Robert Millikan
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
Robert Andrews Millikan (Morrison, Illinois, 1868. március 22. – San Marino, Kalifornia, 1953. december 19.) amerikai kísérleti fizikus, aki 1923-ban elnyerte a fizikai Nobel-díjat az elektron töltésének megméréséért, és a fotoeffektussal kapcsolatos munkájáért. Később a kozmikus sugárzást tanulmányozta.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Származása
1868. március 22-én született az Illinois állambeli Morrisonban, mint Silas Franklin Millikan tiszteletes második fia. Anyja Mary Jane Andrews volt. Nagyszülei régi New England-iek voltak, akik 1750 előtt vándoroltak be Amerikába, és pionír-telepesek voltak a középnyugaton. Millikan gyerekkorában vidéki életet élt és a Maquoketa High School-ba járt Iowa-ban. Rövid ideig bírósági jegyzőkönyvvezetőként dolgozott.
[szerkesztés] Tanulmányai
Millikan az Oberlin College-ban szerzett bakkalaureátus fokozatot klasszikus humán szakon 1891-ben és - ott elsőként - fizikai doktorátust a Columbia Egyetemen 1895-ben. Önéletrajzában magyarázta el, miért nyergelt át a fizikára:
„A második tanév végén [...] görög professzorom [...] megkért, hogy tanítsak elemi fizikát az előkészítő tanszéken a következő évben. Amikor azt mondtam, hogy én nem tudok semmit fizikából, azt válaszolta, 'Bárki, aki jó a görög óráimon, tud fizikát tanítani.' 'Rendben,' mondtam 'önnek kell majd vállalnia a következményeket, de megpróbálom és meglátjuk, mire megyek.' Azonnal megvettem Avery könyvét, a Fizika alapjai-t, és 1889-es nyári vakációm nagyobb részét otthon töltöttem...és igyekeztem alaposan megtanulni a témát. [...] Kétlem, hogy életemben valaha is jobban tanítottam, mint első fizikakurzusomon 1889-ben. Oly intenzíven elkötelezett voltam abban, hogy tudásom a csoporté előtt tartsam, hogy talán átragadt réjuk valami az én érdeklődésemből és lelkesedésemből.”
Millikan lelkesedése a tanítás iránt fennmaradt egész pályafutása során, és - Henry Gordon Gale-lel - szerzőtársa volt egy népszerű és nagyhatású tankönyvsorozatnak, ami sok tekintetben megelőzte korát. Más korabeli könyvekkel összehasonlítva úgy kezelték a tárgyat, ahogy a fizikusok gondolkodtak róla. Sok házi feladatot is belevettek, amik elvi kérdéseket tettek fel, és nemcsak képletek mechanikus alkalmazását igényelték.
[szerkesztés] Az elektron töltése
A Chicago-i Egyetem professzoraként 1910-ben publikálta olajcsepp-kísérletének első eredményeit, amivel megmérte egyetlen elektron töltését. Azóta ezt a kísérletet változó eredménnyel, fizikushallgatók generációi ismételték meg. Az ún. elemi töltés egyike az alapvető fizikai állandóknak, és pontos ismeretének nagy a fontossága. Kísérlete a gravitációs erő ellenében két elektróda között elektromos erőtérrel olajcseppecskéket „függesztett fel”. Az elektromos tér ismeretében a csepp töltését meg tudta határozni, és kimutatta hogy az eredmény megmagyarázható, mint egy közös érték (-1.592×10-19 coulomb, az elektron töltése) egész számú többszöröse. Ez egy kicsit kisebb érték, mint az elemi töltés modern értéke (-1.60217653×10-19 coulomb), ami valószínűleg a levegő viszkozitásának használt pontatlan értéke miatt lehetett így.
[szerkesztés] Vita
Nem sokkal később Felix Ehrenhaft „szabadúszó fizikus” azt állította, hogy hasonló kísérletet végezve ő kisebb töltést mért, mint Millikan elemi töltése. Ehrenfest szerint e „változékonysága” az éter elméletet és a szubelektronok létezését támogatja. Ez Millikant további kísérletsorozatra ösztönözte, aminek eredményét 1913-ban publikálta, hogy eredeti eredményét megerősítse. Ez vitához vezetett, mivel bár Millikan a publikációban kijelentette, hogy nem válogatott cseppeket használt, hanem 60 napon keresztül az összes megfigyelt cseppet, laborjegyzőkönyvei viszont 175 cseppről tanúskodtak 1911. november 11 és 1912. április 16]] között. Az eredményhez viszont csak 58-at használt fel.
A reakció bősz volt, mivel a jegyzőkönyv olyan kifejezéseket tartalmaz, mint "nagyon lassú, valami nem jó" és "ez majdnem pontosan helyes, a legjobb, amim csak volt". Ezek egyikét sem használta adatként a számításhoz. Bár megvádolták csalással és beteges tudománnyal, mások szerint kísérleti éleslátását és személyes szakértelmét használta fel arra, hogy helyes fizikai alapokon eldobja a megbízhatatlan megfigyeléseket. Goodstein szerint a kutatások azt mutatják, hogy adatainak összessége nem vezet lényegesen más eredményre.
[szerkesztés] Fotoeffektus
Amikor Einstein 1906-ban publikálta termékeny hatású cikkét a fény részecskeelméletéről, Millikan meg volt győződve, hogy az nem lehet helyes a sok bizonyíték miatt, ami azt mutatta, hogy hullám. Évtizedes kísérleti programba kezdett, hogy tesztelje Einstein elméletét, ami – ahogy ő mondta – „egy műhely megépítését igényelte vákuumban”, hogy a fotoelektród nagyon tiszta fémfelületét előállítsa. Eredményei Einstein jóslatát minden részletében megerősítette, de Millikant ez nem győzte meg Einstein radikális magyarázatáról, és ahogy 1916-ban írta: „Einstein fotoelektromos egyenlete … megítélésem szerint nem tekinthető úgy, mint ami bármilyen értelemben kielégítő elméleti alapokon nyugszik”, mégha „az történetesen nagyon pontosan leírja” a fotoeffektus „viselkedését”. 1950-es önéletrajzában mindazonáltal kijelentette, hogy az ő munkája „aligha enged meg más interpretációt, mint amit Einstein eredetileg javasolt, nevezetesen a fény szemikorpuszkuláris, azaz fotonelméletét magát.”
Mivel Millikan munkája maga is formálta a modern részecskefizika alapjait, ironikus, hogy meglehetősen konzervatív volt a véleménye a fizika 20. századi fejlődésével, mint pl. a fotonelmélettel kapcsolatban. Másik példa 1927-es könyve, ami kétségtelennek tartja az éter létezését, és Einstein relativitáselméletét csak egy diplomatikus lábjegyzetben említi az Einsteinről szóló fejezet végén az eredmények listáján, mint aki „a speciális relativitáselmélet szerzője 1905-ben, és az általános relativitáselméleté 1914-ben, amelyek nagy sikerrel magyaráztak meg másképpen meg nem magyarázható jelenségeket és jósoltak meg újakat.”
[szerkesztés] Későbbi élete
1917-ben George Ellery Hale napkutató-csillagász meggyőzte Millikant, hogy minden évben töltsön néhány hónapot a Throop College of Technology-ban, egy kis pasadenai kutatóintézetben Kaliforniában, amit Hale egy fontos tudományos és oktatóközponttá akart fejleszteni. Néhány évvel később a Throop College-ból lett a California Institute of Technology (Caltech), és Millikan otthagyta Chicago-t, hogy a Caltech végrehajtó tanácsának elnöke legyen. 1921-1945-ig szolgált e poszton. A Caltech-en kutatómunkája a kozmikus sugárzásra - a kifejezést ő maga találta ki - összpontosított. 1927 körül Freidrich Hunddal közösen megalkotta a kvantumviselkedéssel kapcsolatos Millikan-Hund-elméletet. Az 1930-as években vitába szállt Arthur Comptonnal a kozmikus sugárzás mibenlétéről, hogy vajon az fotonokból (Millikan nézete) vagy töltött részecskékből (Compton nézete) áll. Millikan szerint a kozmikus fotonok az atomok "születéskori felsírása" volt, amiket Isten folyamatosan teremtett, hogy ellensúlyozza az entrópiát és megakadályozza az Univerzum halálát. Végül Comptont igazolták azok a megfigyelések, miszerint a Föld mágneses tere eltéríti a kozmikus sugárzást, azaz töltött részecskékből kell állnia. Ma tudjuk, hogy a kozmikus sugárzásban vannak fotonok is.
Magánéletében Millikan szenvedélyes teniszjátékos volt. Nős volt, három fia született, akik közül a legidősebb, Clark B. Millikan, kiemelkedő aerodinamikai mérnök lett.
1954-ben halt meg kaliforniai otthonában, San Marinóban és Glendale-ben temették el.
Based on work by