Роберт Миликан

Роберт А. Миликан (,  - ) — американски експериментален физичар награден со  Нобелова награда за физика во 1923 година за извршените мерења на елементарниот електричен полнеж и за неговата работа на фотоелектричниот ефект.

Миликан дипломирал на Оберлинскиот колеџ во 1891 година  а својот докторат го завршил на Колумбискиот универзитет во 1895 година. Во 1896 тој станал асистент на Чикашкиот универзитет, каде подоцна станува и професор. Во 1909 Миликан почнал серија експерименти за утврдување на електричниот полнеж кој го поседува еден електрон. Тој почнал со мерења на полнежите на водените капки во  електричното поле. Резултатите покажувале дека капките се збир од повеќе елементарни електични полнежи, но експериментот не бил доволно точен за да биде убедлив. Тој добил попрецизни резулатати во 1910 годиа со познатиот  експеримент на маслова капка при кој ја заменил водата (која испарувала побрзо) со  масло.

Во 1916 Миликан со слични екпериментални вештини се потрудил да ја потврди на равенкатаза фотоелектричниот ефект која била објавена од Алберт Ајнштајн во 1905 година. Тој употребил слични истражувања за да добие точни вредности за Планковата константа. Во 1921 Миликан го напуштил Чикашкиот универзитет за да стане директор на лабораторијата за физика Норман Бриџ  при Калифорнискиот институт за технологија во Пасадена, Калифорнија. Таму тој започнал да го изучува зрачењето, за кое физичарот Виктор Хес тврдел дека доаѓа од вселената. Миликан докажал дека зачењто има вонземско потекло, при што истото го нарекол „космички зраци“. Како претседател на извршниот совет на Калтек (управното тело на институтот во тоа време) од 1921 сè до неговото пензионирање во 1945 година, Миликан помогнал училиштето да се врати во водечките истражувачки институции во Америка. Тој исто така бил соработник во одборот на Научниот сервис од 1921 до 1953 година, организација денес позната како Друштво за наука и јавност.

Животопис

Образование

Роберт А. Миликан е роден на 22 март 1868 година во Морисон, Илиноис. Тој средното образование го завршил Макукета, Ајова. Миликан добил Басшелов степен од  Оберлинскиот колеџ во 1891 година, а докторирал физика на Колумбискиот универзитет во 1895 година, тој бил првиот човек што докторирал од таа област.

На крајот на мојата втора година [...] мојот професор по грчки [...] ме праша дали може да го предавам на курсот за основна физика во подготвителниот оддел во текот на следната година. Јас му оговорив дека не знам ништо од физиката, неговиот одговор беше, „Секој што може да научи грчки јазик кај мене ќе може да предава физика“. „Во ред“, реков јас, „ти ќе мора да ги преземеш последиците, но јас ќе се обидам и видам што можам јас да сторам во врска со тоа“. Јас веднаш ја купив книгата  Елементи на физиката, и потрошив добар дел од мојот летен распутс во 1889 година дома, обидувајќи сè да се усовршам на таа тема. [...] Јас се сомневам дека сум предавал подобро во мојот живот отколку на мојот курс по физика во 1889 година. Јас бев толку силно заинтересиран што моето знаење беше поголемо од она во класот што најверојатно предизвика дел од мојот интерес и ентузијазам да се пренесе и на класот.

Миликановиот ентузијазам за образование  кое продолжило низ неговата кариера, и тој бил соавтор на популарни и влијателни изданија на воведни учебници,The books, coauthored with Henry Gordon Gale, were A First Course in Physics (1906), Practical Physics (1920), Elements of Physics (1927), and New Elementary Physics (1936). кои биле понапред во времето на многу начини. Споредени со другите книги од тоа време, тие го третирале предметот повеќе на начин на кој го разбирале само физичарите. Тие во своите книги вклучиле многу домашни проблеми кои се однесувале на основните прашања, наместо едноставно да се бара едноставно студентот само да ги внесе броевите во формулата.

Во 1902 тој се оженил за Грета Ервин Бланшар. Тие имале три сина: Кларк Бланшар, Глен Алан и Макс Франклин.

Полнежот на електронот


Почнувајќи во 1908 година, додека бил професор на Чикашкиот универзитет, Миликан работел на експериментот на маслова капка во која тој го измерил полнежот на еден електрон. Џ.Џ. Томсон веќе го имал откриено односот полнежот и масата на електронот. Како и да е ,вистинските вредности на полнежот и масата биле непознати. Затоа, ако една од овие две вредности била откриена, другата може лесно да се пресмета. Миликан и неговиот тогашен дипломец студент Харви Флетчер го искористиле експериментот на маслова капка за да го измерат полнежот на електронот ( и масата на електронот, како и Авогадровиот број, со оглед на тоа дека нивната врска со електроните била позната).

Професорот Миликан ја презел целата заслуга, додека пак Харви Флетчер тврдел дека целиот експерименти и довбиените резултати се дел од неговиот дипломски труд . Миликан ја добил Нобеловата награда за физика во 1923 година, делумно за својата работа и Флетчер го чувал договорот во тајност сè до неговата смрт.  По објавувањето на неговите први резултати во 1910 годинаR.A. Millikan, A new modification of the cloud method of determining the elementary electrical charge and the most probable value of that charge, Phys. Mag. XIX, 6(1910), p. 209  се појавиле спротивставени резултати од физичарот Феликс Еренхафт со што започнал судир меѓу двајцата физичари.Ehrenhaft F., Über die Kleinsten Messbaren Elektrizitätsmengen, Phys. Zeit., 10(1910), p. 308 По подобрувањето на поставениот експеримент, Миликан ја објавил своја студија во 1913 година.R.A. Millikan (1913) "On the Elementary Electric charge and the Avogadro Constant", Physical Review, series II, 2, pp. 109-143.

Елементарниот полнеж е една од основните физички константи и точно познавањето на нејзината вредност е од големо значење. Неговиот експеримент ја измерил силата на ситните наелекризирани капки масло кои лебделе спроти гравитацијата меѓу две метални електроди. Познавањајќи го електричното поле, можело да се определи полнежот на капките. Повторувајќи го експериментот со голем  број на капки, Миликан покажал дека добиените резултати се број кој се движел околу вредноста од (1.592 × 10−19 кулони),т.е. полнежот на еден електрон. Добиената вредност е помала од  денешната која изнесува 1.602 176 53(14) x 10−19 кулони што најверојатно се должи на фактот дека вредностите за вискозноста на воздухот кои ги користел Миликан биле погрешни.

Иако во времето на кога Миликан го изведувал експериментот на маслинова капка се знаело дека постојат субатомски честчки, но не се сложувале сите со тоа тврдење. Експериментирајќи со катодните зраци во 1897 година, Џ.Џ. Томсон открил негативно наелектизирани  'корпускули', чиј однос на полнеж наспроти маса бил 1840 пати поголем од оној на водородниот јон. Слични резултати биле добиени и од Џорџ Фицџералд и Волтер Кауфман. Повеќе за тогаш понатите работи поврзани со електрицитетот и магнетизамот, можело да се објасни само доколку полнежот постојано се менувал на ист начин на кој многу од особините на светлината може да се објаснат доколку истата се разгледува како непрекинат бран наместо како тек на фотони.

Убавината на експериментот на маслова капка било брзото и прецизното утврдување на основната единица за полнежот, Миликановиот апарат исто така обезбедил приказ за тоа дека полнежот е квантуван.Чарлс Штајнмец вработен во Џенерал електрик, кој претходно верувал дека полнежот посотојано се менува со употреба на апаратот на Миликан се уверил во спротивното.

Спорот околу изборот на податоци

Постојат неколку спорности околу изборот на податоци кои Миликан ги употребил за неговиот втор експеримент за мерење на електронскиот полнеж. Ова било дискутирано од Алан Франклин, поранешен високоенергетски експерименталист и тогашен филозоф на наука во Универзитетот во Колорадо. Франклин тврдел дека Миликановото исклучување на податоците не влијае врз конечните вредности на добиениот полнеж, но ова значително ги намалило статистичките грешки. Ова му овозможило на Миликан да добие дека грешката во пресметката на полнежот на еден електрон е  во рамките од една половина од еден процент, всушност доколку Миликан ги вклучел сите податоци што ги отфрлил, грешката би била околу 2%. Иако ова сè уште би резултирало Миликан да има најдобро измерен полнеж e−  подобро од кој било друг во тоа време, со малку поголемо отстапување можеби би овозможило поголеми несогласувања со неговите резултати во физичката заедница, која Миликан најверојатно се обидувал да ја избегне. Давид Гудштајн тврди дека изјавата на Милиакан , сите капки забележани во текот на шеесет дневниот период биле искористени во трудот, што било објаснето во следната реченица „сите капки врз кој биле направени серија на целосни испитувања“. Гудштајн потврдил дека ова е вистинит случај и забележал пет страници кој ги разделувале овие две реченици.

Фотоелектричен ефект


Кога  Ајнштајн го објавил неговиот влијателен труд во 1905 година за корпускуларната теорија за светлината, Миликан бил убеден дека тоа е погрешно, зашто поголемиот број на докази покажувале дека светлината е бран. Тој започнал долга експериментална програма за тестирање на теоријата на Ајнштајн, која бара градење на уред кој тој што го опишал како „машинска продавница во вакуум“, со цел да се подготви многу чиста метална површина на фотоелектродата. Неговите резултати ги потврдиле тврдењата на Ајнштајн во секој детаљ, но Миликан не бил убеден во Ајнштајновото толкување и при крајот на 1916 година тој запишал „Ајнштајновата фотоелектрична равенка...не може по мое мислиње да се земе за задоволителна теоретска основа „иако“ всушност го претставува многу точно“ фотоелектричниот ефект. Во 1950г. во неговата автобиографија тој едноставно изјавил дека неговата работа едвај дозволувала какво било друго толкување освен она на Ајнштајн кое било првично предложено, односно полукорпускуларната или фотонската теорија на светлината“.Anton Z. Capri, "Quips, quotes, and quanta: an anecdotal history of physics" (World Scientific 2007) p.96

Откако Миликановата работа на некој начин ги поставила основите на соремената физика на честичките, иронично е тоа што тој бил доста контроверзен во своето мислење за развојот на физиката во  век, како што е случајот на фотонската теорија. Друг пример е тоа што во неговиот учебник, дури во 1927 верзија, недвосмислено го наведува постоењето на етер, и ја спомнува Ајнштајнoвата теорија за релативност само во затскриен дел во забелешката на крајот на книгата под портретот на Ајнштајн, во која се вели наведену успесите т.е. дека тој е „авто на спецјалната теорија за релативноста во 1905 година и на општата теорија за релативноста во 1914 година, и двете се успешни тероии со кои можат да се објаснат појави кои претходно не можеле да бидат објаснети.“
На Миликан му се припишува и мерењето на вредноста на Планковата константа со употреба на фотоелектрични оддавања од различни метали.

Подоцнежен живот

Во 1917 година астрономтот Џорџ Елери Хејл го убедил Миликан да започне да минува по неколку месеци секоја година на Калифорнискиот институт за технологија, во Пасадена, Калифорнија, кој Хејл сакал да го трансформира во голем центар за научни истражувања и образование. Неколку години подоцна Торповиот колеџ станал Калифорниски институт за технологија, и Миликан го напуштил Чикашкиот универзитет со цел да стана претседател на извршниот совет. Миликан ќе остане на таа позиција од 1921 година до 1945 година. На Калтех поголемиот дел од неговите научни истражувања се фокусирале на проучување на „космичките зраци“ (термин кој тој го измислил). Во 1930 година тој влезе во дебата со Артур Комптон околу тоа дали космичките зраци биле составени од високоенергетски фотони (според Миликан) или наелектризирани честички (според Комптон).  Миликан мислел дека неговите космички зраци фотони биле „бебешки плач“ на новите атоми кои постојано се создаваат за да се спротивстават на ентропијата и да се спречи топлотната смрт на универзумот. Комптон сепак ќе докаже дека е во право преку набљудувањата на космичките зраци кои се одбиваат од Земјиното магнетно поле (па затоа мора да се наелектризирани честички).

Роберт Миликан бил заменик претседател на националниот совет за истражување за време на Првата светска војна. Во тој период, тој помогнал за развојот на против подморничките оружја и разни метеоролошки направи. Во неговиот приватен живот, Миликан бил страствен тениски играч. Тој бил оженет и имал три сина, најстариот од нив, Кларк Б. Миликан, станал истакнат  аеродинамички инженер. Другиот син, Глен, исто така бил физичар и се оженил за ќерката (Клара) на Џорџ Мелори планинар кој бил учесник на првите три експедиции на Монт Еверест. Глен загина при искачувањето на  Кумберландските планини во 1947 година.Severinghaus, John W.; Astrup, Poul B. (1986). History of blood gas analysis. VI. Oximetry. Journal of Clinical Monitoring and Computing. Volume 2, Number 4, pp. 270-288. . page 278.

Како религиозен човек и син на свештеник, во неговиот подоцнежен живот Миликан тврдел дека постојат комплементарните односи помеѓу  Христијанската вера и науката."Millikan, Robert Andrew", Who's Who in America v.15, 1928–1929, p. 1486, Посетено на June 13, 2007Nobel biography, 1923. Accessed 19 Jan. 2013."Medicine: Science Serves God," Time, June 4, 1923 . Accessed 19 Jan. 2013. Тој се занимава со ова при Териевите предавања на Јејл во 1926-7 година, и тој ја објавил книгата Еволуција во науката и религијата.Evolution in Science and Religion (1927), 1973 edition: Kennikat Press, ISBN 0-8046-1702-3 Поконтроверзно негово убедување било она за евгениката. Ова довело да се поврзе со Фондацијата за човеково усовршување и тој се фалел дека Сан Марино, Калифорнија за да биде „најзападната испостава на нордиската цивилизација ... [со] население кое е двапати поанглосаксонско од она во Њујорк, Чикаго или било кој од поголемите градови во земјата.“ "Judgment At Pasadena", Washington Post, March 16, 2000, p. C1. Посетено на March 30, 2007.

Вестингхаусова временска капсула

Во 1938 година, тој запишал кратка порака која требалао да се смести во Вестингхаусовата временска капсула.The Time Capsule. Westinghouse Electric & Manufacturing Company. September 23, 1938. p. 46.

Во овој момент на 22 август 1938 година, на избраната со гласање влада, како оние на владите во англосаксонските, француските и скандинавскит земји, се во смртен конфликт со начелата на деспотизмот, кој до пред две столетија ја контролирал судбината на човекот низ целата позната историја. Ако рационалните, научните и напредните начела победат во оваа борба постои можност за безвоена златна доба за човештвото. Доколку преовладеат реакционерните начела на деспотизмот сега и во иднината, идната историја на човештвото ќе ја повторува тажната приказна на војната и угнетувањето како што се случувало низ минатото.

Смрт и наследство

Миликан починал од срцев напад во сопствениорт дом во Сан Марино, Калифорнија во 1953 година на 85 годишна возраст, и бил погребан на „Почесната алеја“ при Форест Лаун во Глендејл, Калифорнија.

Миликановото средно училиште во предградијата на Лос Ангелес во маалото Шерман оакс е именувано во негова чест,  Средно училиште во Лонг Бич „Роберт А. Миликан“ Калифорнија. Миликановата библиотека, највисоката зграда на Калтех е исто така именувана во негова чест. Дополнително, поголема улица низ Тектроникс во Портланд,Орегон, е именувана во негова чест, односно Миликанова улица (MAX станица), станица на Портландовата МAX сина линија именувана според улицата. Еден од четирите апартмани во хотелот Атенеум при Калтех е именуван во негова чест, станува збор за собата 50, Миликановиот апартман.

На 26 јануари 1982 година, Поштата на САД пуштила во оптек поштенска марка во вредност од 37¢ позната како дел од Големите американски серии (1980–2000).

Познати изреки
„Ако Ајнштајновата равенка и Астоновата крива се дури и приближно точни, како што верувам дека се — бидејќи јас и д-р Камерон со нивна помош ја пресметавме максималната енергија премината во радиоактивен полнеж и утврдивме дека добро се сложува со набљудувањата — тогаш оваа претпоставка за преминување на енергијата по пат на распаѓање на заедничките елементи е, од една страна, детинеста утописка мечта, а од друга страна, смешен баук.“ Milliken, Robert Andrews, Science and the New Civilization [1st Ed.], Charles Scribner's and Sons, 1930, p. 95

 Наводи 

Надворешни врски
Biography on Nobel prize website
"Famous Iowans," by Tom Longdon
. Посетено на March 30, 2007.
Robert Millikan: Scientist . Part of a series on Notable American Unitarians.
Key Participants: Robert Millikan  - Linus Pauling and the Nature of the Chemical Bond: A Documentary History


Категорија:Родени во 1868 година
Категорија:Починати во 1953 година
Категорија:Американски нобеловци
Категорија:Американски физичари
Категорија:Добитници на Нобеловата награда за физика
Категорија:Оптички физичари
Категорија:Спектроскопичари
Категорија:Членови на Француската академија на науките
Категорија:Наградени од Националната академија на науките на САД
Категорија:Апсолвенти на универзитетот „Колумбија“
Категорија:Дописни членови на Академијата на науките на Советскиот Сојуз
Категорија:Членови на Американската академија на уметностите и науките
Категорија:Членови на Гетингенската академија на науките
Категорија:Дописни членови на Руската академија на науките