Роберт Эндрюс Милликен

Роберт Эндрюс Милликен — американский физик-экспериментатор, лауреат Нобелевской премии по физике 1923 года. Наиболее известен своими работами по измерению элементарного электрического заряда (эксперимент с капельками масла) и фотоэлектрическому эффекту. Внёс значительный вклад в развитие физики элементарных частиц и космических лучей.

Ранние годы и образование

Роберт Эндрюс Милликен родился 22 марта 1868 года в городе Моррисон, штат Иллинойс, в семье священника конгрегационалистской церкви Сильвануса Милликена и его жены Мэри Джейн Эндрюс. Детство провёл в небольшом городке Маккуокета, штат Айова. В 1886 году поступил в Оберлинский колледж (Огайо), где изучал классическую филологию и математику. После окончания колледжа в 1891 году некоторое время преподавал физику в начальной школе, но вскоре решил продолжить образование в области физики.

В 1893 году Милликен поступил в Колумбийский университет, где под руководством Майкла Пупена и Огдена Николаса Руда начал исследования в области физики. В 1895 году защитил докторскую диссертацию на тему «Поляризация света, испускаемого поверхностями раскалённых тел». После получения степени доктора философии отправился в Европу, где стажировался в Берлинском и Гёттингенском университетах, работая с такими учёными, как Макс Планк и Вальтер Нернст.

Научная карьера

Чикагский университет

В 1896 году Милликен получил должность ассистента профессора физики в Чикагском университете, где проработал до 1921 года. В этот период он начал свои наиболее известные экспериментальные работы. В 1909 году совместно с Харви Флетчером разработал метод «капельки масла» для измерения заряда электрона. Этот эксперимент позволил с высокой точностью определить величину элементарного электрического заряда, равную примерно 1,592 × 10⁻¹⁹ Кл (современное значение — 1,602 × 10⁻¹⁹ Кл). Результаты были опубликованы в 1910–1913 годах и стали одним из ключевых доказательств дискретности электрического заряда.

Эксперимент с фотоэлектрическим эффектом

В 1912–1915 годах Милликен провёл серию экспериментов по фотоэлектрическому эффекту, подтвердив уравнение Эйнштейна для фотоэффекта (E = hν — A). Его измерения постоянной Планка (h) дали значение, близкое к современному, что способствовало признанию квантовой теории света. За эти работы, а также за измерение заряда электрона, Милликен был удостоен Нобелевской премии по физике в 1923 году.

Калифорнийский технологический институт

В 1921 году Милликен перешёл в Калифорнийский технологический институт (Калтех), где стал директором лаборатории физики и одним из основателей института. Под его руководством Калтех превратился в один из ведущих научных центров США. В этот период Милликен активно занимался исследованием космических лучей. Он ввёл термин «космические лучи» и доказал их внеземное происхождение, проведя измерения на разной высоте (в горах и на аэростатах). В 1925 году он опубликовал книгу «Космические лучи», ставшую классической в этой области.

Основные научные достижения

• Измерение элементарного заряда: Эксперимент с капельками масла позволил впервые точно измерить заряд электрона и доказать, что все электрические заряды кратны этой величине.
• Подтверждение фотоэлектрического закона Эйнштейна: Точные измерения фотоэффекта подтвердили квантовую природу света и позволили определить постоянную Планка.
• Исследование космических лучей: Милликен установил, что космические лучи приходят из космоса, а не являются земным излучением, и изучал их состав и энергию.
• Развитие экспериментальной физики: Разработал ряд высокоточных методов и приборов, ставших стандартными в физике.

Личная жизнь и общественная деятельность

В 1902 году Милликен женился на Грете Эрвин Бланшард, у них родилось трое сыновей. Старший сын, Кларк Бланшард Милликен, стал известным геофизиком. Роберт Милликен был активным сторонником научного образования и выступал против антиэволюционизма. Он участвовал в общественных дискуссиях о роли науки в обществе, в том числе в знаменитом «обезьяньем процессе» 1925 года, где давал показания в защиту теории эволюции.

Милликен был также известен своей консервативной позицией в политике и критикой социалистических идей. В 1930-х годах он выступал против политики «Нового курса» президента Франклина Рузвельта. В 1940-х годах, несмотря на преклонный возраст, участвовал в научно-консультативных комитетах, связанных с военными проектами, включая Манхэттенский проект (создание атомной бомбы), хотя его роль в нём была ограниченной.

Поздние годы и смерть

Милликен ушёл из Калтеха в 1945 году, но продолжал заниматься научной и общественной деятельностью. Он написал несколько автобиографических книг, в том числе «Автобиография» (1950). Роберт Эндрюс Милликен скончался 19 декабря 1953 года в Сан-Марино, Калифорния, в возрасте 85 лет.

Критика и наследие

Работы Милликена подвергались критике со стороны некоторых историков науки. В частности, утверждалось, что в своих публикациях об эксперименте с капельками масла он мог отбрасывать данные, не соответствовавшие его ожидаемому результату, что могло завысить точность измерения. Однако современные исследования показывают, что такая практика была распространена в науке того времени и не ставит под сомнение фундаментальную правильность его результатов.

Наследие Милликена включает не только его экспериментальные достижения, но и создание Калифорнийского технологического института как мирового научного центра. В его честь названы кратер на Луне, астероид (10247) и медаль Американского института физики. Его имя носит также лаборатория в Калтехе.

Источники

• Millikan, R. A. (1913). The Electron. University of Chicago Press.
• Millikan, R. A. (1925). Cosmic Rays. Cambridge University Press.
• Millikan, R. A. (1950). The Autobiography of Robert A. Millikan. Prentice-Hall.
• Kargon, R. H. (1982). The Rise of Robert Millikan: Portrait of a Life in American Science. Cornell University Press.
• Goodstein, D. (1991). The Scientific Life: A Moral History of a Late Modern Vocation. University of California Press.