רוברט אנדרוז מיליקן
רוברט אנדרוז מיליקן (22 במרץ 1868 – 19 בדצמבר 1953) היה פיזיקאי ניסויי אמריקאי שקיבל את פרס נובל לפיזיקה בשנת 1923 "על עבודתו על המטען האלמנטרי של החשמל ועל האפקט הפוטואלקטרי".
כיו"ר המועצה המנהלת של Caltech (הגוף המנהל של בית הספר באותה עת) מ-1921 עד 1945, מיליקן עזר להפוך את בית הספר לאחד ממוסדות המחקר המובילים בארצות הברית. הוא גם שירת במועצת הנאמנים של Science Service, הידועה כיום כ-Society for Science & the Public, מ-1921 עד 1953.
ביוגרפיה
רוברט אנדרוז מיליקן נולד ב-22 במרץ 1868, במוריסון, אילינוי, בן שני לכומר סילאס פרנקלין מיליקן ומרי ג'יין אנדרוז. הוא למד בבית הספר התיכון הקהילתי מאקוקטה, לפני שנכנס למכללת אוברלין ב-1886, שם קיבל תואר ראשון ב-1891 ותואר שני ב-1893. הוא קיבל את הדוקטורט שלו מאוניברסיטת קולומביה ב-1895 עם תזה על הקיטוב של אור הנפלט ממשטחים לוהטים.
> בסוף השנה השנייה שלי [...] פרופסור היוונית שלי [...] ביקש ממני ללמד את הקורס בפיזיקה אלמנטרית במחלקה המכינה במהלך השנה הבאה. לתשובתי שאני לא יודע פיזיקה בכלל, תשובתו הייתה, "כל מי שיכול להצליח ביוונית שלי יכול ללמד פיזיקה". "בסדר", אמרתי, "אתה תצטרך לשאת בתוצאות, אבל אני אנסה ואראה מה אני יכול לעשות עם זה". מיד רכשתי את Elements of Physics של אייברי, וביליתי את רוב חופשת הקיץ שלי ב-1889 בבית – בניסיון לשלוט בנושא. [...] אני בספק אם לימדתי אי פעם טוב יותר בחיי מאשר בקורס הראשון שלי בפיזיקה ב-1889. הייתי כל כך מעוניין לשמור על הידע שלי לפני זה של הכיתה שהם אולי תפסו חלק מהעניין וההתלהבות שלי.
ההתלהבות של מיליקן לחינוך נמשכה לאורך כל הקריירה שלו, והוא היה מחבר שותף של סדרה פופולרית ומשפיעה של ספרי לימוד מבואיים, שהקדימו את זמנם בדרכים רבות. בהשוואה לספרים אחרים של התקופה, הם התייחסו לנושא יותר בדרך שבה חשבו עליו פיזיקאים. הם כללו גם בעיות שיעורי בית רבות ששאלו שאלות מושגיות, במקום פשוט לדרוש מהסטודנט להציב מספרים בנוסחה.
בשנת 1895, מיליקן נסע לגרמניה ובילה שנה באוניברסיטאות ברלין וגטינגן. בשנה שלאחר מכן, הוא חזר לארצות הברית כדי להפוך לעוזר באוניברסיטת שיקגו. הוא מונה לפרופסור לפיזיקה ב-1910.
בשנת 1917, אסטרונום השמש ג'ורג' אלרי הייל שכנע את מיליקן להתחיל לבלות מספר חודשים בכל שנה במכללה הטכנולוגית תרופ, מוסד אקדמי קטן בפסדינה, קליפורניה, שהייל רצה להפוך למרכז מרכזי למחקר וחינוך מדעי. בשנת 1920, מכללת תרופ שונתה שמה למכון הטכנולוגי של קליפורניה (Caltech), ובשנה שלאחר מכן מיליקן עזב את אוניברסיטת שיקגו כדי להפוך למנהל מעבדת הפיזיקה נורמן ברידג' ב-Caltech, תפקיד שמילא עד פרישתו ב-1945. במהלך תקופה זו, הוא גם שירת כיו"ר המועצה המנהלת של Caltech.
מיליקן מת ב-19 בדצמבר 1953, בסן מרינו, קליפורניה, בגיל 85. הוא קבור ב"חצר הכבוד" בבית הקברות פארק הזיכרון פורסט לון בגלנדייל, קליפורניה.
מחקר
### ניסוי טיפת השמן
בשנת 1909, מיליקן עבד על ניסוי שבו מדד את המטען של אלקטרון בודד. ג'. ג'. תומסון כבר גילה את יחס המטען למסה של האלקטרון. עם זאת, ערכי המטען והמסה בפועל לא היו ידועים. לכן, אם אחד משני הערכים הללו היה מתגלה, ניתן היה לחשב את השני בקלות. מיליקן ותלמיד המחקר שלו דאז, הארווי פלטשר, השתמשו בניסוי טיפת השמן כדי למדוד את המטען של האלקטרון (כמו גם את מסת האלקטרון, וקבוע אבוגדרו, מכיוון שהקשר שלהם למטען האלקטרון היה ידוע).
מיליקן לקח קרדיט בלעדי בתמורה לכך שפלטשר תבע מחברות מלאה על תוצאה קשורה עבור עבודת הדוקטורט שלו. מיליקן המשיך לזכות בפרס נובל לפיזיקה ב-1923, בחלקו על עבודה זו, ופלטשר שמר על ההסכם בסוד עד מותו. לאחר פרסום על תוצאותיו הראשונות ב-1910, תצפיות סותרות של פליקס ארנהפט החלו מחלוקת בין שני הפיזיקאים. לאחר שיפור המערך שלו, מיליקן פרסם את מחקרו המכונן ב-1913.
המטען האלמנטרי הוא אחד הקבועים הפיזיקליים הבסיסיים, וידע מדויק של ערכו הוא בעל חשיבות רבה. הניסוי שלו מדד את הכוח על טיפות שמן טעונות זעירות התלויות נגד כוח הכבידה בין שתי אלקטרודות מתכת. בידיעת השדה החשמלי, ניתן היה לקבוע את המטען על הטיפה. בחזרה על הניסוי עבור טיפות רבות, מיליקן הראה שניתן להסביר את התוצאות כמכפלות שלמות של ערך משותף (1.592 × 10 קולון), שהוא המטען של אלקטרון בודד. העובדה שזה נמוך במקצת מהערך המודרני של 1.602 176 53(14) × 10 קולון נובעת כנראה מהשימוש של מיליקן בערך לא מדויק עבור צמיגות האוויר.
למרות שבזמן ניסוי טיפת השמן של מיליקן, התברר שישנם דברים כמו חלקיקים תת-אטומיים, לא כולם היו משוכנעים. בניסוי עם קרני קתודה ב-1897, ג'. ג'. תומסון גילה "גופיפים" טעונים שלילית, כפי שכינה אותם, עם יחס מטען למסה פי 1840 מזה של יון מימן. תוצאות דומות נמצאו על ידי ג'ורג' פיצג'רלד וולטר קאופמן. רוב מה שהיה ידוע אז על חשמל ומגנטיות יכול היה להיות מוסבר על בסיס שמטען הוא משתנה רציף. זה בדומה לאופן שבו רבות מתכונות האור יכולות להיות מוסברות על ידי התייחסות אליו כאל גל רציף ולא כאל זרם של פוטונים.
היופי בניסוי טיפת השמן הוא שבנוסף לאפשרות קביעה מדויקת למדי של היחידה הבסיסית של מטען, המכשיר של מיליקן סיפק גם הדגמה מעשית לכך שמטען הוא למעשה קוונטי. צ'ארלס שטיינמץ מחברת ג'נרל אלקטריק, שחשב בעבר שמטען הוא משתנה רציף, השתכנע אחרת לאחר שעבד עם המכשיר של מיליקן.
מחלוקת על בחירת נתונים
ישנה מחלוקת מסוימת על סלקטיביות בשימוש של מיליקן בתוצאות מהניסוי השני שלו למדידת מטען האלקטרון. נושא זה נדון על ידי אלן פרנקלין, פיזיקאי ניסויי לשעבר באנרגיות גבוהות ופילוסוף של המדע הנוכחי באוניברסיטת קולורדו. פרנקלין טוען שההחרגות של מיליקן של נתונים אינן משפיעות על הערך הסופי של המטען שהושג, אך ה"ניתוח הקוסמטי" המשמעותי של מיליקן הפחית את השגיאה הסטטיסטית. זה אפשר למיליקן לתת את מטען האלקטרון לטוב יותר מחצי אחוז. למעשה, אם מיליקן היה כולל את כל הנתונים שזרק, השגיאה הייתה פחות מ-2%. בעוד שזה עדיין היה מביא לכך שמיליקן מדד את המטען של e טוב יותר מכל אחד אחר באותה עת, אי-הוודאות הגדולה במקצת הייתה עשויה לאפשר יותר אי-הסכמה עם תוצאותיו בתוך קהילת הפיזיקה, שמיליקן כנראה ניסה להימנע ממנה. דייוויד גודשטיין טוען שהצהרתו של מיליקן, שכל הטיפות שנצפו במהלך תקופה של 60 יום שימשו במאמר, הובהרה במשפט עוקב שציין את כל "הטיפות שעליהן בוצעו סדרות תצפיות מלאות". גודשטיין מעיד שזה אכן המקרה ומציין שחמישה עמודים של טבלאות מפרידים בין שני המשפטים.
Twenty questions, eight minutes on the clock, and a percentile measured against everyone who has taken it. No sign-up.
Take the IQ test →### אפקט פוטואלקטרי
כאשר אלברט איינשטיין פרסם את מאמרו מ-1905 על תורת החלקיקים של האור, מיליקן היה משוכנע שזה חייב להיות שגוי, בגלל גוף הראיות העצום שכבר הראה שאור הוא גל. הוא יזם תוכנית ניסויית של עשור לבדיקת התיאוריה של איינשטיין, שדרשה בניית מה שתיאר כ"בית מלאכה בריק" כדי להכין את משטח המתכת הנקי מאוד של הפוטואלקטרודה. תוצאותיו, שפורסמו ב-1914, אישרו את התחזיות של איינשטיין בכל פרט, אך מיליקן לא השתכנע מהפרשנות של איינשטיין, ועדיין ב-1916 כתב, "המשוואה הפוטואלקטרית של איינשטיין... לא יכולה לדעתי להיראות כיום כנשענת על שום סוג של בסיס תיאורטי מספק", למרות ש"היא למעשה מייצגת במדויק מאוד את ההתנהגות" של האפקט הפוטואלקטרי. באוטוביוגרפיה שלו מ-1950, עם זאת, הוא הצהיר שעבודתו "בקושי מאפשרת פרשנות אחרת מזו שאיינשטיין הציע במקור, כלומר זו של תורת האור החצי-חלקיקית או הפוטונית עצמה."
למרות שעבודתו של מיליקן היוותה חלק מהבסיס לפיזיקת חלקיקים מודרנית, הוא היה שמרן בדעותיו על התפתחויות במאה ה-20 בפיזיקה, כפי שהיה במקרה של תורת הפוטונים. דוגמה נוספת היא שספר הלימוד שלו, עדיין בגרסת 1927, קובע באופן חד-משמעי את קיומו של האתר, ומזכיר את תורת היחסות של איינשטיין רק בהערה לא מחייבת בסוף הכיתוב תחת דיוקנו של איינשטיין, וקובע כאחרון ברשימת הישגים שהוא היה "מחבר תורת היחסות הפרטית ב-1905 ותורת היחסות הכללית ב-1914, ששתיהן זכו להצלחה רבה בהסבר תופעות שלא הוסברו אחרת ובחיזוי חדשות."
מיליקן זוכה גם במדידת הערך של קבוע פלאנק על ידי שימוש בגרפים של פליטה פוטואלקטרית של מתכות שונות.
### קרניים קוסמיות
ב-Caltech, רוב המחקר המדעי של מיליקן התמקד בחקר קרניים קוסמיות (מונח שהוא טבע). בשנות ה-30, הוא נכנס לוויכוח עם ארתור קומפטון על האם קרניים קוסמיות מורכבות מפוטונים בעלי אנרגיה גבוהה (השקפתו של מיליקן) או חלקיקים טעונים (השקפתו של קומפטון). מיליקן חשב שפוטוני הקרניים הקוסמיות שלו הם "צעקות הלידה" של אטומים חדשים שנוצרים ללא הרף כדי לנטרל אנטרופיה ולמנוע את מוות החום של היקום. קומפטון הוכח בסופו של דבר כצודק על ידי התצפית שקרניים קוסמיות מוסטות על ידי השדה המגנטי של כדור הארץ (לכן חייבות להיות חלקיקים טעונים).
עבודה אחרת
מיליקן היה סגן יו"ר המועצה הלאומית למחקר במהלך מלחמת העולם הראשונה. במהלך תקופה זו, הוא עזר לפתח מכשירים נגד צוללות ומטאורולוגיים. במהלך שירותו בזמן המלחמה, חקירה של המפקח הכללי ויליאם ט. ווד קבעה שמיליקן ניסה לגנוב עיצוב של ממציא אחר עבור תותח צנטריפוגלי כדי להרוויח באופן אישי. ווד המליץ על סיום המינוי הצבאי של מיליקן, אך חקירה עוקבת של פרנק מקינטייר, העוזר המבצעי של ראש המטה של הצבא, זיכתה את מיליקן. הוא קיבל את מסדר הירקן הסיני ב-1940. לאחר המלחמה, מיליקן תרם לעבודות הוועדה לשיתוף פעולה אינטלקטואלי של חבר הלאומים (מ-1922, כתחליף לג'ורג' א. הייל, עד 1931), עם חוקרים בולטים אחרים (מארי קירי, אלברט איינשטיין, הנדריק לורנץ, וכו').
בעקבות רעידת האדמה בלונג ביץ' ב-1933, מיליקן עמד בראש הוועדה הטכנית המשותפת להגנה מפני רעידות אדמה. הם חיברו דו"ח המציע אמצעים למזעור אובדן חיים ורכוש ברעידות אדמה עתידיות על ידי דגילה בקודי בנייה מחמירים יותר.
קפסולות זמן של וסטינגהאוס
בשנת 1938, הוא כתב קטע קצר שיוצב בקפסולות הזמן של וסטינגהאוס:
> ברגע זה, 22 באוגוסט 1938, עקרונות ממשל ההצבעה הייצוגי, כפי שהם מיוצגים על ידי ממשלות המדינות האנגלו-סכסיות, הצרפתיות והסקנדינביות, נמצאים בסכסוך קטלני עם עקרונות העריצות, שעד לפני שתי מאות שנים שלטו בגורל האדם לאורך כמעט כל ההיסטוריה המתועדת. אם העקרונות הרציונליים, המדעיים והמתקדמים ינצחו במאבק הזה יש אפשרות לעידן זהב ללא מלחמות לפני האנושות. אם עקרונות העריצות הריאקציוניים ינצחו כעת ובעתיד, ההיסטוריה העתידית של האנושות תחזור על הסיפור העצוב של מלחמה ודיכוי כפי שהיה בעבר.
חיים אישיים
בשנת 1902, מיליקן נישא לגרטה ארווין בלנצ'רד (1876–1953), שמתה לפניו ב-3 חודשים. היו להם שלושה בנים: קלארק, גלן ומקס.
מיליקן היה חבר בוועדה המארגנת של אולימפיאדת לוס אנג'לס 1932, ובחייו הפרטיים היה שחקן טניס נלהב.
אדם דתי ובנו של כומר, בחייו המאוחרים, מיליקן טען בתוקף לקשר משלים בין מדע לנצרות. הוא עסק בכך בהרצאות טרי שלו בייל ב-1926–27, שפורסמו כ-Evolution in Science and Religion. הוא היה תאיסט נוצרי ותומך באבולוציה תאיסטית.
אמונה שנויה במחלוקת יותר שלו הייתה אאוגניקה. מיליקן היה אחד הנאמנים הראשונים של קרן שיפור האדם ושבח את סן מרינו, קליפורניה על היותה "המוצב המערבי ביותר של הציוויליזציה הנורדית ... [עם] אוכלוסייה שהיא פי שניים אנגלו-סכסית מזו הקיימת בניו יורק, שיקגו, או כל אחת מהערים הגדולות של מדינה זו". בשנת 1936, מיליקן יעץ לנשיא אוניברסיטת דיוק בדרום ארצות הברית המופרד גזעית דאז נגד גיוס פיזיקאית וטען שיהיה עדיף לשכור גברים צעירים.
הכרה
### פרסים
### חברות
### פרסים לאומיים
מורשת
ב-26 בינואר 1982, מיליקן כובד על ידי שירות הדואר של ארצות הברית עם בול דואר של סדרת האמריקאים הגדולים (1980–2000) בשווי 37¢.
טקטרוניקס קראה לרחוב בקמפוס שלהם בפורטלנד, אורגון, על שם מיליקן עם Millikan Way (תחנת MAX) של הקו הכחול MAX של פורטלנד שנקרא על שם הרחוב.
### הסרת שם מקמפוסים של מכללות
במהלך אמצע עד סוף המאה ה-20, מספר מכללות קראו לבניינים, מאפיינים פיזיים, פרסים ופרופסורות על שם מיליקן. בשנת 1958, מכללת פומונה קראה לבניין מדע מעבדת מיליקן לכבוד מיליקן. לאחר בחינת הקשר של מיליקן לתנועת האאוגניקה, הנהלת המכללה הצביעה באוקטובר 2020 לשנות את שם הבניין למעבדת גב' מרי אסטלה סיבר ומר קרלטון סיבר.
בקמפוס Caltech, מספר מאפיינים פיזיים, חדרים, פרסים ופרופסורה נקראו לכבוד מיליקן, כולל ספריית מיליקן, שהושלמה ב-1966. בינואר 2021, בשל השיוך של מיליקן לקרן שיפור האדם, מועצת הנאמנים של Caltech אישרה את הסרת שמו של מיליקן (ושמותיהם של חמש דמויות היסטוריות אחרות הקשורות לקרן), מבנייני הקמפוס. ספריית רוברט א. מיליקן שונתה שמה ל-Caltech Hall. בנובמבר 2021, הפרופסורה על שם רוברט א. מיליקן שונתה שמה לפרופסורה על שם השופטת שירלי הופסטדלר.
הסרה זו התנגדה על ידי המתמטיקאי תומאס סי. היילס, שטען ש"אמונותיו של מיליקן נפלו בתוך נורמות מדעיות מקובלות של זמנו". הוא מתח ביקורת נוספת על דו"ח הוועדה למינוי והכרה (CNR) על "כישלון לעמוד בסטנדרטים המינימליים של דיוק ומלגה הצפויים ממסמכים רשמיים שהונפקו על ידי אחד המוסדות המדעיים הגדולים בעולם", באומרו שיש לחזור בו, וקרא ל-Caltech "להחזיר את רוברט אנדרוז מיליקן למקום של כבוד."
### הסרת שם אפשרית מבתי ספר תיכוניים במהלך המאה ה-21
בנובמבר 2020, חטיבת הביניים מיליקן (לשעבר חטיבת הביניים מיליקן) בשכונת שרמן אוקס בפרברי לוס אנג'לס החלה בתהליך שינוי שם בית הספר שלהם. בפברואר 2022, מועצת החינוך של מחוז בתי הספר המאוחד של לוס אנג'לס הצביעה פה אחד לשנות את שם בית הספר לכבוד המוזיקאי לואי ארמסטרונג.
באוגוסט 2020, מחוז בתי הספר המאוחד של לונג ביץ' הקים ועדה שתבחן את הצורך בשינוי שם בית הספר התיכון רוברט א. מיליקן שלהם. ניסיון באוקטובר 2023 לגרום למועצת בית הספר להפעיל מחדש את תהליך שינוי השם שנעצר נכשל. נכון לאוגוסט 2024, לונג ביץ' נותרה העיר היחידה שעדיין יש לה מוסד חינוכי שנקרא לכבוד מיליקן.
### הסרת שם מפרסים
באביב 2021, האגודה האמריקאית למורי פיזיקה הצביעה פה אחד להסיר את שמו של מיליקן מפרס רוברט א. מיליקן, המכבד "תרומות בולטות ויצירתיות אינטלקטואלית להוראת הפיזיקה". כמה חודשים לאחר מכן, AAPT הודיעה שהפרס ישונה שמו לכבוד פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת וושינגטון ליליאן סי. מקדרמוט שמתה בשנה הקודמת.
הצהרות מפורסמות
"אם המשוואה של קווין הרדינג והעקומה של אסטון נכונות אפילו בערך, כפי שאני בטוח שהן, שכן ד"ר קמרון ואני חישבנו בעזרתן את האנרגיה המקסימלית שהתפתחה בשינוי רדיואקטיבי ומצאנו שהיא בודקת היטב עם תצפית, אז ההנחה הזו של התפתחות אנרגיה דרך התפרקות היסודות הנפוצים היא מנקודת מבט אחת חלום אוטופי ילדותי, ומצד שני באגבו טיפשי."
"לא ניתן למצוא בשום מקום ובכל עת מחפשי אמת נלהבים יותר, לא אינטלקטואלים בעלי חזון חודר יותר מאלה, ובכל זאת כל אחד מהם היה חסיד דתי ומקצועי של דת."