年)、ロスアラモス(1944〜1945年) |
| 家族 | 妻ラウラ・カポン・フェルミ(1928年結婚)、子どもネッラとジュリオ |
| 名を冠したもの | 元素100番フェルミウム、フェルミ国立加速器研究所、フェルミのパラドックス |
3. 少年時代と教育
ローマの子ども時代
エンリコ・フェルミは1901年9月29日、ローマで生まれた。鉄道省の公務員アルベルト・フェルミと教師イーダ・デ・ガッティスの3番目の子だった。彼は静かで真面目な少年であり、幼いころから数学と物理学に並外れた才能を示した。彼と非常に親しかった兄ジュリオは、1915年に喉の膿瘍の手術中に亡くなり、その喪失はフェルミに深く影響した。彼は勉強に没頭し、友人の言葉によれば「大人になることを決めた少年」となった。父の書庫の本から物理学を独学し、寝室で電気装置を作り、14歳になるころには偉大な物理学者たちの著作を原語で読んでいた。彼は通常の意味での神童ではなかった——有名ではなく、野心的な両親にせきたてられたわけでもなかった——が、異常な集中力と明晰な頭脳を持つ少年であり、教師たちは早い段階から、彼がこれまでに持ったどの生徒とも違うことに気づいた。
ピサとヴィア・パニスペルナの若者たち
1918年、フェルミはイタリアで最も権威ある大学であるピサの高等師範学校に入学し、物理学を学んで1922年にX線に関する論文で卒業した。ドイツで1年間過ごし、ゲッティンゲンでマックス・ボルンとともに働き、その後イタリアに戻り、1927年、26歳でローマ大学の理論物理学教授となった。彼は周囲に若い物理学者たちのグループ——エドアルド・アマルディ、フランコ・ラゼッティ、エミリオ・セグレ、ブルーノ・ポンテコルヴォら——を集めた。彼らはローマ中心部の狭い通りヴィア・パニスペルナにある小さな実験室で働いた。そのグループは自らを「ヴィア・パニスペルナの若者たち」と呼び、物理学史上最も生産的なチームの一つとなり、1930年代の彼らの研究は原子核の理解を変えた。フェルミは彼らの指導者であり、あらゆる証言によれば、注目すべき指導者だった。理論家の明晰さと実験家の手先を兼ね備え、難しい考えを生徒たちが決して忘れない単純さで説明し、若者たちが偉大な仕事をできる雰囲気を作り出した。
フェルミ=ディラック統計
フェルミの物理学への最初の偉大な貢献は、1926年に訪れた。半整数スピンを持つ粒子——電子、陽子、中性子のような、物質を構成する粒子——の振る舞いを記述する統計を発展させたのである。その研究はイギリスの物理学者ポール・ディラックによって独立に行われ、その統計は現在フェルミ=ディラック統計として知られている。その考えは、述べ方は単純であり、結果は深遠だった。この種の粒子はパウリの排他原理に従う。すなわち、2つの粒子が同じ量子状態を占めることはできないという原理であり、他のどの原理よりも、物質が安定である理由、原子がその構造を持つ理由、そして世界が一点に崩壊するのではなく固体である理由を説明するものである。フェルミはその研究を発表したとき25歳であり、それは一夜にして彼を世界を代表する理論物理学者の一人として確立した。それは彼の偉大な発見の最初であり、機械ではなく紙と鉛筆でなされた——フェルミの天才が実験と同じくらい思考の問題だったことを思い出させる。
4. 入隊と昇進
遅い中性子と新しい物理学
1932年、イギリスでジェームズ・チャドウィックが中性子を発見し、フェルミはすぐにその重要性を見抜いた。電荷を持たない中性子は、陽子の正電荷に反発されることなく原子核に入ることができ、フェルミはそれを使って新しい、より重い元素を作り出せることに気づいた。1934年、彼とヴィア・パニスペルナのグループは、中性子照射の系統的研究を開始し、ラドンとベリリウムの小さな線源からの中性子で、周期表のほぼすべての元素に照射した。その結果は驚くべきものだった。多くの場合、照射は放射性同位体を生み出し、フェルミは——後に判明したように誤って——ウランより重い元素、いわゆる超ウラン元素を作り出したと信じた。その研究は素晴らしく、解釈において誤っていたが、世界を変える形で誤っていた。他の物理学者たち、とりわけドイツのオットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンをして実験を繰り返させ、1938年12月に、ウラン核が中性子を吸収したのではなく、2つに分裂したことを発見させたのである。その発見が核分裂であり、フェルミの実験がそれを可能にした。
核分裂への道
フェルミの1930年代における最も重要な発見は、遅い中性子の発見だった。1934年10月、中性子線源を用いて作業しているとき、パラフィンワックスや水を通して遅くされた中性子が、速い中性子よりも核反応を起こすのに はるかに効果的であることを発見した。その発見は、フェルミ自身の証言によれば、ほとんど偶然になされた。彼は実験を遮蔽するために鉛のくさびを使うつもりだったが、最後の瞬間に代わりにパラフィンを使うことにしたのである。その結果、誘導放射能が劇的に増加し、フェルミはすぐにその理由を理解した。遅い中性子は核の近くにより長く留まり、したがって捕獲される可能性が高いのである。遅い中性子の発見は原子炉への鍵だった。連鎖反応を制御できることを示したからである。核分裂によって放出された中性子は、減速材——黒鉛または重水——によって遅くされ、制御された速度でさらなる核分裂を引き起こすために使うことができた。遅い中性子がなければ原子炉はなく、原子炉がなければ爆弾もなかった。
1934年の実験:輝きと誤り
1934年の実験は、科学が成功だけでなく誤りを通しても進歩することを思い出させる。フェルミはウランより重い新しい元素を作り出したと信じ、その発見を自信をもって発表した。その主張は誤っていた。「新しい元素」は実際には、分裂したウラン核の断片であり、フェルミは知らずに最初の核分裂を達成していたのである。その誤りは方法の失敗ではなかった——フェルミの実験は注意深く、測定は正確だった——解釈の失敗だった。核が2つに分裂しうるという考えがあまりにも奇妙で、フェルミでさえ誰も信じる用意がなかったからである。ハーンとシュトラスマンが1938年に結果を発表したとき、フェルミはすぐに何が起こったかを理解し、彼の特徴的な優雅さで修正を受け入れた。彼は決して自分が核分裂を発見したと装うことはなく、常にハーンとシュトラスマンに功績を帰した。その出来事は、フェルミについて重要なことを示している。彼は自分の名声よりも真実を気にかける科学者であり、証拠が求めるときに誤りを認める用意があったということである。
5. 指揮と主要な作戦
ノーベル賞と亡命
1938年、フェルミは中性子照射の研究と遅い中性子の発見により、ノーベル物理学賞を受賞した。その賞は科学における最高の栄誉であり、危機の瞬間に訪れた。1938年夏、ドイツの圧力の下、ムッソリーニのファシスト政府は人種法を導入し、イタリアのユダヤ人から権利と仕事を奪った。フェルミの妻ラウラ・カポンはユダヤ人であり、子どもたちは法律の下でユダヤ人と分類された。フェルミ自身はユダヤ人ではなかったが、家族は今や危険にさらされ、イタリアに留まるか去るかを決めなければならなかった。ノーベル賞が機会を与えた。彼は1938年12月に賞を受け取るためにストックホルムへ行き、そこから家族とともに直接アメリカへ向かった。ニューヨークのコロンビア大学での職が与えられていたのである。彼は二度とイタリアに住むことはなかった。出国する決断は、あらゆる証言によれば、彼の人生で最も難しいものであり、また最も重要なものだった。それは家族を救い、最初の原子炉を築くことになる物理学者をアメリカにもたらした。
アメリカへの逃避
フェルミ一家は1939年1月にニューヨークに到着し、フェルミはコロンビア大学で仕事を始めた。そのタイミングはこれ以上ないほど重要だった。到着から数週間以内に、ハーンとシュトラスマンの核分裂発見の知らせがアメリカに届き、フェルミはアメリカでその意味を理解した最初の物理学者の一人だった。また、同じ数週間のうちに、ドイツの物理学者たちが核分裂に取り組んでおり、ドイツの原爆が現実の可能性であることも知った。1939年夏、彼は1933年に核連鎖反応の考えを思いついたハンガリーの物理学者レオ・シラードと会い、ともにウランにおける連鎖反応を達成するという問題に取り組み始めた。その仕事は秘密であり、緊急であり、フェルミ自身の言葉によれば「ドイツ人との競争」だった。彼は1944年にアメリカ市民となり、生涯の残りをアメリカで過ごした。彼の亡命は、イタリアの科学にとって大きな損失の一つであり、アメリカの科学にとって大きな利益の一つであり、ファシストの人種法の直接の結果だった。
イタリアを去る決断は、結局のところ、エンリコのものであるのと同じくらいラウラのものでもあった。1928年にフェルミと結婚したラウラ・カポン・フェルミは、知性と勇気を持つ女性であり、夫よりも早く、人種法が家族にとって何を意味するかを理解した。彼女こそが亡命を強く求め、家族の出発を組織し、回顧録『家族の中の原子』で、夫が自分の感情についてめったに語らなかった明瞭さとユーモアをもって、逃避の物語を語った人物だった。フェルミ一家の出発は夜の逃亡ではなかった。彼らはノーベル賞を口実に公然と去り、詰められるものだけを持って行った。彼らは家、友人、そしてヴィア・パニスペルナのグループを後に残した。そのグループはその後の数年間に世界中に散らばった。決断におけるラウラの役割は、科学の偉大な出来事が家族の生活における出来事でもあること、そしてすべての亡命の背後には、荷物を詰め、手配をした女性がいることを思い出させる。
シカゴ・パイル1号
1942年、フェルミはシカゴ大学へ移り、最初の原子炉を築く任務を与えられた。その作業は、並外れた秘密と即興の条件の下で行われた。その原子炉は——黒鉛レンガとウランの山だったため「パイル」と呼ばれた——大学のフットボール競技場スタッグ・フィールドの西観客席の下にある改造されたスカッシュコートに築かれた。そのパイルは、幅約7.5メートルの黒鉛レンガの構造物であり、ウラン金属と酸化ウランの塊が格子状に埋め込まれていた。フェルミと彼のチーム——レオ・シラード、ハーバート・アンダーソンらを含む——は交代で働き、レンガを手で積み上げ、進めながら中性子束を測定し、計算尺でパイルが臨界に達するかどうかを計算した。その作業は危険だった。パイルが制御不能になれば、致死量の放射線を放出する可能性があったからである。リスクを誰よりも理解していたフェルミは、反応を止めるために挿入できるカドミウム棒による制御システムと、緊急時にパイルに注ぐためのカドミウム溶液のバケツを持って待機するチームを主張した。
最初の連鎖反応
1942年12月2日、午後3時25分、フェルミは最後の制御棒を引き抜くよう命じ、シカゴ・パイル1号は臨界に達した。核連鎖反応は自立的となり、フェルミが停止を命じるまで、制御された状態で28分間続いた。生み出された電力はわずかだった——約0.5ワット、小さな電球を灯すのに十分な量——しかし、その出来事は科学史上最も重要な出来事の一つだった。制御された連鎖反応が可能であることを証明し、原子炉を築くことができることを証明し、原爆と原子力への道を開いた。その知らせは暗号化された電話でワシントンに伝えられた。フェルミの同僚アーサー・コンプトンが報告した「イタリアの航海者が新世界に上陸した」という言葉は、原子炉が作動したことを意味していた。1942年12月2日という日付は、現在20世紀の画期の一つであり、とっくに取り壊されたスタッグ・フィールドの下のスカッシュコートは、原子時代が始まった場所として記憶されている。
最初の連鎖反応の28分間は、あらゆる証言によれば、並外れた平静のひとときだった。すべてを事前に計算していたフェルミは、計器を見守り、測定値を読み上げ、静かな声で命令を出した。ドラマを期待していた同僚たちは、彼の落ち着きに心を打たれた。彼らの一人の記憶によれば、パイルが稼働している間に彼は昼食を食べ、まったく興奮を示さなかった。反応が停止すると、スカッシュコートにいた人々は握手を交わし、ユージン・ウィグナーがその機会のために持ってきたキャンティの瓶を開け、乾杯した——グラスがなかったため紙コップで。その場面は科学の伝説の一つとなり、フェルミについて本質的なものを捉えている。彼は世界で最も危険なことを、算数をする人の落ち着きをもって行った人物だったということである。その平静は無関心ではなかった。計算を済ませ、最後の小数点まで何が起こるかを知っていた物理学者の自信だった。
ロスアラモスと原爆
シカゴ・パイル1号の後、フェルミの仕事は、原爆を製造するアメリカの大規模な取り組みであるマンハッタン計画の一部となった。1944年、彼はニューメキシコ州ロスアラモスへ移り、そこでJ・ロバート・オッペンハイマーが兵器の設計を指揮していた。ロスアラモスにおけるフェルミの役割は、助言者であり問題解決者だった。若い物理学者たちが行き詰まったときに頼る人物であり、オッペンハイマーが最も信頼する判断力の持ち主だった。彼は爆弾の物理学、ハンフォードでプルトニウムを生産した原子炉の設計、爆発の威力を予測する計算に取り組んだ。また、あらゆる証言によれば、彼は巨大な圧力の下にある場所における落ち着かせる存在でもあった。子どもたちと遊び、山をハイキングし、爆弾計画の最中でも、家庭人の普通の生活を維持した。同僚たちは、彼をロスアラモスで決して恐れているように見えず、ユーモアの感覚を決して失わなかった唯一の人物として覚えている。
トリニティ:最初の原爆実験
1945年7月16日、フェルミはニューメキシコの砂漠における最初の原爆の爆発であるトリニティ実験に立ち会った。彼は10マイル離れた掩蔽壕から爆発を見守り、その瞬間に、物理学史上最も有名な測定の一つを行った。爆風が通過するとき、彼は手から小さな紙切れを落とし、風によってどれだけ遠くへ吹き飛ばされたかを測定し、そこから爆発の威力を約1万トンのTNTと推定した——後に約2万トンと測定された真の威力に著しく近い数字である。その物語は伝説となり、しばしば冗談として語られるが、フェルミについて本当のことを示している。彼は一握りの紙で、機器の軍団が確認に数週間を要したことをなしえたのである。トリニティの後、フェルミは、実演なしに日本に爆弾を使用しないよう求める請願に署名した物理学者の一人だったが、その請願は実行されず、1945年8月に広島と長崎に爆弾が投下された。
トリニティにおけるフェルミの紙による測定の物語は、しばしば誤解されるため、完全に語る価値がある。フェルミは爆弾の威力を推測したのではない。紙切れの変位を粗末な風速計として用いて測定したのである。爆風が通過するとき、空気を横に押し、落下する紙は、動く空気の中を運ばれ、波の強さに依存する距離だけ運ばれた。事前にその問題について考えていたフェルミは、変位と爆発のエネルギーの関係を知っており、その場で頭の中で威力を計算し、2倍以内の誤差に収めた。その測定は余興ではなかった。物理学者がフェルミ推定と呼ぶものの例である。最小限のデータでなされる大まかな計算であり、桁数を正しく得るものである。「フェルミ推定」という用語は今日も、物理学やビジネスにおいて、問題の本質を捉える裏書き計算として使われており、トリニティで歴史上最も強力な爆発を一握りのちぎった紙で測定した人物にちなんで名づけられた。
6. 指揮のスタイル
フェルミのパラドックスと生命の問題
1950年夏、フェルミは科学において最も有名な問いの一つとなった問いを発した。ロスアラモスでの同僚との昼食の際、地球外生命の可能性について議論しているとき、彼は突然尋ねた。「みんなどこにいるのか」。フェルミのパラドックスとして知られるようになったその問いは単純だった。宇宙が広大で古く、生命が一般的であるならば、銀河は文明で満ちているはずであり、私たちはその証拠を見ているはずである。私たちが見ていないという事実はパラドックスであり、それ以来議論されている。フェルミ自身の答えは、もしあったとしても記録されていないが、その問い自体が科学的推論の古典となった。会話の中でなされた単純な観察が、深遠な問題を開くのである。そのパラドックスは今も未解決であり、70年以上経った今も、フェルミが誰も思いつかなかった問いを発する能力の例として引用されている。
1950年のロスアラモスでの昼食
フェルミが有名な問いを発した昼食は、普通の機会であり、それが魅力の一部である。彼はエドワード・テラー、ハーバート・ヨークらと食事をしており、会話は空飛ぶ円盤と、『ニューヨーカー』誌の空飛ぶ円盤についての漫画に移っていた。静かに聞いていたフェルミが突然問いを発し、テーブルは沈黙した。他の人々はすぐに、彼が深遠なことを尋ねたことに気づいた。地球外文明の証拠がないこと自体が、説明を必要とする事実だということである。そのパラドックスには以来多くの答えが与えられてきた——文明は自滅する、文明は隠れる、星間旅行は不可能である、私たちは孤独である——しかし、そのいずれも証明されておらず、問いは開かれたままである。その昼食が記憶されているのは、フェルミの最良の姿を示しているからである。黒板の前でも、実験室でもなく、テーブルで、サンドイッチを手に、他の誰もが見逃した問いを発する姿である。
7. 晩年
シカゴと核研究所
戦後、フェルミはシカゴ大学に戻り、物理学教授となり、後に彼にちなんでエンリコ・フェルミ研究所と改名された核研究所の初代所長となった。彼は素粒子物理学における新しい経歴を築き、パイ中間子、宇宙線、戦後に建造されていた新しい加速器の性質に取り組んだ。また、伝説的な教師でもあった。シカゴにおける彼の講義は明晰さで有名であり、彼の学生たち——次世代の最も重要な物理学者たちの一部を含む——は、最も難しい考えを最も単純な言葉で説明できる人物として彼を覚えている。同僚たちの間では「教皇」として知られ、そのあだ名は彼の権威と無謬性の両方を反映していた。フェルミが物理学について何か言えば、ある同僚の言葉によれば「教皇が語ったかのよう」だった。また、あらゆる証言によれば、ハイキングやセーリングを愛し、家族と時間を過ごすことを好む、大きな個人的魅力を持つ人物でもあった。
病気と最後の数か月
1954年秋、フェルミは病気になった。彼はいつものように全速力で働いており、疲れと食欲不振を過労のせいにした。10月に探索手術を受け、外科医たちは手術不能の胃がんを発見した。彼は53歳だった。彼はシカゴ・パイル1号やトリニティで示したのと同じ平静さで診断に向き合った。身辺を整理し、できる限り長く働き続け、最後の数週間を家族と過ごした。1954年11月28日、シカゴの自宅で、ラウラと子どもたちに見守られながら亡くなった。彼の死因は多く議論されてきた。原子炉と爆弾の研究中の放射線被曝ががんに寄与したとする人々もいるが、その直接的な証拠はなく、1950年代には胃がんは一般的な病気だった。確かなことは、彼が力の頂点で若すぎる死を迎え、物理学が彼の死により最も偉大な実践者の一人を失ったということである。
ラウラ、ネッラ、ジュリオ
フェルミは妻ラウラ、娘ネッラ、息子ジュリオを残した。亡命と勝利をともにしたラウラは、さらに23年生き、彼女自身も作家となり、夫の記憶の守護者となった。彼女の回顧録『家族の中の原子』は1954年に出版され、これまでに書かれた物理学者の生涯についての最良の記録の一つであり、今日も版を重ねている。ネッラは作家兼編集者となり、ジュリオは物理学者となり、父が愛した職業に父を追った。一家はシカゴに定住し、生涯の残りを、フェルミが築くのを助けた大学コミュニティの一部として過ごした。フェルミ自身は火葬され、遺灰は彼の希望により、公表されていない場所に撒かれた。壮大な墓も、通常の意味での記念碑もない。彼の記念碑は、彼の名を冠した研究所、彼の名を冠した実験室、そして彼の名を冠した元素——そして、今は老人となった学生たちが今も講義を覚えていることである。
『家族の中の原子』
ラウラ・フェルミの回顧録『家族の中の原子』は、夫についてのいかなる記録にも位置を占める価値がある。科学者としてではなく、人間としてのフェルミを示す本だからである。彼女は、彼の謙虚さ、ユーモア、ハイキングとセーリングへの愛、尊大さへの苛立ち、家族への献身について書き、それらを、感情について有名なほど寡黙だった夫が自らの著作で決して示さなかった温かさと機知をもって書いた。その本はまた、亡命、戦争の年月、そして15年間、歴史上最大の科学事業の中心で生きた一家の生活の物語も語っている。それは結局のところ、回顧録であると同時に愛の物語であり、私たちがフェルミを、最初の原子炉を築いた人物としてだけでなく、どれほど天才であっても、家族とともに自宅で最も幸せだった夫であり父として知る理由である。
8. 歴史家の評価
良心と爆弾
フェルミの原爆における役割は、さまざまな方法で判断されており、その判断は今も開かれている。彼は爆弾について公に苦悩した物理学者の一人ではなかった。レオ・シラードのようにその使用に反対する運動を展開したわけでもなく、J・ロバート・オッペンハイマーのように戦後に公の悔恨を表明したわけでもない。彼は爆弾が必要だったと信じ、ドイツの爆弾はもっと悪かっただろうと信じ、爆弾を築いた科学者たちは義務を果たしたと信じた。しかし、晩年には水素爆弾についても心配し、それが戦争の兵器ではなく集団虐殺の兵器だと主張して、その開発に反対した物理学者の一人だった。彼は結局のところ、ほとんどの人々よりも自分の仕事の結果をよく理解し、それを、ある人々が知恵と呼び、他の人々が回避と呼ぶ平静さをもって受け入れた人物だった。フェルミが爆弾について何を考えていたかという問いは、彼が何について何を考えていたかという問いと同様に、答えるのが難しい。彼はめったに自分の考えを語らなかったからである。晩年に彼が語ったことは、世界は彼が解き放った力とともに生きることを学ばなければならず、原子時代を開いた物理学者の任務は、世界がそれを生き延びるのを助けることだということだった。
物理学の教皇
同僚たちがフェルミに与えたあだ名「教皇」は、物理学における彼の地位について本質的なものを捉えている。それは彼の権威についての冗談ではなかった。あるいは、冗談だけではなかった。フェルミの判断は、ほとんどの場合正しく、彼が語れば他の物理学者たちは耳を傾けたという認識だった。そのあだ名はまた、彼の人物像についても何かを捉えている。彼は非常に真剣で、非常に謙虚で、非常に親切な人物であり、決して権力を求めず、決してそれを乱用しなかった。ある学生の言葉によれば、彼は「世紀で最も完全な物理学者」だった——理論と実験ができ、計算と構築ができ、教えることと導くことができ、そのすべてを、難しいことを簡単に見せる単純さをもって行った人物である。それが彼の遺産であり、彼の死後70年経った今も、彼の名が世界中の物理学科で敬意をもって語られる理由である。彼が開いた原子時代は今も私たちとともにあり、彼が発した問い——原子核について、星について、私たちが宇宙で孤独なのかどうかについて——は、今も物理学が答えようとしている問いである。
9. 遺産
原子時代の設計者
フェルミの遺産は、原子時代そのものである。彼は核分裂を発明したわけではなく、原爆を一人で築いたわけでもないが、両方を可能にするために誰よりも多くのことをした。遅い中性子を発見し、最初の原子炉を築き、連鎖反応を制御できることを示したのである。その結果生まれた世界——原子力と核兵器、原子炉と抑止力の世界——は、フェルミが作った世界であり、彼の死後70年経った今も、国際政治の中心的事実である世界である。彼はまた、現代素粒子物理学の創始者でもあった。パイ中間子、宇宙線、弱い相互作用についての彼の研究は、20世紀後半の物理学の基礎を築いた。シカゴ郊外のフェルミ国立加速器研究所は彼の名を冠し、1952年の最初の水素爆弾実験の残骸の中から発見された元素100番フェルミウムは、1955年に彼にちなんで名づけられた。彼ほど多くのものに名を冠した科学者は少なく、それに値する者も少ない。
10. よくある質問
エンリコ・フェルミは何を発見しましたか。
彼はフェルミ=ディラック統計を発展させ(1926年)、遅い中性子が核反応を起こすのに はるかに効果的であることを発見し(1934年)、シカゴ・パイル1号を築いて1942年12月2日に最初の制御された自立的な核連鎖反応を達成しました。また、ロスアラモスで原爆の製造を助けました。
シカゴ・パイル1号とは何ですか。
シカゴ大学のスタッグ・フィールドの下にある改造されたスカッシュコートで、フェルミと彼のチームが築いた最初の原子炉です。1942年12月2日、最初の制御された自立的な核連鎖反応を達成し、28分間に約0.5ワットの電力を生み出しました。原子炉——そして原爆——が可能であることを証明しました。
なぜフェルミはイタリアを去ったのですか。
1938年のファシストの人種法のためであり、ユダヤ人の妻ラウラと子どもたちを脅かしました。彼は1938年12月にノーベル賞を受け取るためにストックホルムへ行き、そこから直接アメリカへ向かい、コロンビア大学での職を得ました。二度とイタリアに住むことはありませんでした。
フェルミのパラドックスとは何ですか。
1950年にロスアラモスでの昼食の際、フェルミは尋ねました。「みんなどこにいるのか」。宇宙が広大で古く、生命が一般的であるならば、銀河は文明で満ちているはずです——しかし、私たちはその証拠を何も見ていません。期待と証拠の不在との矛盾がフェルミのパラドックスであり、今も未解決です。
フェルミは原爆を築いたことを後悔しましたか。
彼はオッペンハイマーのように公の悔恨を表明せず、爆弾はドイツと日本を打ち破るために必要だったと信じていました。しかし、晩年には水素爆弾に反対し、それが戦争の兵器ではなく集団虐殺の兵器だと主張しました。彼はめったに感情について語らなかったため、私的な見解を知ることは困難です。
フェルミの名を冠したものは何ですか。
元素100番フェルミウム、シカゴ近郊のフェルミ国立加速器研究所、シカゴ大学のエンリコ・フェルミ研究所、フェルミ・ガンマ線宇宙望遠鏡、そして「フェルミ推定」という大まかな裏書き計算です。彼の名はまた、フェルミ=ディラック統計とフェルミのパラドックスにも結びついています。
11. 出典
- ウィキペディア「エンリコ・フェルミ」——日付、経歴、シカゴ・パイル1号、ロスアラモス、死、遺産について。
- ブリタニカ百科事典「エンリコ・フェルミ」——生涯と評価について。
- ラウラ・フェルミ『家族の中の原子:エンリコ・フェルミとの私の人生』(シカゴ大学出版局、1954年)——妻が見たフェルミの生涯。
- エミリオ・セグレ『エンリコ・フェルミ、物理学者』(シカゴ大学出版局、1970年)——同僚でありノーベル賞受賞者による伝記。
- リチャード・ローズ『原爆の製造』(サイモン&シュスター、1986年)——フェルミ、シカゴ・パイル1号、ロスアラモスについて。
- ジョージ・ガモフ『物理学を揺るがした30年』(ダブルデイ、1966年)——フェルミの世代の物理学について。
- エンリコ・フェルミ『論文集』(シカゴ大学出版局、1962〜65年)——フェルミ自身の科学論文。