Robert Andrews Millikan - Robert Andrews Millikan

Robert A. Millikan
Robert Andrews Millikan 1920s.jpg
Millikan dans les années 1920
1er président du California Institute of Technology
En poste
1920-1946
succédé par Lee Alvin DuBridge
Détails personnels
Née
Robert Andrews Millikan

( 1868-03-22 )22 mars 1868
Morrison, Illinois , États-Unis
Décédés 19 décembre 1953 (1953-12-19)(à 85 ans)
Saint-Marin, Californie , États-Unis
mère nourricière
Connu pour
Conjoint(s) Greta ( née Blanchard)
Enfants
Récompenses
Carrière scientifique
Des champs La physique
Établissements
Thèse Sur la polarisation de la lumière émise par les surfaces des solides et liquides incandescents.  (1895)
Conseiller de doctorat
Autres conseillers pédagogiques Mihajlo Pupin
Albert A. Michelson
Walther Nernst
Doctorants
Carrière militaire
Allégeance  États Unis
Service/ succursale Armée des États-Unis
Des années de service 1917-1918
Rang lieutenant colonel
Unité Section de l'aviation, US Signal Corps
Signature
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Robert Andrews Millikan (22 mars 1868 - 19 décembre 1953) était un physicien expérimental américain récompensé par le prix Nobel de physique en 1923 pour la mesure de la charge électrique élémentaire et pour ses travaux sur l' effet photoélectrique .

Millikan est diplômé de l' Oberlin College en 1891 et a obtenu son doctorat à l'Université de Columbia en 1895. En 1896, il est devenu assistant à l' Université de Chicago , où il est devenu professeur titulaire en 1910. En 1909, Millikan a commencé une série d'expériences pour déterminer l' électricité charge portée par un seul électron. Il a commencé par mesurer le parcours de gouttelettes d' eau chargées dans un champ électrique . Les résultats suggèrent que la charge sur les gouttelettes est un multiple de la charge électrique élémentaire, mais l'expérience n'était pas assez précise pour être convaincante. Il obtient des résultats plus précis en 1910 avec sa fameuse expérience de la goutte d'huile dans laquelle il remplace l'eau (qui avait tendance à s'évaporer trop vite) par de l' huile .

En 1914, Millikan entreprend avec la même habileté la vérification expérimentale de l'équation introduite par Albert Einstein en 1905 pour décrire l'effet photoélectrique. Il a utilisé cette même recherche pour obtenir une valeur précise de la constante de Planck . En 1921, Millikan quitta l'Université de Chicago pour devenir directeur du Norman Bridge Laboratory of Physics au California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena , en Californie . Il y entreprit une étude majeure du rayonnement que le physicien Victor Hess avait détecté en provenance de l'espace. Millikan a prouvé que ce rayonnement est bien d' origine extraterrestre , et il l'a nommé « rayons cosmiques ». En tant que président du Conseil exécutif de Caltech (l'organe directeur de l'école à l'époque) de 1921 jusqu'à sa retraite en 1945, Millikan a contribué à faire de l'école l'une des principales institutions de recherche aux États-Unis. Il a également siégé au conseil d'administration de Science Service, maintenant connu sous le nom de Society for Science & the Public , de 1921 à 1953.

Biographie

Éducation

Millikan en 1891

Robert Andrews Millikan est né le 22 mars 1868 à Morrison, dans l'Illinois . Il est allé au lycée à Maquoketa, Iowa et a reçu un baccalauréat dans les classiques de l' Oberlin College en 1891 et son doctorat en physique de l' Université de Columbia en 1895 - il a été le premier à obtenir un doctorat de ce département.

A la fin de ma deuxième année, mon professeur de [...] grec m'a demandé d'enseigner le cours de physique élémentaire au département préparatoire l'année suivante. À ma réponse que je ne connaissais aucune physique du tout, sa réponse fut : « Quiconque peut bien réussir dans mon grec peut enseigner la physique. "D'accord," dis-je, "vous devrez en assumer les conséquences, mais je vais essayer de voir ce que je peux en faire." J'ai immédiatement acheté un Avery's Elements of Physics et j'ai passé la plus grande partie de mes vacances d'été de 1889 à la maison – à essayer de maîtriser le sujet. [...] Je doute que j'aie jamais mieux enseigné dans ma vie que dans mon premier cours de physique en 1889. J'étais tellement intéressé à garder mes connaissances en avance sur celles de la classe qu'ils ont peut-être attrapé certains de mes propres intérêt et enthousiasme.

L'enthousiasme de Millikan pour l'éducation s'est poursuivi tout au long de sa carrière et il a été le coauteur d'une série populaire et influente de manuels d'introduction, qui étaient en avance sur leur temps à bien des égards. Par rapport à d'autres livres de l'époque, ils traitaient le sujet davantage de la manière dont il était pensé par les physiciens. Ils comprenaient également de nombreux problèmes de devoirs qui posaient des questions conceptuelles, plutôt que de simplement obliger l'élève à insérer des nombres dans une formule.

Charge de l'électron

Appareil à gouttes d'huile original de Millikan, vers 1909-1910
Millikan reçoit un chèque de plus de 40 000 $ pour avoir remporté le prix Nobel

À partir de 1908, alors qu'il était professeur à l' Université de Chicago , Millikan a travaillé sur une expérience de goutte d'huile dans laquelle il a mesuré la charge d'un seul électron . JJ Thomson avait déjà découvert le rapport charge-masse de l'électron. Cependant, les valeurs réelles de charge et de masse étaient inconnues. Par conséquent, si l'une de ces deux valeurs devait être découverte, l'autre pourrait facilement être calculée. Millikan et son étudiant de l'époque Harvey Fletcher ont utilisé l'expérience de la goutte d'huile pour mesurer la charge de l'électron (ainsi que la masse de l'électron et le nombre d'Avogadro , puisque leur relation avec la charge de l'électron était connue).

Le professeur Millikan s'en est emparé seul, en échange d'Harvey Fletcher revendiquant la pleine paternité d'un résultat connexe pour sa thèse. Millikan a remporté le prix Nobel de physique en 1923 , en partie pour ce travail, et Fletcher a gardé l'accord secret jusqu'à sa mort. Après une publication de ses premiers résultats en 1910, les observations contradictoires de Felix Ehrenhaft déclenchent une polémique entre les deux physiciens. Après avoir amélioré sa configuration, Millikan a publié son étude séminale en 1913.

La charge élémentaire est l'une des constantes physiques fondamentales , et une connaissance précise de sa valeur est d'une grande importance. Son expérience a mesuré la force sur de minuscules gouttelettes d'huile chargées suspendues contre la gravité entre deux électrodes métalliques. Connaissant le champ électrique, la charge sur la gouttelette a pu être déterminée. En répétant l'expérience pour de nombreuses gouttelettes, Millikan a montré que les résultats pouvaient être expliqués comme des multiples entiers d'une valeur commune (1,592 × 10 −19 coulomb ), qui est la charge d'un seul électron. Que cela soit quelque peu inférieur à la valeur moderne de 1,602 176 53(14) x 10 -19 coulombs est probablement dû à l'utilisation par Millikan d'une valeur inexacte pour la viscosité de l' air .

Bien qu'à l'époque des expériences sur les gouttes d'huile de Millikan, il devenait clair qu'il existait des choses telles que les particules subatomiques, tout le monde n'était pas convaincu. Expérimentant les rayons cathodiques en 1897, JJ Thomson avait découvert des « corpuscules » chargés négativement, comme il les appelait, avec un rapport charge/masse 1840 fois supérieur à celui d'un ion hydrogène. Des résultats similaires avaient été trouvés par George FitzGerald et Walter Kaufmann . Cependant, la plupart de ce que l'on savait alors sur l'électricité et le magnétisme pouvait s'expliquer par le fait que la charge est une variable continue ; de la même manière que de nombreuses propriétés de la lumière peuvent être expliquées en la traitant comme une onde continue plutôt que comme un flux de photons.

La beauté de l'expérience de la goutte d'huile est qu'en plus de permettre une détermination assez précise de l'unité de charge fondamentale, l'appareil de Millikan a également fourni une démonstration pratique que la charge est réellement quantifiée. Charles Steinmetz de la General Electric Company , qui pensait auparavant que la charge est une variable continue, est devenu convaincu du contraire après avoir travaillé avec l'appareil de Millikan.

Controverse sur la sélection des données

Il existe une certaine controverse sur la sélectivité dans l'utilisation par Millikan des résultats de sa deuxième expérience mesurant la charge électronique. Cette question a été discutée par Allan Franklin , un ancien expérimentateur des hautes énergies et actuel philosophe des sciences à l' Université du Colorado . Franklin soutient que les exclusions de données par Millikan n'affectent pas la valeur finale de l'accusation obtenue, mais que l'importante « chirurgie esthétique » de Millikan a réduit l'erreur statistique. Cela a permis à Millikan de donner la charge de l'électron à mieux qu'un demi pour cent ; en fait, si Millikan avait inclus toutes les données qu'il a écartées, l'erreur aurait été inférieure à 2 %. Bien que cela aurait quand même permis à Millikan de mesurer la charge de e mieux que quiconque à l'époque, l'incertitude légèrement plus grande aurait pu permettre davantage de désaccords avec ses résultats au sein de la communauté des physiciens, ce que Millikan a probablement essayé d'éviter. David Goodstein soutient que la déclaration de Millikan, selon laquelle toutes les gouttes observées sur une période de soixante jours ont été utilisées dans le document, a été clarifiée dans une phrase ultérieure qui spécifiait toutes les « gouttes sur lesquelles des séries complètes d'observations ont été faites ». Goodstein atteste que c'est bien le cas et note que cinq pages de tableaux séparent les deux phrases.

Effet photoélectrique

Robert Millikan et Albert Einstein au California Institute of Technology en 1932

Quand Einstein a publié son article fondateur de 1905 sur la théorie des particules de lumière, Millikan était convaincu qu'il devait être faux, en raison du vaste corpus de preuves qui avait déjà montré que la lumière était une onde . Il a entrepris un programme expérimental d'une décennie pour tester la théorie d'Einstein, qui nécessitait de construire ce qu'il a décrit comme « un atelier d'usinage sous vide » afin de préparer la surface métallique très propre de la photo-électrode. Ses résultats publiés en 1914 confirmèrent les prédictions d'Einstein dans les moindres détails, mais Millikan n'était pas convaincu de l'interprétation d'Einstein et, jusqu'en 1916, il écrivit : « L'équation photoélectrique d'Einstein... d'un fondement théorique satisfaisant", même si "il représente en réalité très précisément le comportement" de l'effet photoélectrique. Dans son autobiographie de 1950, cependant, il déclara simplement que son travail « permet à peine une autre interprétation que celle qu'Einstein avait suggérée à l'origine, à savoir celle de la théorie semi-corpusculaire ou photonique de la lumière elle-même ».

Étant donné que les travaux de Millikan ont constitué une partie de la base de la physique des particules moderne, il est ironique qu'il ait été plutôt conservateur dans ses opinions sur les développements de la physique au 20e siècle, comme dans le cas de la théorie des photons. Un autre exemple est que son manuel, jusqu'à la version de 1927, déclare sans ambiguïté l'existence de l' éther et ne mentionne la théorie de la relativité d'Einstein que dans une note sans engagement à la fin de la légende sous le portrait d'Einstein, indiquant comme le dernier d'une liste d'accomplissements qu'il était « l'auteur de la théorie de la relativité restreinte en 1905 et de la théorie de la relativité générale en 1914, qui ont toutes deux eu un grand succès pour expliquer des phénomènes autrement inexpliqués et en prédire de nouveaux ».

Millikan est également crédité d'avoir mesuré la valeur de la constante de Planck en utilisant des graphiques d'émission photoélectrique de divers métaux.

La vie plus tard

Robert A. Millikan vers 1923

En 1917, l'astronome solaire George Ellery Hale convainquit Millikan de commencer à passer plusieurs mois chaque année au Throop College of Technology , une petite institution universitaire de Pasadena, en Californie , que Hale souhaitait transformer en un grand centre de recherche scientifique et d'éducation. Quelques années plus tard, Throop College est devenu le California Institute of Technology (Caltech) et Millikan a quitté l' Université de Chicago pour devenir le « président du conseil exécutif » de Caltech (en fait son président). Millikan occupera ce poste de 1921 à 1945. À Caltech, la plupart de ses recherches scientifiques se sont concentrées sur l'étude des « rayons cosmiques » (un terme qu'il a inventé). Dans les années 1930, il entama un débat avec Arthur Compton sur la question de savoir si les rayons cosmiques étaient composés de photons de haute énergie (point de vue de Millikan) ou de particules chargées (point de vue de Compton). Millikan pensait que ses photons de rayons cosmiques étaient les "cris de naissance" de nouveaux atomes continuellement créés pour contrer l' entropie et empêcher la mort thermique de l'univers . Compton aurait finalement raison en observant que les rayons cosmiques sont déviés par le champ magnétique terrestre (et doivent donc être des particules chargées).

Robert Millikan a été vice-président du Conseil national de recherches pendant la Première Guerre mondiale . Pendant ce temps, il a aidé à développer des dispositifs anti-sous-marins et météorologiques. Il a reçu l' Ordre chinois du Jade . Après la guerre, Millikan a contribué aux travaux de la Société des Nations du Comité de la coopération intellectuelle ( à partir de 1922, en remplacement de George E. Hale , 1931), avec d' autres chercheurs éminents ( Marie Curie , Albert Einstein , Hendrik Lorentz , etc. .). Millikan était membre du comité d'organisation des Jeux olympiques de Los Angeles en 1932 et, dans sa vie privée, il était un joueur de tennis enthousiaste . Il était marié et avait trois fils, dont l'aîné, Clark B. Millikan , devint un éminent ingénieur en aérodynamique . Un autre fils, Glenn , également physicien, a épousé la fille (Clare) de George Leigh Mallory de "Parce que c'est là" la renommée du mont Everest . Glenn a été tué dans un accident d'escalade dans les montagnes Cumberland en 1947.

Un homme religieux et le fils d'un ministre, dans sa vie plus tard, Millikan a fortement plaidé pour une relation complémentaire entre la foi chrétienne et la science . Il a traité de cela dans ses conférences Terry à Yale en 1926-1927, publiées sous le titre Evolution in Science and Religion . Il était un théiste chrétien et un partisan de l'évolution théiste . Une croyance plus controversée de sa part était l' eugénisme . Il a été l'un des premiers administrateurs de la Human Betterment Foundation et a félicité Saint-Marin, en Californie, d'être "l'avant-poste le plus occidental de la civilisation nordique ... [avec] une population deux fois plus anglo-saxonne que celle de New York, Chicago , ou l'une des grandes villes de ce pays."

1931 croquis du président du California Institute of Technology, Robert A. Millikan

En raison de l'affiliation de Millikan à la Human Betterment Foundation , en janvier 2021, le conseil d'administration de Caltech a autorisé le retrait du nom de Millikan (et des noms de cinq autres personnages historiques affiliés à la Fondation) des bâtiments du campus.

Capsule temporelle de Westinghouse

En 1938, il écrit un court passage à placer dans les Westinghouse Time Capsules .

En ce moment, le 22 août 1938, les principes du gouvernement au scrutin représentatif, tels qu'ils sont représentés par les gouvernements des pays anglo-saxons, français et scandinaves, sont en conflit mortel avec les principes du despotisme, qui jusqu'à deux siècles il y a longtemps avait contrôlé le destin de l'homme à travers pratiquement toute l'histoire enregistrée. Si les principes rationnels, scientifiques et progressistes l'emportent dans cette lutte, il y a une possibilité d'un âge d'or sans guerre à venir pour l'humanité. Si les principes réactionnaires du despotisme triomphent maintenant et à l'avenir, l'histoire future de l'humanité répétera la triste histoire de la guerre et de l'oppression comme par le passé.

Mort et héritage

Robert A. Millikan vers 1953
L'ancienne bibliothèque Millikan à Caltech en 2010 (rebaptisée Caltech Hall en 2021)

Millikan est décédé d'une crise cardiaque à son domicile de Saint-Marin, en Californie, en 1953 à l'âge de 85 ans, et a été inhumé à la « Cour d'honneur » du cimetière Forest Lawn Memorial Park de Glendale, en Californie .

Le 26 janvier 1982, il a été honoré par le service postal des États-Unis avec un timbre-poste de la série 37¢ Great Americans (1980-2000) .

Tektronix a nommé une rue de son campus de Portland, en Oregon , d'après Millikan, avec la voie Millikan (station MAX) de la ligne bleue MAX de Portland nommée d'après la rue.

Suppression du nom des campus universitaires au 21e siècle

Du milieu à la fin du 20e siècle, plusieurs collèges ont nommé des bâtiments, des caractéristiques physiques, des prix et des chaires en l'honneur de Robert Millikan.

En 1958, le Pomona College a nommé un bâtiment scientifique Laboratoire Millikan en l'honneur de Millikan. Après avoir examiné l'association de Millikan avec le mouvement eugéniste, l'administration du collège a voté en octobre 2020 pour renommer le bâtiment en laboratoire Mme Mary Estella Seaver et M. Carlton Seaver.

Sur le campus de Caltech, plusieurs caractéristiques physiques, des chambres, des prix et une chaire ont été nommés en l'honneur de Millikan, le plus remarquable, la bibliothèque Millikan qui a été achevée en 1966. En janvier 2021, le conseil d'administration a voté pour retirer immédiatement le nom de Millikan de le campus de Caltech en raison de son association avec l'eugénisme. La bibliothèque Robert A. Millikan a été renommée Caltech Hall.

Suppression possible du nom des écoles secondaires au 21e siècle

En novembre 2020, Millikan Middle School (anciennement Millikan Junior High School) dans le quartier de banlieue de Los Angeles à Sherman Oaks a commencé le processus de renommage de leur école.

En août 2020, le district scolaire unifié de Long Beach a créé un comité qui examinerait la nécessité de renommer leur lycée Robert A. Millikan .

Suppression du nom des récompenses

Au printemps 2021, l'American Association of Physics Teachers a voté à l'unanimité pour retirer le nom de Millikan du prix Robert A. Millikan , qui honore "des contributions remarquables et intellectuellement créatives à l'enseignement de la physique".

Vie privée

Portrait en noir et blanc d'une femme portant un chapeau drapé de dentelle
Greta Millikan en 1923

En 1902, il épouse Greta Ervin Blanchard (1876-1955). Ils eurent trois fils : Clark Blanchard , Glenn Allan et Max Franklin .

Déclarations célèbres

"Si l'équation de Kevin Harding et la courbe d'Aston sont même à peu près correctes, comme je suis sûr qu'elles le sont, pour le Dr Cameron et moi avons calculé avec leur aide l'énergie maximale évoluée dans le changement radioactif et trouvé qu'elle se vérifie bien avec l'observation, alors ceci La supposition d'une évolution de l'énergie par la désintégration des éléments communs est d'un côté un rêve utopique d'enfant, et de l'autre un stupide bugaboo."

"Aucun chercheur plus sérieux de la vérité, aucun intellectuel d'une vision plus pénétrante ne peut être trouvé nulle part à aucun moment que ceux-ci, et pourtant chacun d'entre eux a été un fervent et un adepte déclaré de la religion."

Bibliographie

  • Goodstein, D., " In defense of Robert Andrews Millikan ", Engineering and Science , 2000. No 4, pp30-38 (pdf).
  • Millikan, RA (1950). L'autobiographie de Robert Millikan
  • Millikan, Robert Andrews (1917). L'électron : son isolement et ses mesures et la détermination de certaines de ses propriétés . Les Presses de l'Université de Chicago.
  • Conférences Nobel, " Robert A. Millikan – Nobel Biographie ". Maison d'édition Elsevier, Amsterdam.
  • Segerstråle, U (1995) Bon jusqu'à la dernière goutte ? Histoires de Millikan en tant que pédagogie « conservée », Éthique des sciences et de l'ingénierie vol 1, pp197-214
  • Robert Andrews Millikan " Robert A. Millikan – Nobel Biographie ".
  • La référence du NIST sur les constantes, les unités et l'incertitude
  • Kevles, Daniel A (1979). "Robert A. Millikan". Scientifique américain . 240 (1) : 142-151. Bibcode : 1979SciAm.240a.142K . doi : 10.1038/scientificamerican0179-142 .
  • Kargon, Robert H (1977). « Le mode conservateur : Robert A. Millikan et la révolution du vingtième siècle en physique ». Isis . 68 (4) : 509-526. doi : 10.1086/351871 . JSTOR  2300006 . S2CID  170329412 .
  • Kargon, Robert H (1982). L'ascension de Robert Millikan : portrait d'une vie dans la science américaine . Ithaque : Cornell University Press.

Voir également

On pense généralement que Robert Millikan s'est vu refuser le prix de physique 1920 en raison des affirmations de Felix Ehrenhaft d'avoir mesuré des charges inférieures à la charge élémentaire de Millikan. Les réclamations d'Ehrenhaft ont finalement été rejetées et Millikan a reçu le prix en 1923.

Les références

Citations

Sources

Liens externes

Bureaux académiques
Précédé par
James Scherer en
tant que président du Throop College of Technology
Président du California Institute of Technology
1921 - 1946
Succédé par
Lee DuBridge