Albert Abraham Michelson: Hiçbir Şey Bulamayan Adam

1887'de Cleveland'da Michelson (Albert Abraham Michelson) ve Edward Morley, on dokuzuncu yüzyıl fiziğinin ışığın dalgalar halinde yayılması gerektiğini varsaydığı görünmez ortam olan 'ışık eteri' içindeki Dünya'nın hareketini saptayacak kadar hassas bir alet inşa ettiler. Hiçbir hareket bulamadılar. Bu sıfır sonucu, bilim tarihindeki en önemli sonuçlardan biridir ve yazarı, geri kalan ömrünü her zaman yaptığı şeyi yaparak geçirdi: ölçümleri kendisinden önce yapılanlardan çok daha hassas bir şekilde yapmak.

Strzelno'dan Virginia City'ye

19 Aralık 1852'de o zamanlar Prusya'da, günümüzde Polonya'da bulunan Strzelno'da, kendisi küçük bir çocukken Amerika Birleşik Devletleri'ne göç eden Polonyalı Yahudi bir ailede dünyaya geldi. Babası bir dükkan işletiyordu ve çocuk, Amerikan Batısı'nın ham maden kasabaları olan California'daki Murphy's Camp ve Nevada'daki Virginia City'de büyüdü. Lise eğitimi için San Francisco'da teyzesi Henriette Levy (Henriette Levy) ile yaşadı ve 1869'da orada halk okulunu bitirdi. Kız kardeşi Miriam bir romancı oldu. Aile dindar değildi; Michelson ömrünün sonuna kadar agnostik kaldı.

Başkan Grant'ten Bir Atama

1869'da Başkan Ulysses S. Grant'ten (Ulysses S. Grant) Amerika Birleşik Devletleri Deniz Harp Okulu'na özel bir atama aldı. Deniz harp okulu öğrencisi olarak dört yıl boyunca optik, ısı, klimatoloji ve teknik çizim konularında kendini gösterdi ve 1873'te asteğmen olarak mezun oldu. Ardından Batı Hint Adaları'nda iki yıllık deniz görevi ve 1875'te fizik ve kimya öğretmek için Annapolis'e dönüşü gerçekleşti.

İşte orada, 1877'de, bir sınıf gösterisi bir kariyere dönüştü. Öğrencilere ışık hızının nasıl ölçülebileceğini göstermesi istendiğinde, Michelson cihazı o kadar agresif bir şekilde geliştirdi ki 1879'da resmi bir rakam yayınladı: saniyede 299.910 kilometre, artı veya eksi 50. O yıl, Simon Newcomb (Simon Newcomb) ile birlikte çalışmak üzere Washington'daki Denizcilik Almanağı Ofisi'ne atandı, ardından Avrupa'ya - Berlin, Heidelberg, Collège de France, École Polytechnique - gitti ve ardından istifa etti.

Işığın Peşinde

Işık hızı hayatının omurgası haline geldi. 1883'teki değeri 299.853 ± 60 km/s idi. 1920 ile 1926 yılları arasında Mount Wilson Gözlemevi ile yirmi iki mil uzaklıktaki Lookout Dağı arasında bir ışın gönderdi ve 299.796 ± 4 sonucunu elde etti; bu, gençliği için hayal bile edilemeyecek bir hassasiyetti, ancak 1925'teki Santa Barbara depremi altındaki temel çizgiyi kaydırmış olabilir. 1929'da başlayan son kampanyası, ışığı Santa Ana yakınlarındaki havasız bir tüpten geçirdi. Planlanan 233 ölçüm serisinden sadece 36'sı tamamlanmışken öldü; 299.774 ± 11 km/s'lik sonuç, ölümünden dört yıl sonra 1935'te yayınlandı. Elli yıl boyunca evrenin temel sabitindeki belirsizliği saniyede elli kilometreden on bire düşürdü.

Bunu mümkün kılan alet kendi aletiydi. 1881'de, bir ışık huzmesini ikiye bölen, yarımları dik yollar boyunca gönderen ve onları, girişim saçaklarının dalga boyundan çok daha küçük yol uzunluğu farklarını ortaya çıkaracak şekilde yeniden birleştiren girişimölçeri (interferometre) inşa etti.

Bilimdeki En Ünlü Sıfır Sonucu

1883'te Cleveland'daki Case Uygulamalı Bilimler Okulu'na atandığında, girişimölçeri geliştirdi ve 1887'de komşu Western Reserve Üniversitesi'nden (Western Reserve University) Edward Morley ile güçlerini birleştirdi. Mantık basitti: Eğer Dünya hareketsiz bir eterin içinden geçiyorsa, seyahat yönünde gönderilen ışığın geri dönmesi, çapraz olarak gönderilen ışıktan ölçülebilir şekilde daha uzun sürmeliydi. Cihazı döndürün ve saçaklar kaymalıydı.

Kaymadılar. Deney, saptanabilir hiçbir eterin var olmadığını gösteren kanonik kanıt olarak adlandırıldı. Hendrik Lorentz (Hendrik Lorentz), özel görelilik matematiğinin bir parçası olacak büzülme denklemlerini tasarlayarak yanıt verdi. Einstein'ı (Einstein) doğrudan etkileyip etkilemediği efsanenin öne sürdüğünden daha az nettir; Einstein'ın kendisi, "Beni doğrudan etkilediğinin bilincinde değildim... Sanırım doğru olduğunu varsaydım" demiştir. Michelson ise eteri yok etmek için değil, ölçmek için yola çıkmıştı ve deneyinin getirmeye yardımcı olduğu göreceli dünyaya hiçbir zaman tam olarak ısınamadı.

Chicago ve İlk Amerikalı Nobel

1890'da Worcester'daki Clark Üniversitesi'ne ve 1892'de kurucu profesör ve 1929'da emekli olana kadar fizik bölümünün ilk başkanı olduğu yeni Chicago Üniversitesi'ne (University of Chicago) taşındı. 1900'de Amerikan Fizik Derneği'nin, 1910-11'de Amerikan Bilimi İlerletme Derneği'nin ve 1923'ten 1927'ye kadar Ulusal Bilimler Akademisi'nin başkanlığını yaptı. Birinci Dünya Savaşı sırasında donanmaya geri döndü ve bir mesafe ölçer tasarladı; ayrıca spektral çizgileri bölmek için yüksek çözünürlüklü bir alet olan echelon spektroskopu inşa etti.

1907'de bilim dallarından herhangi birinde Nobel Ödülü kazanan ilk Amerikalı oldu. Madalyalar onun etrafında birikti: Rumford (1888), Matteucci (1903), Copley (1907), Elliott Cresson (1912), Henry Draper (1916), Royal Society'nin Albert Madalyası (1920), Prix Jules Janssen (1922), Royal Astronomical Society'nin Altın Madalyası ve Franklin Madalyası (her ikisi de 1923).

Bir Yıldızı Ölçmek

1920'de, Mount Wilson'da Francis G. Pease (Francis G. Pease) ile, kimsenin yapmadığını yaptı: Güneş dışındaki bir yıldızın çapını ölçtü. Yirmi fit uzağa kadar iki alt gözbebeğinden gelen ışığı 100 inçlik Hooker Teleskobu'nun (Hooker Telescope) ana gözbebeğine besleyen bir periskop düzenlemesi kullanarak, kırmızı dev Betelgeuse'ü çözümlediler. Bugün çalışan her büyük girişimölçer dizisi—Şili'deki VLTI, Mount Wilson'daki CHARA, donanmanın NPOI'si—o düzenlemeden türetilmiştir.

Albert Neden Dahi Olarak Adlandırılır?

Söz konusu kalite teorik içgörü değildir; Michelson kendi adını taşıyan hiçbir yasa önermedi ve hiçbir denklem yazmadı. Bu aletsel hayal gücüdür; başkalarının cevapsız olarak ele aldığı bir sorunun aslında daha iyi bir cetvel inşa etme sorunu olduğunu ve sonra onu inşa etme yeteneğidir. Girişimölçer, iki miktarın nasıl karşılaştırılacağı konusunda gerçekten yeni bir fikirdi ve soyut bir kozmolojik soruyu bir kişinin gözle sayabileceği saçaklara dönüştürdü. Aynı yetenek echelon spektroskopunu, deniz mesafe ölçerini ve yıldız girişimölçerini üretti ve yarım yüzyıl boyunca ışık hızındaki hata paylarını sıkıştırmaya devam etti.

Nobel komitesi tam olarak bunu onurlandırdı: önce aletler, sonra sonuçlar. Avrupalı meslektaşlarının eşit muamele ettiği ilk Amerikalı bilim insanıydı ve üç ulusal kurumun başkanlığı meslektaşlarının da böyle düşündüğünü gösteriyor.

Dürüst karşı tez, Michelson'ın en ünlü sonucunun önemini anlamadığıdır. Eteri avlıyordu ve onu bulamadığı için hayal kırıklığına uğradı; Lorentz ve Einstein anlamı sağladı. Kendi ifadesine göre, büyük sorulardan çok zevk tarafından yönlendiriliyordu; neden ışığı incelediği sorulduğunda "çünkü çok eğlenceli" cevabını verdiği söylenir. Ona çağının büyük teorisyenlerinden biri yerine en büyük deneycisi deyin, kayıtlar hiçbir zorlama olmadan buna uyar.

Miras

9 Mayıs 1931'de Pasadena'da, yetmiş sekiz yaşında, son ışık hızı deneyi bitmemiş halde öldü. İsmi Chicago Üniversitesi, Case Western Reserve ve Deniz Harp Okulu'ndaki binalarda, China Lake'deki donanma silah istasyonundaki Michelson Laboratuvarı'nda ve Case Western'deki Michelson-Morley ödül ve konferans serisinde yer almaktadır. Daha büyük anıt prosedüreldir. 1881'de var olmadığı ortaya çıkan bir ortamı kovalamak için inşa ettiği girişimölçer, artık fizikçilerin iki uzunluğu imkansız bir hassasiyetle karşılaştırmaları gereken her yerde standart donanımdır ve 1920'de Mount Wilson'da doğaçlama yaptığı dizi, bir yıldızı nokta olarak değil de disk olarak çözümleyen her teleskobun atasıdır.