Robert Andrews Millikan - Robert Andrews Millikan

Robert A. Millikan
Robert Andrews Millikan 1920s.jpg
Millikan på 1920 -tallet
Første president for California Institute of Technology
På kontoret
1920–1946
etterfulgt av Lee Alvin DuBridge
Personlige opplysninger
Født
Robert Andrews Millikan

( 1868-03-22 )22. mars 1868
Morrison, Illinois , USA
Døde 19. desember 1953 (1953-12-19)(85 år)
San Marino, California , USA
Alma mater
Kjent for
Ektefelle (r) Greta ( née Blanchard)
Barn
Utmerkelser
Vitenskapelig karriere
Enger Fysikk
Institusjoner
Avhandling Om polarisering av lys som sendes ut fra overflatene til glødende faste stoffer og væsker.  (1895)
Doktorgradsrådgiver
Andre akademiske rådgivere Mihajlo Pupin
Albert A. Michelson
Walther Nernst
Doktorgradsstudenter
Militær karriere
Troskap  forente stater
Service/ filial USAs hær
År med tjeneste 1917–1918
Rang oberstløytnant
Enhet Aviation Section, US Signal Corps
Signatur
Robert Andrews Milliken signature.svg

Robert Andrews Millikan (22. mars 1868 - 19. desember 1953) var en amerikansk eksperimentell fysiker som ble hedret med Nobelprisen for fysikk i 1923 for måling av elementær elektrisk ladning og for sitt arbeid med den fotoelektriske effekten .

Millikan ble uteksaminert fra Oberlin College i 1891 og tok sin doktorgrad ved Columbia University i 1895. I 1896 ble han assistent ved University of Chicago , hvor han ble professor i 1910. I 1909 begynte Millikan en serie eksperimenter for å bestemme det elektriske ladning båret av et enkelt elektron. Han begynte med å måle løpet av ladde vanndråper i et elektrisk felt . Resultatene antydet at ladningen på dråpene er et multiplum av elementær elektrisk ladning, men eksperimentet var ikke nøyaktig nok til å være overbevisende. Han oppnådde mer presise resultater i 1910 med sitt berømte oljedråpeeksperiment der han erstattet vann (som hadde en tendens til å fordampe for raskt) med olje .

I 1914 tok Millikan opp med lignende ferdigheter den eksperimentelle verifiseringen av ligningen som ble introdusert av Albert Einstein i 1905 for å beskrive den fotoelektriske effekten. Han brukte den samme forskningen for å oppnå en nøyaktig verdi av Plancks konstant . I 1921 forlot Millikan University of Chicago for å bli direktør for Norman Bridge Laboratory of Physics ved California Institute of Technology (Caltech) i Pasadena , California . Der foretok han en større undersøkelse av strålingen som fysikeren Victor Hess hadde oppdaget som kom fra verdensrommet. Millikan beviste at denne strålingen faktisk er av utenomjordisk opprinnelse, og han kalte den " kosmiske stråler ". Som formann for Executive Council of Caltech (skolens styringsorgan på den tiden) fra 1921 til han gikk av i 1945, bidro Millikan til å gjøre skolen til en av de ledende forskningsinstitusjonene i USA. Han fungerte også i forstanderskapet for Science Service, nå kjent som Society for Science & the Public , fra 1921 til 1953.

Biografi

utdanning

Millikan i 1891

Robert Andrews Millikan ble født 22. mars 1868 i Morrison, Illinois . Han gikk på videregående skole i Maquoketa, Iowa og fikk en bachelorgrad i klassikerne fra Oberlin College i 1891 og doktorgraden i fysikk fra Columbia University i 1895 - han var den første som fikk en doktorgrad. fra den avdelingen.

På slutten av andre året [...] spurte min greske professor [...] meg om å undervise i elementærfysikk i den forberedende avdelingen i løpet av det neste året. Til svaret mitt om at jeg ikke kjente noen fysikk i det hele tatt, var svaret hans: "Alle som kan gjøre det bra på gresk, kan lære fysikk." "Ok," sa jeg, "du må ta konsekvensene, men jeg skal prøve å se hva jeg kan gjøre med det." Jeg kjøpte med en gang Avery's Elements of Physics , og brukte mesteparten av sommerferien min 1889 hjemme - prøver å mestre emnet. [...] Jeg tviler på om jeg noen gang har undervist bedre i livet enn på mitt første fysikkkurs i 1889. Jeg var så intenst interessert i å holde kunnskapen min foran klassen at de kan ha fanget noen av mine egne interesse og entusiasme.

Millikans entusiasme for utdanning fortsatte gjennom hele karrieren, og han var medforfatter av en populær og innflytelsesrik serie innledende lærebøker, som var foran sin tid på mange måter. Sammenlignet med andre datidens bøker, behandlet de emnet mer på den måten det ble tenkt av fysikere. De inkluderte også mange lekserproblemer som stilte konseptuelle spørsmål, i stedet for bare å kreve at eleven plugger tall i en formel.

Ladning av elektronet

Millikans originale oljedråpeapparat, rundt 1909–1910
Millikan mottar en sjekk på over $ 40 000 for å ha vunnet Nobelprisen

Fra 1908, mens han var professor ved University of Chicago , jobbet Millikan på et oljedråpseksperiment der han målte ladningen på et enkelt elektron . JJ Thomson hadde allerede oppdaget forholdet mellom ladning og masse av elektronet. Den faktiske ladningen og masseverdiene var imidlertid ukjent. Derfor, hvis en av disse to verdiene skulle oppdages, kunne den andre enkelt beregnes. Millikan og hans daværende doktorgradsstudent Harvey Fletcher brukte oljedråpeeksperimentet for å måle ladningen til elektronen (så vel som elektronmassen og Avogadros nummer , siden deres forhold til elektronladningen var kjent).

Professor Millikan tok alene æren, til gjengjeld for at Harvey Fletcher hevdet full forfatterskap om et relatert resultat for avhandlingen. Millikan vant Nobelprisen i fysikk i 1923 , delvis for dette arbeidet, og Fletcher holdt avtalen hemmelig til han døde. Etter en publikasjon om hans første resultater i 1910 startet motstridende observasjoner av Felix Ehrenhaft en kontrovers mellom de to fysikerne. Etter å ha forbedret oppsettet sitt, publiserte Millikan sin seminal studie i 1913.

Den elementærladning er en av de grunnleggende fysiske konstanter , og nøyaktig kunnskap om verdien er av stor betydning. Eksperimentet hans målte kraften på små ladede oljedråper suspendert mot tyngdekraften mellom to metallelektroder. Når du kjenner det elektriske feltet, kan ladningen på dråpen bestemmes. Gjentatte eksperimentet for mange dråper, viste Millikan at resultatene kan forklares som heltallsmultipler av en felles verdi (1.592 × 10 -19 coulomb ), som er ladningen til et enkelt elektron. At dette er noe lavere enn den moderne verdi av 1,602 176 53 (14) x 10 -19 coulomb er sannsynligvis på grunn av millikan bruk av en unøyaktig verdi for viskositeten av luft .

Selv om det på tidspunktet for Millikans oljedråpseksperimenter ble klart at det eksisterer ting som subatomære partikler, var ikke alle overbevist. Ved å eksperimentere med katodestråler i 1897, hadde JJ Thomson oppdaget negativt ladede 'legemer', som han kalte dem, med et ladning-til-masse-forhold 1840 ganger det som et hydrogenion. Lignende resultater hadde blitt funnet av George FitzGerald og Walter Kaufmann . Det meste av det som da var kjent om elektrisitet og magnetisme, kunne imidlertid forklares ut fra at ladning er en kontinuerlig variabel; på omtrent samme måte som mange av lysets egenskaper kan forklares ved å behandle det som en kontinuerlig bølge i stedet for som en strøm av fotoner.

Det fine med oljedråpseksperimentet er at Millikan-apparatet, i tillegg til å tillate ganske nøyaktig bestemmelse av den grunnleggende ladningsenheten, også ga en "hands on" -demonstrasjon om at ladning faktisk er kvantisert. General Electric Companys Charles Steinmetz , som tidligere hadde trodd at ladning er en kontinuerlig variabel, ble overbevist om noe annet etter å ha jobbet med Millikans apparat.

Datavalg kontrovers

Det er en del kontroverser om selektivitet i Millikans bruk av resultater fra sitt andre eksperiment som måler elektronladningen. Dette spørsmålet har blitt diskutert av Allan Franklin , en tidligere høyenergi-eksperimentellist og nåværende vitenskapsfilosof ved University of Colorado . Franklin hevder at Millikans ekskludering av data ikke påvirker den endelige verdien av innhentet gebyr, men at Millikans betydelige "kosmetiske kirurgi" reduserte den statistiske feilen. Dette gjorde Millikan i stand til å gi ladningen av elektronet til bedre enn halvparten av en prosent; Faktisk, hvis Millikan hadde tatt med alle dataene han kastet, hadde feilen vært mindre enn 2%. Selv om dette fortsatt ville ha resultert i at Millikan hadde målt ladningen for e - bedre enn noen andre den gangen, kan den litt større usikkerheten ha tillatt mer uenighet med resultatene hans innen fysikkmiljøet, noe Millikan sannsynligvis prøvde å unngå. David Goodstein argumenterer for at Millikans uttalelse, at alle dråper observert over en seksti-dagers periode ble brukt i avisen, ble tydeliggjort i en påfølgende setning som spesifiserte alle "dråper som det ble gjort en komplett serie observasjoner på". Goodstein bekrefter at dette faktisk er tilfelle og bemerker at fem sider med tabeller skiller de to setningene.

Fotoelektrisk effekt

Robert Millikan og Albert Einstein ved California Institute of Technology i 1932

Da Einstein publiserte sin hovedartikkel fra 1905 om partikkelteorien om lys, var Millikan overbevist om at det måtte være feil på grunn av den enorme mengden bevis som allerede hadde vist at lys var en bølge . Han gjennomførte et tiår langt eksperimentelt program for å teste Einsteins teori, som krevde å bygge det han beskrev som "en maskinbutikk i vakuum " for å forberede den veldig rene metalloverflaten til fotoelektroden. Resultatene hans som ble publisert i 1914 bekreftet Einsteins spådommer i alle detaljer, men Millikan var ikke overbevist om Einsteins tolkning, og så sent som i 1916 skrev han: "Einsteins fotoelektriske ligning ... kan etter min vurdering ikke på nå sett på som å hvile på noe slag av et tilfredsstillende teoretisk grunnlag, "selv om" det faktisk representerer veldig nøyaktig oppførselen "til den fotoelektriske effekten. I sin selvbiografi fra 1950 erklærte han imidlertid ganske enkelt at verket hans "neppe tillater noen annen tolkning enn den Einstein opprinnelig hadde foreslått, nemlig selve semikorpuskulære eller fotonteorien om lyset".

Siden Millikans arbeid dannet noe av grunnlaget for moderne partikkelfysikk, er det ironisk at han var ganske konservativ i sine meninger om utviklingen i det 20. århundre innen fysikk, som i tilfellet med fotoneteorien. Et annet eksempel er at hans lærebok, så sent som i 1927-versjonen, sier entydig eksistensen av eter , og nevner Einsteins relativitetsteorien bare i en uforpliktende note på slutten av teksten under Einsteins portrett, sier som den siste i en liste av prestasjoner som han var "forfatter av den spesielle relativitetsteorien i 1905 og av den generelle relativitetsteorien i 1914, som begge har hatt stor suksess med å forklare ellers uforklarlige fenomener og forutsi nye."

Millikan får også æren for å måle verdien av Plancks konstant ved å bruke fotoelektriske utslippsgrafer for forskjellige metaller.

Senere liv

Robert A. Millikan rundt 1923

I 1917 overbeviste solastronom George Ellery Hale Millikan om å begynne å tilbringe flere måneder hvert år på Throop College of Technology , en liten akademisk institusjon i Pasadena, California , som Hale ønsket å forvandle til et stort senter for vitenskapelig forskning og utdanning. Noen år senere ble Throop College California Institute of Technology (Caltech), og Millikan forlot University of Chicago for å bli Caltechs "styreleder i eksekutivrådet" (faktisk presidenten). Millikan ville tjene i den stillingen fra 1921 til 1945. Hos Caltech fokuserte det meste av hans vitenskapelige forskning på studiet av " kosmiske stråler " (et begrep som han fant ut). På 1930-tallet gikk han inn i en debatt med Arthur Compton om kosmiske stråler var sammensatt av fotoner med høy energi (Millikans syn) eller ladede partikler (Comptons syn). Millikan trodde at hans kosmiske strålefoton var "fødselsropene" til nye atomer som kontinuerlig ble opprettet for å motvirke entropi og forhindre varmedød i universet . Compton ville til slutt bli bevist med observasjonen av at kosmiske stråler avbøyes av jordens magnetfelt (og derfor må være ladede partikler).

Robert Millikan var nestleder i National Research Council under første verdenskrig . I løpet av den tiden hjalp han med å utvikle anti-ubåt og meteorologiske enheter. Han mottok den kinesiske orden av Jade . Etter krigen, Millikan bidratt til verk av League of Nations ' komité for intellektuell Cooperation (fra 1922 i erstatning til George E. Hale , til 1931), med andre fremtredende forskere ( Marie Curie , Albert Einstein , Hendrik Lorentz , etc .). Millikan var medlem av organisasjonskomiteen ved OL i Los Angeles 1932 , og var i sitt private liv en entusiastisk tennisspiller . Han var gift og hadde tre sønner, hvorav den eldste, Clark B. Millikan , ble en fremtredende aerodynamisk ingeniør. En annen sønn, Glenn , også fysiker, giftet seg med datteren (Clare) til George Leigh Mallory fra "Fordi det er der" Mount Everest -berømmelse. Glenn ble drept i en klatreulykke i Cumberland -fjellene i 1947.

En religiøs mann og sønn av en minister, i sitt senere liv argumenterte Millikan sterkt for et komplementært forhold mellom kristen tro og vitenskap . Han behandlet dette i sine Terry Lectures at Yale i 1926–27, utgitt som Evolution in Science and Religion . Han var en kristen teist og forkjemper for teistisk evolusjon . En mer kontroversiell oppfatning av ham var eugenikk . Han var en av de første tillitsmennene til Human Betterment Foundation og berømmet San Marino, California for å være "den vestligste utposten for den nordiske sivilisasjonen ... [med] en befolkning som er dobbelt så angelsaksisk som den som eksisterer i New York, Chicago , eller noen av de store byene i dette landet. "

1931 skisse av California Institute of Technology President Robert A. Millikan

På grunn av Millikans tilknytning til Human Betterment Foundation , i januar 2021, godkjente Caltech Board of Trustees fjerning av Millikans navn (og navnene på fem andre historiske skikkelser tilknyttet stiftelsen), fra campusbygninger.

Westinghouse tidskapsel

I 1938 skrev han en kort passasje for å bli plassert i Westinghouse Time Capsules .

For øyeblikket, 22. august 1938, er prinsippene for representativ avstemningsregjering, som representeres av regjeringene i de angelsaksiske, franske og skandinaviske landene, i dødelig konflikt med prinsippene om despotisme, som varer opptil to århundrer siden hadde kontrollert menneskets skjebne gjennom praktisk talt hele den nedtegnede historien. Hvis de rasjonelle, vitenskapelige, progressive prinsippene vinner ut i denne kampen, er det en mulighet for en krigløs gullalder foran menneskeheten. Hvis despotismens reaksjonære prinsipper seirer nå og i fremtiden, vil menneskehetens fremtidige historie gjenta den triste historien om krig og undertrykkelse som tidligere.

Død og arv

Robert A. Millikan ca 1953
Det tidligere Millikan -biblioteket på Caltech i 2010 (omdøpt til Caltech Hall i 2021)

Millikan døde av et hjerteinfarkt hjemme hos ham i San Marino, California i 1953 i en alder av 85 år, og ble begravet i "Honor of Court" på Forest Lawn Memorial Park Cemetery i Glendale, California .

26. januar 1982 ble han hedret av United States Postal Service med et frimerke på 37 ¢ Great Americans -serien (1980–2000) .

Tektronix oppkalt en gate på deres Portland, Oregon , campus etter Millikan med Millikan Way (MAX stasjon) fra Portland 's MAX Blue Line oppkalt etter gaten.

Fjernelse av navn fra høyskoler i løpet av det 21. århundre

I løpet av midten til slutten av 1900 -tallet hadde flere høyskoler navngitt bygninger, fysiske trekk, priser og professorater til ære for Robert Millikan.

I 1958 utnevnte Pomona College en vitenskapsbygning til Millikan Laboratory til ære for Millikan. Etter å ha gjennomgått Millikans tilknytning til eugenikkbevegelsen, stemte høyskoleadministrasjonen i oktober 2020 for å gi bygningen nytt navn til Mary Estella Seaver og Mr. Carlton Seaver Laboratory.

På Caltech -campus ble flere fysiske trekk, rom, priser og et professorat navngitt til ære for Millikan, mest bemerkelsesverdig, Millikan -biblioteket som ble ferdigstilt i 1966. I januar 2021 stemte forstanderskapet om å umiddelbart fjerne Millikans navn fra Caltech -campus på grunn av hans tilknytning til eugenikk. Robert A. Millikan -biblioteket har fått nytt navn til Caltech Hall.

Mulig navnefjerning fra ungdomsskoler i løpet av det 21. århundre

I november 2020 startet Millikan Middle School (tidligere Millikan Junior High School) i forstaden Los Angeles -området i Sherman Oaks prosessen med å gi nytt navn til skolen.

I august 2020 opprettet Long Beach Unified School District en komité som skulle undersøke behovet for å gi nytt navn til Robert A. Millikan High School .

Navnefjernelse fra priser

Våren 2021 stemte American Association of Physics Teachers enstemmig for å fjerne Millikans navn fra Robert A. Millikan -prisen , som hedrer "bemerkelsesverdige og intellektuelt kreative bidrag til undervisning i fysikk."

Personlige liv

Svart-hvitt hodeskudd av en kvinne iført lue med blonder
Greta Millikan i 1923

I 1902 giftet han seg med Greta Ervin Blanchard (1876-1955). De hadde tre sønner: Clark Blanchard , Glenn Allan og Max Franklin .

Kjente utsagn

"Hvis Kevin Hardings ligning og Astons kurve til og med er omtrent korrekte, slik jeg er sikker på, for Dr. Cameron og jeg har beregnet med deres hjelp den maksimale energien som utviklet seg i radioaktiv endring og funnet det å sjekke godt med observasjon, så dette antagelse av en energiutvikling gjennom oppløsning av felleselementene er fra det ene synspunkt en barnslig utopisk drøm, og fra den andre en tåpelig bugaboo. "

"Ingen flere seriøse søkere etter sannheten, ingen intellektuelle med mer gjennomtrengende syn kan finnes hvor som helst når som helst, enn disse, og likevel har hver og en av dem vært en hengiven og påstått tilhenger av religion."

Bibliografi

  • Goodstein, D., " Til forsvar for Robert Andrews Millikan ", Engineering and Science , 2000. No 4, pp30–38 (pdf).
  • Millikan, RA (1950). Selvbiografien til Robert Millikan
  • Millikan, Robert Andrews (1917). Elektronet: dets isolasjon og målinger og bestemmelse av noen av dets egenskaper . University of Chicago Press.
  • Nobelforelesninger, " Robert A. Millikan - Nobel Biography ". Elsevier Publishing Company, Amsterdam.
  • Segerstråle, U (1995) God til den siste dråpen? Millikan -historier som "hermetisert" pedagogikk, Science and Engineering Ethics vol 1, pp197–214
  • Robert Andrews Millikan " Robert A. Millikan - Nobel Biography ".
  • NIST -referansen om konstanter, enheter og usikkerhet
  • Kevles, Daniel A (1979). "Robert A. Millikan". Vitenskapelig amerikansk . 240 (1): 142–151. Bibcode : 1979SciAm.240a.142K . doi : 10.1038/scientificamerican0179-142 .
  • Kargon, Robert H (1977). "The Conservative Mode: Robert A. Millikan and the Twentieth Century Revolution in Physics". Isis . 68 (4): 509–526. doi : 10.1086/351871 . JSTOR  230006 . S2CID  170329412 .
  • Kargon, Robert H (1982). Fremveksten av Robert Millikan: portrett av et liv i amerikansk vitenskap . Ithaca: Cornell University Press.

Se også

Robert Millikan antas å ha blitt nektet prisen for fysikk fra 1920 på grunn av Felix Ehrenhafts påstander om å ha målt ladninger mindre enn Millikans elementære kostnad. Ehrenhafts krav ble til slutt avvist og Millikan ble tildelt prisen i 1923.

Referanser

Sitater

Kilder

Eksterne linker

Akademiske kontorer
Forut av
James Scherer
som president for Throop College of Technology
President for California Institute of Technology
1921 - 1946
Etterfulgt av
Lee DuBridge