Robert Andrews Millikan- Robert Andrews Millikan

Robert A. Millikan
Robert Andrews Millikan 1920er Jahre.jpg
Millikan in den 1920er Jahren
1. Präsident des California Institute of Technology
Im Amt
1920–1946
gefolgt von Lee Alvin DuBridge
Persönliche Daten
Geboren
Robert Andrews Millikan

( 1868-03-22 )22. März 1868
Morrison, Illinois , USA
Ist gestorben 19. Dezember 1953 (1953-12-19)(im Alter von 85)
San Marino, Kalifornien , USA
Alma Mater
Bekannt für
Ehepartner Greta ( geb. Blanchard)
Kinder
Auszeichnungen
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Physik
Institutionen
These Zur Polarisation des von den Oberflächen glühender Festkörper und Flüssigkeiten emittierten Lichts.  (1895)
Doktoratsberater
Andere Studienberater Mihajlo Pupin
Albert A. Michelson
Walther Nernst
Doktoranden
Militärkarriere
Treue  Vereinigte Staaten
Service/ Filiale Armee der Vereinigten Staaten
Dienstjahre 1917–1918
Rang Oberstleutnant
Einheit Luftfahrtabteilung, US Signal Corps
Unterschrift
Robert Andrews Milliken signatur.svg

Robert Andrews Millikan (22. März 1868 - 19. Dezember 1953) war ein amerikanischer experimentelle Physiker ausgezeichnet mit dem Nobelpreis für Physik im Jahr 1923 für die Messung der elektrischen Elementarladung und für seine Arbeit auf dem photoelektrischen Effekt .

Millikan graduierte 1891 am Oberlin College und promovierte 1895 an der Columbia University. 1896 wurde er Assistent an der University of Chicago , wo er 1910 zum ordentlichen Professor ernannt wurde. 1909 begann Millikan eine Reihe von Experimenten zur Bestimmung des elektrischen Ladung, die von einem einzelnen Elektron getragen wird. Er begann damit den Verlauf der geladenen Messwassertröpfchen in einem elektrischen Feld . Die Ergebnisse legten nahe, dass die Ladung der Tröpfchen ein Vielfaches der elementaren elektrischen Ladung beträgt, aber das Experiment war nicht genau genug, um zu überzeugen. Er erhielt präzisere Ergebnisse im Jahr 1910 mit seinem berühmten Millikan-Versuch , in dem er Wasser ersetzt (die zu schnell verdunsten tendenziell) mit Öl .

Mit ähnlicher Geschicklichkeit griff Millikan 1914 die experimentelle Überprüfung der 1905 von Albert Einstein eingeführten Gleichung zur Beschreibung des photoelektrischen Effekts auf. Er benutzte dieselbe Forschung, um einen genauen Wert der Planckschen Konstanten zu erhalten . 1921 verließ Millikan die University of Chicago, um Direktor des Norman Bridge Laboratory of Physics am California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena , Kalifornien zu werden . Dort führte er eine große Studie über die Strahlung durch, die der Physiker Victor Hess aus dem Weltraum entdeckt hatte. Millikan bewies, dass diese Strahlung tatsächlich außerirdischen Ursprungs ist, und nannte sie „ kosmische Strahlung “. Als Vorsitzender des Exekutivrats von Caltech (dem damaligen Leitungsgremium der Schule) von 1921 bis zu seiner Pensionierung 1945 trug Millikan dazu bei, die Schule zu einer der führenden Forschungseinrichtungen in den Vereinigten Staaten zu machen. Von 1921 bis 1953 war er auch Mitglied des Kuratoriums des Wissenschaftsdienstes, der heute als Society for Science & the Public bekannt ist.

Biografie

Ausbildung

Millikan im Jahr 1891

Robert Andrews Millikan wurde am 22. März 1868 in Morrison, Illinois, geboren . Er besuchte die High School in Maquoketa, Iowa und erhielt 1891 einen Bachelor-Abschluss in Klassik vom Oberlin College und seinen Doktortitel in Physik von der Columbia University 1895 – er war der erste, der einen Ph.D. von dieser Abteilung.

Am Ende meines zweiten Studienjahres [...] bat mich mein Griechisch-Professor, im nächsten Jahr den Studiengang Elementarphysik im Studienkolleg zu unterrichten. Auf meine Antwort, dass ich überhaupt keine Physik wüsste, lautete seine Antwort: "Wer gut Griechisch kann, kann Physik unterrichten." "Gut", sagte ich, "du wirst die Konsequenzen tragen müssen, aber ich werde versuchen, was ich damit anfangen kann." Ich kaufte sofort ein Avery's Elements of Physics und verbrachte den größten Teil meiner Sommerferien von 1889 zu Hause – um das Thema zu meistern. [...] Ich bezweifle, dass ich in meinem Leben jemals besser unterrichtet habe als in meinem ersten Physikkurs im Jahr 1889. Ich war so sehr daran interessiert, mein Wissen über dem der Klasse zu halten, dass sie vielleicht einige meiner eigenen erwischt haben Interesse und Begeisterung.

Millikans Enthusiasmus für Bildung hielt während seiner gesamten Karriere an und er war Mitautor einer beliebten und einflussreichen Reihe von einführenden Lehrbüchern, die ihrer Zeit in vielerlei Hinsicht voraus waren. Im Vergleich zu anderen Büchern der Zeit behandelten sie das Thema eher so, wie es von Physikern gedacht wurde. Sie enthielten auch viele Hausaufgaben, bei denen konzeptionelle Fragen gestellt wurden, anstatt einfach Zahlen in eine Formel einzufügen.

Ladung des Elektrons

Millikans originaler Öltropfenapparat, ca. 1909–1910
Millikan erhält einen Scheck über 40.000 US-Dollar für den Gewinn des Nobelpreises

Ab 1908 arbeitete Millikan als Professor an der University of Chicago an einem Öltropfen-Experiment, bei dem er die Ladung eines einzelnen Elektrons maß . JJ Thomson hatte bereits das Ladungs-Masse-Verhältnis des Elektrons entdeckt. Die tatsächlichen Ladungs- und Massenwerte waren jedoch unbekannt. Wenn also einer dieser beiden Werte entdeckt würde, könnte der andere leicht berechnet werden. Millikan und sein damaliger Doktorand Harvey Fletcher verwendeten das Öltropfen-Experiment, um die Ladung des Elektrons zu messen (sowie die Elektronenmasse und die Avogadro-Zahl , da ihre Beziehung zur Elektronenladung bekannt war).

Professor Millikan erhielt die alleinige Anerkennung dafür, dass Harvey Fletcher die volle Autorschaft für ein verwandtes Ergebnis für seine Dissertation beanspruchte. Millikan erhielt 1923 den Nobelpreis für Physik , teilweise für diese Arbeit, und Fletcher hielt die Vereinbarung bis zu seinem Tod geheim. Nach einer Veröffentlichung seiner ersten Ergebnisse im Jahr 1910 lösten widersprüchliche Beobachtungen von Felix Ehrenhaft eine Kontroverse zwischen den beiden Physikern aus. Nachdem Millikan sein Setup verbessert hatte, veröffentlichte er 1913 seine bahnbrechende Studie.

Die Elementarladung ist eine der grundlegenden physikalischen Konstanten , und die genaue Kenntnis ihres Wertes ist von großer Bedeutung. Sein Experiment maß die Kraft auf winzige geladene Öltröpfchen, die zwischen zwei Metallelektroden gegen die Schwerkraft aufgehängt waren. Mit Kenntnis des elektrischen Feldes konnte die Ladung des Tröpfchens bestimmt werden. Millikan wiederholte das Experiment für viele Tröpfchen und zeigte, dass die Ergebnisse als ganzzahlige Vielfache eines gemeinsamen Wertes (1,592 × 10 –19 Coulomb ), der Ladung eines einzelnen Elektrons, erklärt werden können. Dass dies etwas niedriger ist als der heutige Wert von 1,602 176 53(14) x 10 -19 Coulomb, liegt wahrscheinlich daran, dass Millikan einen ungenauen Wert für die Viskosität von Luft verwendet hat .

Obwohl zur Zeit von Millikans Öltropfen-Experimenten klar wurde, dass es so etwas wie subatomare Teilchen gibt, waren nicht alle davon überzeugt. Beim Experimentieren mit Kathodenstrahlen im Jahr 1897 hatte JJ Thomson negativ geladene „Korpuskel“ entdeckt, wie er sie nannte, mit einem Ladungs-zu-Masse-Verhältnis von 1840 mal dem eines Wasserstoffions. Ähnliche Ergebnisse wurden von George FitzGerald und Walter Kaufmann gefunden . Das meiste, was damals über Elektrizität und Magnetismus bekannt war, konnte jedoch damit erklärt werden, dass Ladung eine kontinuierliche Variable ist; in ähnlicher Weise wie viele Eigenschaften von Licht erklärt werden können, indem man es als kontinuierliche Welle und nicht als Photonenstrom behandelt.

Das Schöne an dem Öltropfen-Experiment ist, dass Millikans Apparat nicht nur eine ziemlich genaue Bestimmung der fundamentalen Ladungseinheit ermöglicht, sondern auch eine praktische Demonstration liefert, dass Ladung tatsächlich quantisiert wird. Charles Steinmetz von der General Electric Company , der zuvor gedacht hatte, dass Ladung eine kontinuierliche Variable ist, war nach der Arbeit mit Millikans Apparat vom Gegenteil überzeugt.

Kontroverse um die Datenauswahl

Es gibt einige Kontroversen über die Selektivität in Millikans Verwendung der Ergebnisse seines zweiten Experiments zur Messung der Elektronenladung. Dieses Thema wurde von Allan Franklin diskutiert , einem ehemaligen Hochenergie-Experimentalisten und gegenwärtigen Wissenschaftsphilosophen an der University of Colorado . Franklin behauptet, dass Millikans Ausschlüsse von Daten keinen Einfluss auf den endgültigen Wert der erhaltenen Anklage haben, aber dass Millikans umfangreiche "kosmetische Chirurgie" den statistischen Fehler reduziert habe. Dadurch konnte Millikan die Ladung des Elektrons auf mehr als ein halbes Prozent geben; Hätte Millikan alle von ihm verworfenen Daten aufgenommen, hätte der Fehler weniger als 2 % betragen. Während dies noch geführt hätte in Millikan die Ladung gemessen hat e - besser als jeder andere in der Zeit hat sie die etwas größere Unsicherheit könnte mehr Meinungsverschiedenheiten mit seinen Ergebnissen in der Physik - Community erlaubt, die Millikan wahrscheinlich zu vermeiden versucht. David Goodstein argumentiert, dass Millikans Aussage, dass alle über einen Zeitraum von sechzig Tagen beobachteten Tropfen in der Arbeit verwendet wurden, in einem nachfolgenden Satz klargestellt wurde, der alle "Tropfen, an denen eine vollständige Reihe von Beobachtungen gemacht wurde" spezifizierte. Goodstein bestätigt, dass dies tatsächlich der Fall ist und stellt fest, dass fünf Tabellenseiten die beiden Sätze trennen.

Photoelektrischer Effekt

Robert Millikan und Albert Einstein am California Institute of Technology im Jahr 1932

Als Einstein 1905 seine bahnbrechende Arbeit über die Teilchentheorie des Lichts veröffentlichte, war Millikan davon überzeugt, dass dies falsch sein musste, da zahlreiche Beweise bereits gezeigt hatten, dass Licht eine Welle ist . Er unternahm ein jahrzehntelanges experimentelles Programm, um Einsteins Theorie zu testen, was den Bau einer von ihm als "Maschinenwerkstatt im Vakuum " bezeichneten Anlage erforderte , um die sehr saubere Metalloberfläche der Fotoelektrode vorzubereiten. Seine 1914 veröffentlichten Ergebnisse bestätigten Einsteins Vorhersagen in jedem Detail, aber Millikan war von Einsteins Interpretation nicht überzeugt und schrieb noch 1916: "Einsteins photoelektrische Gleichung ... kann meines Erachtens derzeit nicht als auf irgendeiner Art beruhend angesehen werden einer zufriedenstellenden theoretischen Grundlage", obwohl "es tatsächlich das Verhalten" des photoelektrischen Effekts sehr genau wiedergibt. In seiner Autobiographie von 1950 erklärte er jedoch lediglich, dass sein Werk "kaum eine andere Interpretation zulässt, als die, die Einstein ursprünglich vorgeschlagen hatte, nämlich die der Halbkorpuskular- oder Photonentheorie des Lichts selbst".

Da Millikans Arbeiten einige der Grundlagen für die moderne Teilchenphysik bildeten, ist es ironisch, dass er in seinen Ansichten über die Entwicklungen in der Physik des 20. Jahrhunderts, wie im Fall der Photonentheorie, eher konservativ war. Ein anderes Beispiel ist, dass sein Lehrbuch, noch in der Version von 1927, die Existenz des Äthers eindeutig feststellt und Einsteins Relativitätstheorie nur in einer unverbindlichen Anmerkung am Ende der Bildunterschrift unter Einsteins Porträt erwähnt, als letzte in einer Liste Er war "Autor der Speziellen Relativitätstheorie 1905 und der Allgemeinen Relativitätstheorie 1914, die beide großen Erfolg bei der Erklärung sonst unerklärter Phänomene und der Vorhersage neuer Phänomene hatten".

Millikan wird auch zugeschrieben, den Wert der Planck-Konstanten mithilfe von photoelektrischen Emissionskurven verschiedener Metalle zu messen .

Späteres Leben

Robert A. Millikan um 1923

Im Jahr 1917 überzeugte der Sonnenastronom George Ellery Hale Millikan, jedes Jahr mehrere Monate am Throop College of Technology zu verbringen , einer kleinen akademischen Einrichtung in Pasadena, Kalifornien , die Hale in ein bedeutendes Zentrum für wissenschaftliche Forschung und Bildung verwandeln wollte. Einige Jahre später wurde das Throop College zum California Institute of Technology (Caltech), und Millikan verließ die University of Chicago , um Caltechs „Vorsitzender des Exekutivrats“ (eigentlich sein Präsident) zu werden. Millikan war von 1921 bis 1945 in dieser Position tätig. Am Caltech konzentrierte sich der Großteil seiner wissenschaftlichen Forschung auf das Studium der " kosmischen Strahlung " (ein Begriff, den er prägte). In den 1930er Jahren trat er mit Arthur Compton in eine Debatte darüber, ob die kosmische Strahlung aus hochenergetischen Photonen (Millikans Ansicht) oder geladenen Teilchen (Comptons Ansicht) besteht. Millikan dachte, seine Photonen der kosmischen Strahlung seien die "Geburtsschreie" von ständig neuen Atomen, die ständig erschaffen werden, um der Entropie entgegenzuwirken und den Hitzetod des Universums zu verhindern . Compton würde schließlich Recht erhalten durch die Beobachtung, dass kosmische Strahlung vom Erdmagnetfeld abgelenkt wird (und somit geladene Teilchen sein müssen).

Robert Millikan war während des Ersten Weltkriegs stellvertretender Vorsitzender des National Research Council . Während dieser Zeit half er bei der Entwicklung von U-Boot- und meteorologischen Geräten. Er erhielt den chinesischen Jade-Orden . Nach dem Krieg trug Millikan zu den Werken des Völkerbunds ' Ausschusses für intellektuelle Zusammenarbeit (aus dem Jahr 1922, als Ersatz zu George E. Hale , bis 1931), mit anderen prominenten Forschern ( Marie Curie , Albert Einstein , Hendrik Lorentz , etc .). Millikan war Mitglied des Organisationskomitees der Olympischen Spiele 1932 in Los Angeles und privat ein begeisterter Tennisspieler . Er war verheiratet und hatte drei Söhne, von denen der älteste, Clark B. Millikan , ein bekannter Aerodynamik- Ingenieur wurde. Ein anderer Sohn, Glenn , ebenfalls Physiker, heiratete die Tochter (Clare) von George Leigh Mallory von "Because it's there" Mount Everest . Glenn kam 1947 bei einem Kletterunfall in den Cumberland Mountains ums Leben .

Als religiöser Mann und Sohn eines Pfarrers plädierte Millikan in seinem späteren Leben stark für eine komplementäre Beziehung zwischen dem christlichen Glauben und der Wissenschaft . Damit beschäftigte er sich in seinen Terry Lectures in Yale 1926–27, erschienen als Evolution in Science and Religion . Er war ein christlicher Theist und Befürworter der theistischen Evolution . Ein umstrittenerer Glaube von ihm war Eugenik . Er war einer der ersten Treuhänder der Human Betterment Foundation und lobte San Marino, Kalifornien, als "westlichster Außenposten der nordischen Zivilisation ... [mit] einer Bevölkerung, die doppelt so angelsächsisch ist wie in New York, Chicago". , oder eine der großen Städte dieses Landes."

1931-Skizze des Präsidenten des California Institute of Technology, Robert A. Millikan

Aufgrund der Zugehörigkeit von Millikan zur Human Betterment Foundation genehmigte das Caltech Board of Trustees im Januar 2021 die Entfernung des Namens von Millikan (und der Namen von fünf anderen historischen Persönlichkeiten, die mit der Stiftung verbunden sind) aus den Campusgebäuden.

Westinghouse-Zeitkapsel

1938 schrieb er eine kurze Passage für die Westinghouse Time Capsules .

In diesem Moment, dem 22. August 1938, stehen die Prinzipien einer repräsentativen Abstimmungsregierung, wie sie von den Regierungen der angelsächsischen, französischen und skandinavischen Länder vertreten werden, in tödlichem Konflikt mit den Prinzipien des Despotismus, der bis zu zwei Jahrhunderte lang hatte das Schicksal des Menschen praktisch während der gesamten aufgezeichneten Geschichte beherrscht. Wenn sich in diesem Kampf die rationalen, wissenschaftlichen und fortschrittlichen Prinzipien durchsetzen, besteht die Möglichkeit eines kriegerischen, goldenen Zeitalters, das der Menschheit bevorsteht. Wenn die reaktionären Prinzipien des Despotismus jetzt und in Zukunft triumphieren, wird die zukünftige Geschichte der Menschheit die traurige Geschichte von Krieg und Unterdrückung wie in der Vergangenheit wiederholen.

Tod und Vermächtnis

Robert A. Millikan um 1953
Die ehemalige Millikan-Bibliothek am Caltech im Jahr 2010 (umbenannt in Caltech Hall im Jahr 2021)

Millikan starb 1953 im Alter von 85 Jahren in seinem Haus in San Marino, Kalifornien, an einem Herzinfarkt und wurde im "Court of Honor" auf dem Forest Lawn Memorial Park Cemetery in Glendale, Kalifornien, beigesetzt .

Am 26. Januar 1982 wurde er vom United States Postal Service mit einer 37¢ -Briefmarke der Great Americans-Serie (1980–2000) geehrt .

Tektronix eine Straße auf ihrem Namen Portland, Oregon , Campus nach Millikan mit dem Millikan Way (MAX - Station) von Portland ‚s MAX Blue Line benannt nach der Straße.

Namensentfernung von College-Campus im 21. Jahrhundert

Mitte bis Ende des 20. Jahrhunderts hatten mehrere Colleges Gebäude, physische Merkmale, Auszeichnungen und Professuren zu Ehren von Robert Millikan benannt.

1958 benannte das Pomona College ein wissenschaftliches Gebäude zu Millikan Laboratory zu Ehren von Millikan. Nach Überprüfung der Verbindung von Millikan mit der Eugenik-Bewegung stimmte die College-Verwaltung im Oktober 2020 dafür, das Gebäude in Ms. Mary Estella Seaver und Mr. Carlton Seaver Laboratory umzubenennen.

Auf dem Caltech-Campus wurden mehrere physische Merkmale, Räume, Auszeichnungen und eine Professur zu Ehren von Millikan benannt, vor allem die Millikan-Bibliothek, die 1966 fertiggestellt wurde. Im Januar 2021 stimmte das Kuratorium dafür, Millikans Namen sofort zu entfernen dem Caltech-Campus wegen seiner Verbindung zur Eugenik. Die Bibliothek von Robert A. Millikan wurde in Caltech Hall umbenannt.

Mögliche Entfernung des Namens von weiterführenden Schulen im 21. Jahrhundert

Im November 2020 begann die Millikan Middle School (ehemals Millikan Junior High School) im Vorort Sherman Oaks von Los Angeles mit der Umbenennung ihrer Schule.

Im August 2020 richtete der Long Beach Unified School District einen Ausschuss ein, der die Notwendigkeit einer Umbenennung seiner Robert A. Millikan High School prüfen sollte .

Namensentfernung aus Auszeichnungen

Im Frühjahr 2021 stimmte die American Association of Physics Teachers einstimmig dafür, Millikans Namen aus dem Robert A. Millikan Award zu streichen , der "bemerkenswerte und intellektuell kreative Beiträge zum Physikunterricht" würdigt.

Persönliches Leben

Schwarz-Weiß-Kopfaufnahme einer Frau mit einem mit Spitze drapierten Hut
Greta Millikan im Jahr 1923

1902 heiratete er Greta Ervin Blanchard (1876-1955). Sie hatten drei Söhne: Clark Blanchard , Glenn Allan und Max Franklin .

Berühmte Aussagen

"Wenn Kevin Hardings Gleichung und Astons Kurve auch nur annähernd richtig sind, was ich sicher bin, denn Dr. Cameron und ich haben mit ihrer Hilfe die maximale Energie berechnet, die sich bei radioaktiver Veränderung entwickelt und die sich durch Beobachtung gut überprüfen lässt, dann dies Die Annahme einer Energieevolution durch den Zerfall der gemeinsamen Elemente ist einerseits ein kindlicher utopischer Traum und andererseits ein törichter Irrsinn."

"Keine ernsthaften Wahrheitssucher mehr, keine Intellektuellen von durchdringenderem Blick sind zu irgendeiner Zeit zu finden als diese, und doch war jeder von ihnen ein frommer und bekennender Anhänger der Religion."

Literaturverzeichnis

  • Goodstein, D., „ In Defense of Robert Andrews Millikan “, Engineering and Science , 2000. Nr. 4, S.30–38 (pdf).
  • Millikan, RA (1950). Die Autobiographie von Robert Millikan
  • Millikan, Robert Andrews (1917). Das Elektron: seine Isolierung und Messungen und die Bestimmung einiger seiner Eigenschaften . Die University of Chicago Press.
  • Nobelvorträge, „ Robert A. Millikan – Nobelbiographie “. Elsevier Verlag, Amsterdam.
  • Segerstråle, U (1995) Gut bis zum letzten Tropfen? Millikan-Geschichten als "konservierte" Pädagogik, Wissenschafts- und Ingenieurethik Bd. 1, S.197–214
  • Robert Andrews Millikan „ Robert A. Millikan – Nobelbiographie “.
  • Die NIST-Referenz zu Konstanten, Einheiten und Unsicherheit
  • Kevles, Daniel A. (1979). "Robert A. Millikan". Wissenschaftlicher Amerikaner . 240 (1): 142–151. Bibcode : 1979SciAm.240a.142K . doi : 10.1038/scientificamerican0179-142 .
  • Kargon, Robert H. (1977). „Der konservative Modus: Robert A. Millikan und die Revolution des 20. Jahrhunderts in der Physik“. Isis . 68 (4): 509–526. doi : 10.1086/351871 . JSTOR  230006 . S2CID  170329412 .
  • Kargon, Robert H. (1982). Der Aufstieg von Robert Millikan: Porträt eines Lebens in der amerikanischen Wissenschaft . Ithaka: Cornell University Press.

Siehe auch

Es wird allgemein angenommen, dass Robert Millikan der Physikpreis von 1920 wegen Felix Ehrenhafts Behauptungen verweigert wurde, Ladungen gemessen zu haben, die kleiner als Millikans Elementarladung waren. Ehrenhafts Ansprüche wurden schließlich abgewiesen und Millikan erhielt 1923 den Preis.

Verweise

Zitate

Quellen

Externe Links

Akademische Ämter
Vorangegangen von
James Scherer
als Präsident des Throop College of Technology
Präsident des California Institute of Technology
1921 – 1946
Nachfolger von
Lee DuBridge