انریکو فرمی
تحصیلات

فرمی در ژوئیه ۱۹۱۸ از دبیرستان فارغ‌التحصیل شد و با اصرار آمیدی به Scuola Normale Superiore در پیزا مراجعه کرد. پدر و مادرش که یک پسر خود را از دست داده بودند فقط با اکراه به او اجازه دادند چهار سال در اتاق‌های مدرسه زندگی کند.  فرمی مقام اول را در کنکور دشوار به‌دست آورد، که شامل مقاله‌ای با موضوع «ویژگی‌های خاص صداها» بود. فرمی ۱۷ ساله ترجیح داد از تحلیل فوریه برای استخراج و حل معادله دیفرانسیل جزئی برای یک میله لرزشی استفاده کند و پس از مصاحبه با فرمی، محقق گفت که او یک فیزیکدان برجسته خواهد شد.
در Scuola Normale Superiore فرمی با هم دانش آموز خود، فرانکو راستی بازی کرد. این دو دوست و همکار نزدیک شدند. فرمی توسط لوئیجی پوچیانتی، مدیر آزمایشگاه فیزیک، که می‌گفت کمترین چیزی در تدریس فرمی است، توصیه می‌شود و غالباً از فرمی می‌خواهد که به جای آن چیزی به او بیاموزد. دانش فرمی در مورد فیزیک کوانتوم به حدی بود که پوچیانتی از او خواست سمینارهایی با موضوع تنظیم کند.  در این مدت فرمی حساب تنسور را یادگرفت، این یک روش کلیدی در نسبیت عام است. فرمی در ابتدا ریاضیات را به عنوان رشته خود انتخاب کرد، اما خیلی زود به فیزیک روی آورد. وی عمدتاً خودآموز باقی ماند، و در آنجا به مطالعه نسبیت عمومی، مکانیک کوانتوم و فیزیک اتمی پرداخت.
در سپتامبر ۱۹۲۰، فرمی در گروه فیزیک پذیرفته شد. از آنجا که فقط سه دانشجو در این بخش وجود داشت - فرمی، راستیتی و نلو کارارا - پوچیانتی به آنها اجازه داد آزادانه از آزمایشگاه برای هر هدفی که انتخاب می‌کنند استفاده کنند. فرمی تصمیم گرفت که آنها باید دربارهٔ کریستالوگرافی اشعه ایکس تحقیق کنند، و این سه نفر برای تهیه یک عکس Laue - عکس اشعه ایکس از یک بلور تلاش کردند.  در طی سال ۱۹۲۱، سومین سال حضور در دانشگاه، فرمی اولین کارهای علمی خود را در مجله ایتالیایی Nuovo Cimento منتشر کرد. عنوان اول تحت عنوان «در مورد پویایی یک سیستم صلب از بارهای الکتریکی در حرکت ترجمه ای» (Sulla dinamica di un sistema rigido di cariche elettriche in moto traslatorio) بود. نشانه وقایع این بود که جرم به صورت تنسور بیان می‌شود - یک ساختار ریاضی که معمولاً برای توصیف چیزی در حال حرکت و تغییر در فضای سه بعدی استفاده می‌شود. در مکانیک کلاسیک، جرم کمیت مقیاسی است، اما در نسبیت با سرعت تغییر می‌کند. مقاله دوم «در مورد الکترواستاتیک یک میدان گرانشی یکنواخت از بارهای الکترومغناطیسی و در مورد وزن بارهای الکترومغناطیسی» بود (Sull'elettrostatica di un campo gravitazionale uniforme e sul peso delle masse elettromagnetiche). با استفاده از نسبیت عام، فرمی نشان داد که یک بار دارای وزنی برابر با U / c2 است، جایی که U انرژی الکترواستاتیک سیستم است و c سرعت نور است.
فرمی پایان‌نامه خود را با عنوان «قضیه‌ای دربارهٔ احتمال و برخی از کاربردهای آن» (Un teorema di calcolo delle probabilità ed alcune sue Applicazioni)، در ژوئیه ۱۹۲۲ به Scuola Normale Superiore ارائه داد و در سن ۲۰ سالگی غیر معمول سن لوره خود را دریافت کرد. پایان‌نامه مربوط به تصاویر پراش اشعه ایکس بود. فیزیک نظری هنوز یک رشته در ایتالیا محسوب نمی‌شد و تنها پایان‌نامه‌ای که می‌توانست پذیرفته شود، مقاله‌ای در مورد فیزیک تجربی بود. به همین دلیل، فیزیکدانان ایتالیایی در پذیرفتن ایده‌های جدید مانند نسبیت از آلمان کند عمل کردند. از آنجا که فرمی در آزمایشگاه کاملاً در خانه بود و کارهای تجربی را انجام می‌داد، این مسئله مشکلات غیرقابل جبرانی برای او ایجاد نکرد.
فرمی اولین کسی بود که پیوست نسخه ایتالیایی کتاب مبانی نسبیت اینشتین توسط آگوست کوپف در سال ۱۹۲۳ را نوشت، به اولین نکته اشاره کرد که در معادله معروف اینشتین (E = mc2) پنهان شده‌است مقدار زیادی انرژی بالقوه هسته‌ای است استثمار شده وی نوشت: "به نظر نمی‌رسد حداقل در آینده‌ای نزدیک"، یافتن راهی برای آزادسازی این مقادیر مخوف انرژی - که به نفع همه است زیرا اولین اثر انفجار چنین مقدار وحشتناک انرژی می‌تواند به سر و کله زدن فیزیکی منجر شود که بدشانسی می‌آورد راهی برای انجام آن پیدا کند."
فرمی یک ترم را زیر نظر مکس متولد در دانشگاه گوتینگن گذراند و در آنجا با ورنر هایزنبرگ و پاسکوال اردن ملاقات کرد. فرمی سپس در لیدن نزد پاول ارنفست از سپتامبر تا دسامبر ۱۹۲۴ با همکاری از بنیاد راکفلر که از طریق شفاعت ریاضیدان Vito Volterra به دست آمد، به تحصیل پرداخت. در اینجا فرمی با هندریک لورنتز و آلبرت انیشتین آشنا شد و با ساموئل گودسمیت و یان تینبرگن دوست شد. از ژانویه ۱۹۲۵ تا اواخر ۱۹۲۶، فرمی به تدریس فیزیک ریاضی و مکانیک نظری در دانشگاه فلورانس پرداخت، جایی که او با همکاری راستی برای انجام یک سری آزمایش‌ها در مورد تأثیرات میدان‌های مغناطیسی بر بخار جیوه، همکاری کرد. وی همچنین در سمینارهای دانشگاه ساپینزا رم شرکت می‌کرد و سخنرانی‌هایی در مورد مکانیک کوانتوم و فیزیک حالت جامد داشت.  فرمی هنگام سخنرانی در مورد مکانیک کوانتوم جدید بر اساس دقت قابل توجه پیش‌بینی معادله شرودینگر، غالباً می‌گفت: "کاری ندارد که به این خوبی تناسب داشته باشد!"
پس از آنکه ولفگانگ پائولی در سال ۱۹۲۵ اصل استثنا را اعلام کرد، فرمی با مقاله «در مورد کوانتاسیون کامل گاز یک اتمی کامل» (Sulla quantizzazione del gas perfetto monoatomico) پاسخ داد، که در آن وی اصل استثنا را برای یک گاز ایده‌آل به کار برد. این مقاله به ویژه برای فرمول آماری فرمی، که توزیع ذرات را در سیستم‌های بسیاری از ذرات یکسان که از اصل استثنا اطاعت می‌کنند، توصیف می‌کند. این مسئله بلافاصله بعد از آن توسط فیزیکدان انگلیسی پال دیراک توسعه یافت، وی همچنین نشان داد که چگونه این ارتباط با آمار بوز-انیشتین است. بر این اساس، اکنون به عنوان آمار فرمی-دیراک شناخته می‌شود. بعد از دیراک، ذراتی که از اصل محرومیت پیروی می‌کنند امروزه «فرمیون» نامیده می‌شوند، در حالی که به ذرات دیگر که «بوزون» نیستند.