从1945—1950年，杨振宁和李政道先后来到芝加哥大学，有幸投师费米门下，成为当代物理大师费米的高足。在这位德高望重的名师指点下，李政道和杨振宁如鱼得水，开始向理论物理学进军。
与李政道和杨振宁一同在费米身边就学的，是来自世界各地的出类拔萃的物理天才。他们始终跻身于物理学的前沿人物之中，在十分优裕而浓厚的学术环境中学习，因而他们的学识迅速增长。
费米善于抓住事物本质的风格，对他们的影响最大。费米先生授课明白易懂、推理简洁明快、论证单刀直入、解题切中要害，给人的感觉似乎是信手拈来，不费工夫。其实，他的简明易懂是他精心准备、反复推敲的结果，他的能切中要害，是比较各种不同描述方式，权衡其利弊之后才得到的。他的教学及研究风格是直觉明快的，不搞形式主义，不搞繁琐哲学。他常常开玩笑地对他的研究生们说：“复杂的形式主义留给‘主教们’去搞吧！”他挖苦形式主义为“高级牧师”。他强调学生应该乐于把时间投入到哪怕是简单的实验中去，而不要立即陷入理论的研究中去。他常常鼓励学生们动手去做自己想做的实验，从中提出问题。他认为，提出一个好问题实际上相当于完成了一个课题。
费米言传身教，他教导他的研究生们，要对物理学的各个领域都有广泛的兴趣。同时又有十分扎实的基础。从纯理论物理到纯物理实验，从三体问题的最佳坐标这样简单的问题到深奥的广义相对论，费米都有广泛的兴趣；作为物理大师，他涉猎广泛，每研究一个问题，始终都做详尽的笔记。由于兴趣广泛、根基扎实、钻研深入，费米触类旁通的创造性火花经常会迸发出来。从首创用慢中子做实验，阐述核裂变链式反应思想，到在原子弹爆炸时站起来用碎纸片受冲击波扫散的距离测量爆炸力量，无疑都显示了这一点，而这一切对杨振宁和李政道都有十分重要的影响，对他们后来成为优秀的物理学家，起了相当大的作用。
费米为人坦荡真诚，具有竭诚奉献的精神。在正式上课之外，费米每周总要抽出一两个晚上与几位研究生作不定题的讲演。只要学生提出问题，他就很快翻动他的笔记，尔后给予讲解，引导研究生们注重问题的本质和应用，掌握直观的解决问题的方法。李政道和杨振宁在费米先生的这种“小灶”中受益匪浅。
在费米结束了对原子弹的研究，完全回到芝加哥大学后，杨振宁和李政道更多地得到了这位物理大师的言传身教。费米也对这两位有志气的中国青年十分器重。
1949年春天，费米因事要离开芝加哥，就把他讲授核物理课的任务交给了杨振宁。临行前，费米把他的笔记本交给了杨振宁，还和杨振宁一起认真地讨论了所要讲授的全部内容，甚至对每个问题的讲法和推导都作了仔细的解释。在费米的笔记本上，写满了过去每堂课讲课的细节。看到这详尽而又细致的笔记，杨振宁深深为费米大师这种严肃认真、一丝不苟的教学作风而感动。后来，费米的这种作风不知不觉也成了李、杨二人的教学作风。
除了正式和非正式的课程以外，费米还将他的午餐时间几乎全部献给了这些研究生们。午餐时，费米经常和这些年轻人聚在一起，天南海北地闲聊。
费米常对李政道这些研究生们说，教授也是教师，而且并不意味着他们就是优秀教师。只不过他们通常在某一学术领域里知识比较渊博、有些专长，是比较高级的教师罢了。
费米还常对他的学生们谈起丹麦哥本哈根学派的大物理学家玻尔。玻尔十分欢迎并经常要求他的青年弟子对他的学术观点提出异议。1922年夏天的一次讲课中，一位年轻人对他的某些结论提出了疑问，这个年轻人就是海森堡。课后，玻尔便邀海森堡去散步，继续讨论有异议的问题。不久，另一个爱提问题、说话尖刻挑剔、被称为“上帝的鞭子”的年轻人也被玻尔看中。后来这两个人都被玻尔邀请到哥本哈根去工作。
“这些青年学者毫无禁忌，思想解放的学术风气，使得哥本哈根学派充满生机，成果累累，成为量子力学的诞生地，使哥本哈根学派对20世纪的物理学发展起到了重大作用。”费米这样结束了他的这次谈话。
从导师的这些谈话中，杨振宁和李政道不仅学到了许多物理思想和科学方法，也深深感受到了这个伟大科学家的宽阔胸怀：对别人的研究工作，费米从来没有不屑一顾的时候；他总是认真地研究考虑各种学派的思想、成果，从来没有丝毫的学阀作风。
在这些数不尽的午餐对话中，一个简单而幽默的“也有铁床”的故事，给李政道的影响最深。
一天费米又兴致勃勃地给研究生讲了他自己读小学二年级时的故事。
那天老师出一个作文题：“铁能做什么？”我看了之后不假思索地写上‘也有铁床’，就交了上去……大家听了都哄堂大笑。
而李政道却从中悟出了费米先生这种喜欢单刀直入的研究方式。这种方式直接影响了李政道后来的科学研究风格。
而给杨振宁更深印象的则是另一件事。1949年费米与杨振宁共同写了篇名为《介子是基本粒子吗》的论文，当时杨振宁认为他们提出的问题不一定符合事实，觉得还是不发表为好，可费米却说：
“学生的任务是解决问题，研究人员的任务是提出问题。这个问题有发表价值。”
于是他们把这篇论文发表了。事实证明，这篇文章为日后著名的“坂田模型”奠定了基础。
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