有一次，費米拿他的一本書給姐姐看。但瑪麗亞所喜愛的是文學的、哲學的和宗教的書籍，不是科學的書，所以無法引起她的興趣。另有一次，他從那個市場上買回來一本分兩層裝的有關數學物理的論文集，告訴姐姐說他立刻就要開始閱讀。以後的幾天中，他時常跑去告訴他姐姐那本書如何的有趣：
“你想不到它是如此有趣的，現在我所讀的是關於各種波浪的傳播！”
又說：“妙極了，它在解釋行星的運動。”
當他讀到有關海洋波浪的循環那一章時，他的興趣到了最高峰。後來他把全書念完了，又跑去對他姐姐說，“你知道嗎”，他說，“那本書原來是用拉丁文寫的，我卻沒有注意。”
那本書是一位耶穌會的物理學者安德裏亞·加拉法神父寫的，出版於1840年。費米和柏西可一直認為那是一本好書。
他們的物理學知識越來越廣博，然後進行了一些實驗。舉例來說，他們能夠用所能獲得的不完備的配件相當準確地測量地球的磁場。他們也試著來解釋某些自然現象。有一個時期，他們為一種神秘現象所迷惑：他們也和其他兒童一樣，時常玩陀螺。這種玩具因為便宜，所以很流行，但是和其他兒童不一樣的地方是，他們曾試圖解釋陀螺那種奇怪的運動。綁在陀螺身上的繩子如果拉得越猛烈，陀螺轉的越快，那是當然的，但是他們不明白的是，為什麼一個急轉的陀螺，其後也便旋轉成堅直的了。還有，當陀螺的旋轉速度慢下來，軸心便傾斜到和地麵成為一個角度，使陀螺的上端老在劃圓圈，這在他們也覺得是不可解的。他們也說不出這種變動發生在什麼速度上。
神秘對好學深思的人是一種挑戰。解決陀螺運行的神秘成為他們主要的心事。他們天天所討論的隻是這個問題，別的事情好像都不關心。他們從教科書所得來的基本知識，不能直接應用到這上麵來，但他們不肯認輸。後來費米終於研究到回旋儀的原理，他是花了許多心血和經過許多周折才想通了的。要是他早知道一般高級的學生所熟知的兩個定理，就不必花那麼多的時間和力氣了。
從他哥哥死後到他從中學畢業這段時間，費米頗得他父親一位同事英格雅·亞米第的教益。費米有到他父親辦事處去和父親一道步行回家的習慣。父親的同事也常常和他們一起走。亞米第是個熱情的人，對費米腦筋清楚，熱愛科學，數學天資很高等等很有印象，為了捉弄他，便給費米一些問題去解答，預先聲明那是在他的水平之上的問題，並不真的希望他會解答出來。
但費米卻答了出來，並要亞米第出些更難的題。更難的也解答出來了。那些題原來是亞米第本人也不懂的，因此他對費米的喜愛便轉為敬愛了。他把他的一些書，按照學習的程序，一本本地借給費米，使他對數學原理和物理學基本知識，建立一個堅實的基礎。費米便將這些書和他從露天市場買來的書一道研究。
由於這位長輩的關懷和照顧，費米將自己培養成物理學家的念頭便根深蒂固了。中學快畢業時，亞米第又替他出了一個極好的主意：比薩有個不大為外界所知的專為文學和科學的高材生而設的學院——高等師範學院，費米應該申請那裏的研究補助費，他得到那筆補助費是不成問題的。
費米的父母倒有點猶豫。在他們所住的城裏就有一所很好的大學，何必把孩子送往外地。但亞米第的堅持終於使他們讓步，費米便進行申請。
入學考試使費米首次為學術界所重視。他受命寫一篇關於線的顫動的文章。他沉著應試，全力以赴。主考人羅馬工程學校的一位教授為之驚詫，不相信他那樣年齡的人有那麼高深的知識；便邀請他到辦事處做一次非正式的談話。結果，那位教授承認費米是個“非常”的人。
二、在比薩的日子
1918年11月初，費米離開羅馬到比薩去。那時他17歲。第一次世界大戰已接近尾聲。意大利的世仇，德國和奧地利都已經被打敗了。曾在一次大戰中死了60萬人的兩個城市，特倫多和特裏耶斯脫也都從奧地利的“枷鎖”中解放出來了。持久的和平已經在望，青年們不必再上戰場了。對他們來說，前途是無限光明的。
費米以愉快的心情和偉大的期望離開了家。這種心情和期望在學校也未受挫。也許是因為其他的學生都同樣感到愉快和安定，也許是因為比薩這小小的大學城還保留著中世紀學生生活愉快的傳統，也許因為他已把自從基裏奧死後即彌滿悲哀氣氛的家庭拋在後麵，也許是因為其他種種的原因，費米在那裏度過了最愉快最活潑的四個年頭。
比薩高等師範學院是拿破侖於1810年設立的，等於巴黎的高等師範學院。兩個學院目的都在吸引和造就聰明的青年，也毫無疑問地達到了它們的目的。
師範學院的學生食宿免費，並且有特別的課程。他們同時也是比薩大學的正式學生。宿舍和課堂都設在16世紀的宮殿裏。
那時師範學院還沒有暖氣設備，比薩的冬天比羅馬還要冷。但費米卻不必坐在手掌上用舌頭翻書頁了。因為每個師範學院的學生都可以有一個暖腳器，一種有把手的瓦缸，裏麵盛著炭灰和慢慢地焚燒著的炭。要是拿來放在膝上，手和胸腹部都會感到暖和。
費米花在書本上的時間並不很多。教授所講的東西很多他已經知道，課堂上提出的新意見他很容易地就記住了。所以他有很多時間從事大學式的胡鬧：例如在屋頂上互相潑水，煞有其事地比劍，還選出最不好看的女孩子來做“五月皇後”等。
和費米同是學物理的一年級學生拉塞諦是個很不平常的人，他主要的興趣是動植物世界。他是個天生的博物學者。才4歲的時候，要是有人給他一把剪刀和一些有顏色但沒有圖案的紙，他便會剪出一些昆蟲，像螳螂、瓢蟲、蟑螂和蝴蝶等，剪出的昆蟲，與自然界的昆蟲一模一樣。長大之後，他可以辨認15000種化石，沒有人敢說比他知道得更多。50歲的時候，他還會爬上陡峭的山坡去追捕蝴蝶，並把它抓到。拉塞諦喜歡生理學，但他選擇了物理學，因為在他看來物理學比較難懂，而他偏要向自己證明，他是可以克服任何困難，從不認輸的人。
聰穎並不能使拉塞諦感到滿足，精神上的不安使他喜歡尋求刺激。他找些同學組成了一個“反鄰會”，費米是其中的主要分子。這個會唯一的目的就是搗亂。譬如在半掩的門上放一盆水，將第一個推門而進的人淋濕，甚至在嚴肅的課堂上爆炸臭彈。臭彈是費米製造的。這種惡作劇使他們差點被永遠開除學籍，幸而他們那位寬大而有眼光的物理實驗教授雷基·布西安諦在一次特別召開的會議上極力從學術的成就上替他們說情。
有一種惡作劇是他們最得意的。“反鄰會”的會友，每人都得隨時在口袋裏放著一幅塗上紅黃兩種顏色的鉤鎖，在做事時總是兩人一起：一個和預定的對象愉快的談天或討論問題，另一個則敏捷地將鎖鉤穿過他上衣或外套兩個相對的扣眼，跟著撲的一聲鎖上。這個人就給自己的衣服鎖住了，無論他怎麼樣的求情都不替他打開。就是會友也不能保證不被鎖住。費米總是很早起床。一個春天的早晨，他自己已經穿好了衣服，卻發現其他的人都在酣睡。他便悄悄地走到拉塞諦的門前，安上了兩個鐵圈，用鉤鎖鎖上了。過了一會兒，便有學生在拉塞諦窗下叫他出來。拉塞諦被鎖在自己的房間裏出不來，大發脾氣，而費米他們卻笑個不停，十分高興。
一到星期日，費米和拉塞諦就到比薩北麵的亞本尼諾山脈遠足。拉塞諦像彈簧那樣活潑，又像羚羊那樣輕捷，向山坡上直奔而上。費米的腿雖然較短，但精力充沛也還跟得上。晚上歸來時，拉塞諦總把費米帶到他家裏去。拉塞諦是獨子，他和母親相依為命。他母親身材雖小，精神卻很旺盛，對拉塞諦在博物學上的愛好，曾加以鼓勵和指導。她總用驚異的眼光來看拉塞諦，好像在自省自己為什麼會養這樣的一個孩子。她喜歡拉塞諦的新朋友費米，時常請他吃飯。
師範學院裏的飯菜千篇一律，老是雪魚幹，拉塞諦家極好的晚餐使費米得以換換口味。那時第一次世界大戰剛剛結束不久，許多可口的東西不是買不到，便是價格高昂。在師範學院裏，大部分學生所抱怨的則是雪魚幹。但費米卻無所謂。他吃東西不大講究口味。
關於比薩的生活情形，極少是有關於學問的。但是比薩最偉大的子弟，伽利略，一定曾經對年輕的物理學者有所感召。他曾在斜塔頂上試驗物體下墜的情形，斜塔也就是那時費米和其他的學生天天經過的地方。當年使伽利略想出《擺之定律》的那盞燈也還吊在老教堂的天花板下。
費米和拉塞諦也許都從比薩的學術風氣中吸取了物理學，他們都大有進步。他們的教師沒有好多東西可以教給他們，卻讓他們自由使用實驗室。雷基·布西安尼教授是個極有學問的人，文學造詣也深。他要是從事文學，其成就可能比做為一個物理實驗家還要大。他聰明，卻沒有魄力。過去他在研究上頗有成就，但後來除了教書和在實驗室來來去去之外就沒有做出什麼來了。他的實驗室亂七八糟，灰塵積於案頭，蛛網結於壁角，有時就是想工作也提不起興趣來。不久之後，他的兩個學生所知的關於物理學的知識就比他更多了，他也知道，所以他曾請費米教他些理論物理。他說：“我很蠢，但你是個思想清晰的人，你的解釋我都聽得懂。”費米一向不假裝謙虛，便同意對他的老師講解愛因斯坦的相對論。