钟情物理
少年费米并不愚笨。他语言能力很一般，可是，对物理现象的观察与思考，却比一般孩子强得多。上小学二年级时，他与哥哥一起绘制的飞机发动机图纸，已经达到了专业水平。哥儿俩还设计了一台电力发动机模型。这台模型能够运转自如。比费米大一岁的哥哥功课好，反应灵敏，能说会道，相貌漂亮。费米则不同。他性格内向，沉默寡言，在大人面前显得特别羞怯，不会花言巧语，还爱独自一个人生气。因此，费米的聪明才智被哥哥掩盖了。哥儿俩共同创造的成果，往往被认为是哥哥的智慧。所以，获得表扬最多的是哥哥，费米则很少被父母注意。
费米并不在乎别人的看法。他有自己的爱好和兴趣。他喜欢读书，特别是科技方面的书籍。在读书过程中，他还注意联系实际进行观察和实验。由于家里穷，父亲又没有什么文化，家庭藏书很少。他们居住的小镇也没有图书馆。为了寻找自己喜欢的书，费米在课外时间和节假日就到处转悠。后来，他在城里找到了一处旧书和旧货出售点。这里有许多从废纸收购摊捡来的旧书等待出售。费米从中找到了数学、物理和其他方面的科技书籍。这些书在他看来很好，既能读懂，又很有趣。自从发现了这个旧货市场后，一有闲暇，费米就跑到这里来。他手里有一点零花钱，就买一两本自己喜欢的书。如果一分钟也没有，就在这里看几个小时。旧货摊主见他不捣乱，即使他不买书，也不撵他。
在旧货摊上，费米结识了一名同样喜欢读书的小朋友。这个孩子比费米大一岁，对数学和物理都有爱好。他读书的痴迷状态与费米差不多。他叫柏西柯，样子长得很奇怪，面部棱角分明，额头宽宽的，鼻子又高又尖，中间还打着结。他的长相虽然丑了点，可是，却与费米很谈得来。两个孩子在寻找便宜书时交上了朋友。他们一起寻找有趣的便宜书，在书摊上一个小时接一个小时地消磨时间，一个人发现了有趣的书或从书中读到有意思的问题，总要及时告诉对方。柏西柯有一个天才的头脑。他数学天赋很高，与费米谈起数学问题来，就像谈论什么新奇的事物一样有声有色，而费米听起数学问题来，也像听故事一样专心。
旧货摊主对这两个孩子是友好的，反正货摊上的书都是旧书，愿买就买，买不起读一读也损失不了什么。这两个孩子结成伙伴后，买书的钱就等于多了一倍。一个人买一本书，他们就可以读到两本书了。而且，两个人在读书过程中还能够互相讨论。
费米14岁那年，他家遭受了一次重大打击。聪明漂亮的哥哥，喉部生了一个疮，做手术时，死在了手术台上。这个意外打击几乎把他们的父母击垮。费米也为失去哥哥而悲哀。
哥哥死后，费米与柏西柯的关系更密切。有什么科学上的难题，两个人就在一起讨论。他们的思维在共同讨论中发展。在读书和讨论中，他们开始自发地注重物理现象。
在费米少年时期，穷孩子普遍拥有的玩具是陀螺。这种玩具很便宜，携带方便，几个孩子聚在一起玩，还富有挑战性。费米和柏西柯也喜欢玩陀螺。在玩耍过程中，他们几乎同时注意到，陀螺总是在高速旋转中保持轴心与地面垂直，而在速度放慢后，却总是与地面呈一定角度。这是什么原因？怎样用物理学或者数学原理进行解释？为了解决陀螺运动问题，费米在一段时间里，几乎天天与柏西柯讨论。在中学的教科书中，显然找不到答案，向数学和物理老师请教，也没有得到满意地答复。后来，费米通过研究回转仪原理，才弄明白了其中的道理。这件事更增强了费米读书与思考的积极性。
由于哥哥的死，费米在家庭中明显地受到了父母的注意。读中学之后，父母就不再重视他的智商问题了。既然只剩下一个儿子了，管他智商高低，都得培养成人。同时，费米也比童年干净勤快多了。父母在儿子身上找到了许多优点，爱心也增加了。学校不上课的日子里，如果费米愿意，父亲有意带他到自己的办公地点去玩。父亲的一位同事叫亚米。他是个数学爱好者。有一次，他们一起步行回家。亚米问费米喜欢什么课程。费米说，喜欢数学、物理、哲学等。亚米一听就来了精神。他想显示一下自己的聪明，也想考一考同事的儿子，于是，就给费米出了几道数学题。他认为一个中学生不可能做出这些题来。为了安慰费米，亚米强调说，解答不出来也不要紧，这些题都是供思考用的。
费米以为这些题一定很难，也很有意思。回到家后，他就急不可耐地开始计算。令他失望的是，这些题很简单，仅仅用了半小时，就全部解出来了。第二天，他让父亲把答案转交给亚米。
亚米看到费米的答案后，非常高兴。他觉得找到了数学知音，大大夸奖了费米一番，说这孩子聪明，善于思考，这些有难度的题能做出，说明他将来一定的有前途。费米的父亲听到同事夸奖自己的儿子当然高兴。亚米夸奖了费米之后，想进一步试一试费米的数学能力，于是，又出了一些自认为更难的题交给费米的父亲。这些题连亚米自己也没做出来。他想，一个中学生，不可能解出这些难题。然而，他又低估了费米的能力。当费米的父亲再来上班时，又带回了费米的答案和解题过程。
亚米是个爱才的人。他对费米的父亲说：“你的儿子将来肯定有大作为，是个难得的天才。”老费米回家后把亚米的话告诉妻子。到这时，父母才敢相信儿子的智商没有什么问题。
两次数学交流之后，亚米喜欢上了费米，在节假日，主动邀请费米到他家来玩。他的经济条件比费米家好，家中有许多藏书。他告诉费米，书房里的书籍，可以随便拿去读。
靠补助金读大学
费米以优异的成绩结束了中学的学业。中学毕业后，父母都希望费米继续读大学。他们已经认识到儿子的天赋。费米自己也觉得应该继续读书，除了上学之外，他不知道还有什么更能吸引他的事了。中学老师认为费米是个很有天资的学生，他应该到最好的大学去读书。当时，在欧洲有许多著名的大学，如哥根廷大学、莱比锡大学、苏黎世联邦工业大学等等。可是，上这些大学需要一笔可观的费用，费米的父母拿不出供他读名牌大学的费用，就是一般大学的学费，他们也负担不起。
当费米一家为学费发愁时，亚米前来拜访。他给这个穷困的家庭带来一个好消息。在意大利比萨城，有一所附属于比萨大学的高等师范学院。它专门招收文理两个学科的高才生。一旦被这个学院录取，贫穷的学生可以申请补助金。学院为穷学生提供的补助金，足可以供他读完大学。费米和父母听到这个消息很高兴。
在比萨大学高等师范学院招生的日子里，费米独自一个人离开家乡，前来参加考试。考试分为笔试、口试两种。费米的笔试成绩名列前茅。在口试中，一直被父母认为不善言词的费米反应灵敏，表达流畅，应对自如。他的口才引起了主考教授的注意。当看到他的笔试成绩也相当突出时，主考人意识到，这可能是个不可多得的天才。费米顺利被比萨大学高等师范学院录取了。
1918年11月初，第一次世界大战结束不久，17岁的费米离开父母，来到比萨大学高等师范学院，开始了为期4年的大学生活。这所并不出名的大学，却有着悠久的历史。它是拿破仑于1810年设立的。学院保留着古色古香的格调，教室和宿舍都设在16世纪建筑的宫殿中。在100多年的历史中，这里造就了许多有才华的青年。由于这所学院有政府资助，招收来的又都是最有才华的青少年，因此，学院为学生提供了良好的生活和学习条件：学生们的食宿都是免费的；夏天，教室、宿舍通风条件良好；冬天，学院给每个学生发了暖脚器，学生们把双脚踏到暖脚器上，就会全身暖和。在寒冷的冬天，费米不用把手坐在屁股底下取暖，也无需用舌头来翻书了。
刚进入大学，费米感到什么都新鲜。宽敞明亮的图书馆里，有许多高深的数学、物理书籍，学生们可以根据自己的需要借阅；物理学和数学教授们，给费米带来了大量新知识。大学第一年，费米觉得像进了一个知识的海洋，每天脑子里都能接受一些新知识，遇到问题，也能从教授们那里获得解答。在新知识和新问题的碰撞下，费米的智力得到进一步的开发。他的创造性思维能力，有了明显的发展。
到了大学二年级，费米有了明显的“吃不饱”的感觉。他提出的物理学问题，从教授们那里获得的解答越来越少。教授们讲授的课程，也很少能打动他了。特别是爱因斯坦相对论发表后，许多学生争相研究。费米也是相对论的热心学习者。当他遇到问题找物理学教授谈论时，竟然没有一个人懂得相对论。不仅如此，许多教授在学生面前常常表现出不懂装懂的样子，这使费米很失望。只有一个物理学教授给费米留下了很好的印象。他也曾有过研究成果，只是长期地教书，使他的思想有些落后。这个教授不仅允许费米自由使用他的实验室，还请费米给他讲解相对论。这对费米也是个促进。
年轻的费米精力太旺盛了。他和另外几个学生，成立了一个叫作“反邻会”的小组，专门搞恶作剧，以捉弄别的学生为乐趣。他们常常在门上面放一盆水，当有人开门时，水盆就会掉下来，把开门的人淋个透湿；他们还到草地上捉一些昆虫，放进女同学的书包或课桌里，当她们发现虫子时，会吓得尖叫一声。此时，费米他们就开心地大笑一顿。这个年龄的男孩子，已经开始注意女孩儿。费米等几个精力旺盛的男学生，竟然以投票方式对本年级的女孩子进行“丑女”选举，谁得票最多，谁就是最丑的女孩。一个男学生，还给被选出的丑女孩取了一个好听的名字，称她为“五月皇后”。被他们选出的女生，听到“五月皇后”的称呼，感到莫名其妙，而男生们则开心大笑。他们还制造“钩锁”，乘人不备，把别人的扣子锁住。在这些恶作剧中，最严重的一次是，教师上课时，他们竟然在课堂上弄爆了一枚化学臭弹，搞得满教室恶臭。学院准备对费米等“反邻会”成员，给予开除处理。好在这些恶作剧大都仅仅是开个玩笑，再加上费米他们聪明过人，人缘也不错，多数老师和同学们喜欢这几个捣蛋鬼。人们联合起来为他们说情，费米等人才免遭开除处理。此事对他们的教育很深。从此，“反邻会”成员搞恶作剧的兴趣大减，再后来，就干脆没情绪了。
大学生活是丰富多彩的。费米和另外几个精力充沛的同学，除了学习之外，还有许多别的有益活动。费米与好友拉塞蒂常常到郊区去野游，不仅锻炼身体，还收集自然标本。这些活动，为费米增添了生活乐趣。
大学的全部课程已经修完。毕业时，每个学生都要提供一篇有学术价值的论文。费米选定了“X光实验报告”这个题目。他根据自己几年来对X光的研究，在实验的基础上，写出了深刻而且生动的研究报告。在进行论文答辩时，面对身穿黑色长袍、头戴方帽的主考教授们，费米系统发表了自己的研究结论。他满以为教授们会提出各种问题与他讨论。可是，让他失望的是，他发表的意见没有引起任何反应。在他讲述自己的观点时，有几个考官打哈欠，有的表现出昏昏欲睡的样子。原来这些考官对费米讲述的问题不怎么明白。他的答辩场面很冷清，没有掌声，没有提高。答辩结束时，那些主考人员竟然没有一个人与费米握手。最终，他的答辩还是获准通过。
1922年7月，费米以优异的成绩和出色的论文获得了博士学位。这一年他才21岁。
年轻的物理学家
费米大学毕业后又回到罗马。他的父母在这里。已经长大成人的费米，在知识和学问上有了一些名气，但是，样子长得却一点也不帅。他的鼻子还是那样细而尖，两只眼睛挨得太近，似乎要连在一起了，牙齿很长，嘴唇又很薄，身材也不好，上身长，脚却很短。
为了寻找工作，费米带着他对相对论的研究和博士学位，慕名找到了物理学家科尔比诺教授。此人担任过两届政府部长。他看中了费米的才智。经他推荐，费米获得了到德国哥根廷从事进修和研究的机会。在德国期间，他跟随著名物理学家玻恩教授进行了研究工作，在理论物理方面获得了提高。研究期满后，费米想回国谋求讲授物理学的席位。可是，此时还没有几个人赏识他的才能。起初，他仅仅在罗马大学获得了一个教初等数学的席位。后来转到佛罗伦萨大学，也仅仅让他教机械学和数学。尽管没有获得满意的工作，但是，费米对物理学的兴趣一点也没有减弱。他集中研究相对论，先后发表了30余篇很有分量的论文。