Реферат: Жизнь и деятельность Роберта Милликена
Ученый поневоле
В конце весны 1889 годапрофессор Джон Ф. Пек, который читал лекции по греческому языку в небольшомколледже Оберлин (штат Огайо), обратился к одному из студентов, изучавшихклассические языки и литературу, с просьбой подучить физику, чтобына будущий год преподавать элементарный курс этой науки.
-Но я не знаю физики.
— Каждый,кто хорошо усваивает греческий, может преподавать физику.
— Хорошо, — сказал студент,- но за все последствия отвечаете вы.
Последствиями оказалисьдва наиболее фундаментальных исследования в области физики XX века.Милликен ответил профессору согласием, так как нуждался в деньгах.К изучению классики он не вернулся.
Роберт Милликен родился 22 марта 1868года в штате Иллинойс в семье священника. Его детство прошло в небольшом,стоявшем на берегу реки, городке Маквокета (штат Айова). “Мой отеци мать воспитали шестерых детей — трех девочек и трех мальчиков, живяна жалованье священника небольшого городка в тысячу триста долларовв год, — рассказывал он. — Мы носили костюмы и платья из синей бумажнойткани и ходили босиком, начиная с окончания школы в мае и до началазанятий в сентябре. Зимой мы, мальчики, распиливали ежедневно десятьчетырехфутовых бревен. Так продолжалось до тех пор, пока мы не напиливалидесять кордов (1 корд = 3,63 кубометра) дров. Во время каникул по утраммы должны были работать в саду,но после обеда у нас былосвободное время для игр”.
Дети плавали в реке,игралив бейсбол,два раза в день доили коров, вставали в три часаночи, чтобы встретить бродячую цирковую труппу, выучились крутитьсяна самодельных параллельных брусьях и никогда не слыхали о том, чтовзрослый человек может заработать себе на жизнь, проводя время в лабораториии работая над какой-то физикой. Для них слово “физика”связывалосьс понятием о слабительном (разг. physic- слабительное).
Курс физики в средней школеМаквокеты вел сам директор, который в летние месяцы занимался главнымобразом поисками подземных вод при помощи раздвоенного ореховогопрутика и уж во всяком случае не очень-то верил во всю эту ерунду, напечатаннуюв учебнике: “Как это можно из волн сделать звук? Ерунда, мальчики, этовсе ерунда?” Но зато учителя алгебры Милликен с уважением вспоминалвсю жизнь.
Когда ему исполнилось восемнадцать,он поступил в Оберлинский колледж — брат его бабушки был одним из основателейэтого учебного заведения. На втором курсе колледжа он вновь прослушалкурс лекций по физике, которые были ничуть не веселее тех, что ему читалив средней школе. Навыки в спортивных играх и атлетике, приобретенныев детстве на задних дворах, помогли ему получить место преподавателягимнастики, а доход от преподавания физики в средней школе еще болееукрепил его финансовое положение.
Милликен, надо сказать,добросовестно относился к своим преподавательским обязанностям.Чтобы идти впереди своих учеников, онизучал все учебники, какиетолько мог достать. В то время в американских колледжах было всегодве книги по физике — переведенные с французского языка работы Ганои Дешанеля.
При таких обстоятельствахМилликен действительно хорошо научил предмет.
По окончании колледжа в1891 году Милликен продолжал преподавать физику в Оберлине, получаянебольшое жалованье. Он был вынужден заниматься этим, ибо, как говорилон сам, “в тот год депрессии никакой вакансии не было”. Однако преподавателиОберлина значительно серьезнее относились к роли Милликена в науке,чем он сам, и без его ведома направили его документы в Колумбийскийуниверситет. Ему была предложена стипендия, и Милликен поступил вуниверситет, ибо другой возможности получать регулярно 700 долларову него не было. В Колумбийском университете он впервые встретился слюдьми, глубоко интересовавшимися физикой, Милликен решил последоватьих примеру и попытаться стать настоящим ученым, несмотря на то, что ужемного лет терзался сомнениями относительно своих способностей.
В 1893 году наука в Америкебыла отсталой. Только люди, получившие образование в Европе, хорошопредставляли себе, как именно следует вести научно-исследовательскуюработу. На физическом факультете Колумбийского университета былтолько один такой человек — профессор Майкл Пьюпин, получивший образованиев Кембридже. Милликен говорил: “Слушая курс оптики, который читалдоктор Пьюпин, я все больше удивлялся. Впервые в жизни я встретил человека,который настолько хорошо знал аналитические процессы, что, не готовяськ занятиям, приходил ежедневно в аудиторию и излагал свои мысли ввиде уравнений. Я решил попытаться научиться делать то же самое”. Когдасрок стипендии, назначенный Милликену для изучения физики, истек,она не была возобновлена: Пьюпин предпочел Милликену другого кандидата.
Когда до Пьюпина дошло,что Милликен остался без всяких средств, онзаинтересовался им всерьез.На следующий год именно по настоянию Пьюпина Милликен решил поехатьучиться в Германию. Милликену пришлось признаться, что унего нет средств, и Пьюпин дал емувзаймы необходимую сумму. Пьюпин хотел подарить ему эти деньги, ноМилликен не согласился и вручил Пьюпину расписку в получении денег.
Перед самым отъездом Милликенвстретился еще с одним человеком, сыгравшим значительную роль в егожизни. Во время летней сессии Милликен побывал в недавно открытомЧикагском университете, где познакомился с А. А. Майкельсоном. Ниодин человек никогда не производил на молодого ученого столь сильноговпечатления. Здесь же он в 1895 году получил докторскую степень.
Милликен находился в Европе(работает в Берлинскоми Геттингенском университетах), когда за серией экспериментальныхработ последовал грандиозный взрыв всех классических теорий. В 1895 и1896 годах прозвучали в науке имена Беккереля, Рентгена, Кюри и Томсона.
Брожение еще продолжалось,когда летом 1896 года Милликен получил от А. А. Майкельсона телеграммус предложением занять место ассистента в Чикагском университете.Милликену было тогда 28 лет. “Я отдал мою одежду вместес чемоданом в заклад капитану одного из судов Американской транспортнойлинии, заверив компанию, что я выплачу капитану стоимость проезда вНью-Йорке и только после этого приду за вещами”.
Следующие двенадцать летМилликен провел в обстановке неутомимой научной активности, характернойдля Чикаго в начале века. Чикагский университет собрал в своих стенахмолодых людей, которых в скором времени ожидала широкая известность:астронома Джорджа Гейля, историка Джеймса Брестеда, экономистаСтефена Ликона, Роберта Ловетта и многих, многих других. В одномпансионе с Милликеном проживали двое юношей: Торстейн Веблен и ГарольдИкс.
Первые годы, проведенныев Чикаго, Милликен посвятил написанию удобоваримых американскихучебников по физике и заботам о своей молодой семье. Майкельсонвзвалил на него всю преподавательскую работу, которая не соответствоваланраву старика.
В годы первой мировойвойны (1914-1918) Милликен был заместителем председателя национальногоисследовательского совета (разрабатывал метеорологические приборыдля обнаружения подводных лодок).
Милликен начал серьезнозаниматься научно-исследовательской работой, когда ему было почтисорок лет. Проблемы для исследования обычно выбирались им из числатех, которые так потряси ученый мир, когда он еще был в Европе. Милликен.поневоле ставший физиком, поставил два эксперимента, которые и понынеявляются классическим образцом изящества замысла и выполнения.Он заслужил полученную им Нобелевскую премию (в 1923 году).
Таинственное четвертое состояние материи
Вспоминая свою жизнь, Милликенговорил, что больше всего ему повезло, когда Пьюпин не взял его своимассистентом. Если бы это произошло, Милликен никогда не попал бы заграницу и не оказался бы в Европе, когда современная физика тольконачиналась по-настоящему.
4 января 1896 года ВильгельмКонрад фон Рентген выступил с докладом в Вюрцбурге на заседании Вюрцбургскогофизико-математического общества, а затем повторил доклад в Берлинена ежегодной конференции Германского физического общества. Его сообщениеявилось сенсацией для двух наук:Рентген рассказал об открытиисовершенно новой формы радиации, позволившей ему фотографироватьпредметы сквозь непрозрачные твердые экраны. Он продемонстрировалфотографию частей своего собственного живого скелета — костей руки.
Для медицинского миралучи Рентгена были чудом, которое следовало немедленно поставитьна службу диагностике. Для мира физики в тот момент гораздо важнеебыло объяснение явления, нежели его применение. Поиски этого объясненияи явились впоследствии первым прыжком в атомный и субатомный мир.
Чудесные лучи, открытыеРентгеном, имели уже по крайней мере сорокалетнюю историю в европейскойнауке. В 1863 году французский физик Массон направил электрическуюискру высокого напряжения на стеклянный сосуд, из которого был выкачанпочти весь воздух. Сосуд внезапно наполнился ярким неземным пурпурнымсвечением.
В 60-е и 70-е годы прошлоговека Гитторф я Крукс продолжили изучение этого необычного явления.Изобретение совершенного вакуумного насоса, помогшего Эдисонусоздать лампочку накаливания, дало возможность Круксу наблюдать таинственноезарево в вакууме при все уменьшающемся давлении. Характер свеченияменялся при уменьшении давления в сосуде сначала до одной сотой, апотом и до одной тысячной атмосферы. Оно сначала стало еще ярче, затемрассыпалось на отдельные сгустки света и, наконец, потускнело исовсем исчезло. Когда в сосуде создавался достаточно большой вакуум,свечение пропадало, но зато стеклянные стенки сосуда начинали излучатьпризрачный зеленоватый свет.
Трубка Крукса по форме напоминалабольшую грушу, на обоих концах которой он впаял металлические пластинки.Крукс установил, что свечение в трубке объясняется прохождениемлучей через вакуум между двумя металлическими дисками — электродами,когда металлические пластинки соединяли с источником высокого напряжения.Лучи назвали катодными лучами, а сосуд — катодной лучевой трубкой.
Крукс также заметил, чтотаинственные лучи, по-видимому, имеют массу и скорость. Однако природыэтих лучей он не понимал и считал их “четвертым состоянием материи”,в отличие от жидкого, газообразного и твердого.
В дальнейшем установили,что катодные лучи имеют электрическую природу, так как магнит, поднесенныйк трубке, отклонял поток лучей. Так же действовал на них и электрическийток. Другие исследователи доказали, что катодные лучи можно направитьза пределы трубки, если поставить на их пути тонкую пластинку из алюминиевойфольги. Однако в воздухе катодные лучи распространялись на очень небольшоерасстояние.
Некоторые физики полагали,что “четвертое состояние материн”было не чем иным, как таинственнойэктоплазмой, описанной спиритами. На время резко возрос спрос на духов.
Осенью 1895 года Конрадфон Рентген проводил опыты с трубкой Крукса, плотно завернутой в чернуюбумагу, чтобы излучение не вырвалось наружу. Совершенно случайноон заметил, что в темной комнате “бумажный экран, промытый цианидомплатины и бария, ярко загорается и флуоресцирует, независимо оттого, обработанная или же обратная сторона экрана обращена к разряднойтрубке”.
Бумажный экран помещалсяна расстоянии почти в шесть футов от аппарата. Рентген знал, что катодныелучи заставляют флуоресцировать обработанный этим раствором экран,но на такое расстояние катодные лучи никогда не проникали!Он обнаружилвскоре, что все вещества в той или иной степени проницаемы для этих таинственныхновых лучей. Только свинец оказался непрозрачным для них.
Рентген заметил также,что лучи эти засвечивали сухие фотопластинки и пленку, и это позволялоприменять луч и для фотосъемки. Он добрался и до источника лучей.Они возникали в том месте на поверхности стекла, на которое падали катодныелучи при высоком напряжении. Рентген тогда заявил, что новые лучи можнополучить, направив катодные лучи на твердое тело. Чтобы подтвердитьэто, он сконструировал трубку, излучавшую более интенсивный поток новыхлучей, которым за неимением лучшего он дал название “икс-лучи” (X — неизвестное).
Уже через несколько месяцевпосле сообщение Рентгена его трубка нашла разнообразное применениев медицине для обследования переломов, глубоких ранений и внутреннегостроения человеческого тела.
Научные журналы ведущихстран были заполнены статьями физиков, повторявших опыты Рентгена икаждый раз по-новому объяснявших это явление. Сам Рентген все еще непонимал сущности своего открытия и говорил, что это “продольныевибрации в эфире”.
Открытие Рентгена заставиломногих физиков более тщательно исследовать явление флуоресценции.
Радиоактивность и фотоэлектрический эффект
Месяц спустя Анри Беккерельпоставил опыт, исследуя флуоресцирующие свойства двойного сульфатаурана и калия. Когда некоторые вещества, после того, как их подержалина свету, начинали светиться в темноте, про них говорили, что онифлуоресцируют. Было известно множество таких веществ, и одним изних был примененный Беккерелем уран.
В эксперименте Беккереляурановая соль сначала подвергалась действию солнечного света, а потомизмерялись ее флуоресцирующие свойства. Как-то испортилась погода,и Беккерель отложил препарат в сторону на несколько дней. Совершеннослучайно соль оказалась в одном ящике стола с горкой фотографическихпластинок. Второй случайностью было то, что Беккерель решил проверитьфотопластинки перед возобновлением опыта.
Он проявил первую пластинку,лежавшую сверху, и, к своему удивлению, обнаружил, что она засвечена,причем засвеченное пятно имело такую форму, словно что-то отбрасывалопри засвечивании тень на пластинку. Ища объяснение, Беккерель обнаружил,что если рассматривать пятно с некоторой долей воображения оно начинаетнапоминать по форме металлический диск, в котором хранилась урановаясоль. Случись это раньше, Беккерель выбросил бы пластинку и забыл пронее. Но шум вокруг икс — лучей заставил всех физиков насторожиться. Беккерельрешил разобраться в происходящем до конца.
Он вновь выставил урановуюсоль на солнечный свет. а потом поместил ее в темный ящик стола поверхфотопластинки, завернутой в черную бумагу. И снова урановый сульфатзасветил пластинку.
В течение нескольких месяцевБеккерелю казалось, что для того, чтобы засветить пластинку, сульфатурана нужно предварительно подержать в солнечных лучах.
Но вскоре он обнаружил,что препарат уранового сульфата, и не будучи подвергнут действиюсолнечного света, засвечивает пластинку с неменьшей интенсивностью.Явление казалось таинственным, непостижимым. Затем Беккерель открыл,что чистый уран, не являвшийся флуоресцирующим веществом, производитеще более сильное действие на фотопластинку, чем урановое соединение,так что флуоресценцию можно было сбросить со счетов. Далее Беккерельобнаружил, что эти невидимые лучи, испускаемые ураном, обладалисвойством разряжать тела, несущие электрический заряд. То же свойствооткрыл Рентген и у икс — лучей. Беккерель назвал это неизвестное дотой поры явление “радиоактивностью”.
Лучи Беккереля (их назвалиименно так) были столь же удивительны, как и рентгеновские лучи, и вызывалиу физиков равный интерес. Два ассистента Беккереля — Пьер Кюри иего жена Мария стали разрабатывать эту проблему. По прошествии некотороговремени они обнаружили, что существуют два других химических элементас теми же свойствами. Оба они не были ранее известны науке. Один изних был назван полонием — в честь родины г-жи Кюри, другой — радием.
Казалось, что великиеклассические теории физики потрясены до самого основания. Физикиполагали, что икс — лучи опровергают законы Максвелла, но потомРентген доказал, что они не противоречат эфирной теории, так как обладаютнормальными оптическими свойствами — отражением, рефракцией иинтерференцией. Явление радиоактивности, замеченное Беккерелем,казалось, означало конец красивой теории сохранения энергии. Какимобразом вещество без устали вырабатывает энергию, по всей очевидности,никак не пополняя ее запасов?
Любопытное открытие былосделано в 1887 году. Генрих Герц обнаружил, что ультрафиолетовый свет,падая на электрод, который присоединен к цепи с высоким напряжением,заставляет искру отскакивать значительно дальше. Дж. Дж. Томсон доказал,что это происходит из-за того, что ультрафиолетовый свет создает на поверхностиметалла отрицательный заряд. Явление получило название “фотоэлектрическийэффект”.
Открытие икс — лучей заставилофизиков не только пристальнее присмотреться к явлению флуоресценции,но и побудило их вернуться к природе катодных лучей. Существовалидве точки зрения. Немецкие ученые полагали, что катодные лучи в трубкепредставляют собой вибрации в эфире. Английские физики склонны былисчитать эти лучи заряженными электричеством частицами, как это предсказывалБенджамен Франклин. Выдающимся выразителем английской школы былДж. Дж. Томсон.
В 1897 году Томсон опубликовалклассическую статью под названием “Катодные лучи”, в которой он сделалобзор всех опытов с катодными лучами. Статья включала также описаниенекоторых из его собственных опытов. Он пришел к выводу, что катодныйлуч — это на самом деле поток движущихся при высоком напряжении отрицательнозаряженных частиц гораздо меньшего размера, чем самый малый атом.Используя предложенное Стони название, Томсон дал этой частице имя“электрон”. Он утверждал, что фотоэлектрический эффект есть не чтоиное, как выбивание этих электронов из металлической поверхности лучомультрафиолетового света. Томсон настаивал и на том, что электрон был такжесоставной частью лучей Беккереля.
Утверждение Томсона казалосьфантастическим целому поколению ученых, которые не хотели признаватьгипотезу, что материя состоит из атомов. Предположение, что существуетчастица еще меньшая, чем атом, вызвало бурю. Некоторые ученые былиготовы согласиться с тем, что электричество — это поток очень маленькихчастиц, имеющих электрический заряд, но еще надо было доказать, чтокаждая такая частица обладала определенной массой и определеннымэлектрическим зарядом. Нужно было провести опыт, чтобы раз и навсегдадоказать, что электроны существуют на самом деле.
В 90-х годах прошлого векабыл все же один немецкий ученый, который не разделял эфирную теориюикс — лучей. Его звали Альберт Эйнштейн. На этого ученого произвел глубокоевпечатление опыт Майкельсона с интерферометром. И еще один немец возражалпротив эфирной теории — Макс Планк. Он сделал в равной степени радикальноепредположение: лучевую энергию, т. е. свет, следует представлять в виде“квантов”, или мельчайших частиц. Эйнштейн использовалквантовую теорию Планка для объяснения фотоэлектрического эффектаи составил изумительное по красоте суммирующее уравнение. Но в то времямысли Эйнштейна о фотоэлектрическом эффекте не встретили доверия.
Милликен — один из немногихамериканских аспирантов, работавших тогда в Европе, — был тем человеком,которому суждено было после долгих лет трудов и раздумий поставитьдва важнейших эксперимента эпохи: один опыт подтвердил правильностьэлектронной теории Томсона; второй дал доказательство теории фотоэлектрическогоэффекта Эйнштейна и того, что квантовая теория — нечто большее, чем“бред” математика.
Электрон на капле масла
“К концу первого десятилетия,проведенного в Чикагском университете (1906 год), я все еще был преподавателем-ассистентом,- писал Роберт Милликен. — У меня росло двое сыновей. Я начал строитьдом, рассчитывая оплатить расходы за счет моих гонораров, но я знал,что до сих пор не занимал сколько-нибудь заметного места среди физиков-исследователей”.
Учебник, над которым онработал, был уже в издательстве. Наконец он смог приступить кинтенсивной исследовательскойработе. В его ученой карьере начался новый этап.
“Все физики интересовалисьвеличиной электрического заряда электрона, и, тем не менее, до сихпор не удалось ее измерить...”
Много попыток провестиэто решающее измерение уже предпринял Дж. Дж. Томсон, но прошло десятьлет работы, и ассистент Томсона Г. Вильсон сообщил, что после одиннадцатиразличных измерений они получили одиннадцать различных результатов.
Прежде чем начать исследованияпо своему собственному методу, Милликен ставил опыты по методу,применявшемуся в Кембриджском университете. Теоретическая частьэксперимента заключалась в следующем. Масса тела определялась путемизмерения давления, производимого телом под воздействием силытяжести на чашу весов. Если сообщить бесконечно малой частице веществаэлектрический заряд и если приложить направленную вверх электрическуюсилу, равную силе тяжести, направленной вниз, то эта частица будетнаходиться в состоянии равновесия, и физик может рассчитать величинуэлектрического заряда. Если в данном случае частице будет сообщенэлектрический заряд одного электрона, можно будет высчитать величинуэтого заряда.
Кембриджская теория былавполне логичной, но физики никак не могли создать прибор, при помощикоторого можно было бы заниматься исследованиями отдельных частицвеществ. Им приходилось довольствоваться наблюдением за поведениемоблака из водяных капель, заряженных электричеством. В камере, воздухиз которой был частично удален, создавалось облако пара. К верхнейчасти камеры подводился ток. Через определенное время капельки туманав облаке успокаивались. Затем сквозь туман пропускали икс — лучи, иводяные капли получали электрический заряд.
При этом исследователиполагали, что электрическая сила, направленная вверх, к находящейсяпод высоким напряжением крышке камеры, должна якобы удерживать каплиот падения. Однако на деле не выполнялось ни одно из сложных условий,при которых, и только при которых, частицы могли бы находиться в состоянииравновесия.
Милликен начал искать новыйпуть решения проблемы. Дело было не в аппарате, а в том, как им пользоваться.Он внес в его конструкцию ряд небольших изменений, которые “впервые позволилипровести все измерения на одной и той же отдельной капельке”.
“В качествепервого шага в области усовершенствования в 1906 году сконструировалнебольшую по габаритам батарею на 10 тысяч вольт (что само по себе былов то время немалым достижением), которая создавала поле, достаточносильное для того, чтобы удерживать верхнюю поверхность облака Вильсонав подвешенном, как “гроб Магомета”, состоянии. Когда у меня все былоготово и когда образовалось облако, я повернул выключатель и облакооказалось в электрическом поле. В то же мгновение оно на моих глазахрастаяло, другими словами — от целого облака не осталось и маленькогокусочка, который можно было бы наблюдать при помощи контрольного оптическогоприбора, как это делал Вильсон и собирался сделать я. Как мне сначалапоказалось, бесследное исчезновение облака в электрическом полемежду верхней и нижней пластинами означало, что эксперимент закончилсябезрезультатно… Однако, повторив опыт, я решил, что это явление гораздоболее важное, чем я предполагал. Повторные опыты показали, что послерассеивания облака в мощном электрическом поле на его месте можнобыло различить несколько отдельных водяных капель”.
Создавая мощное электрическоеполе, Милликен неизменно рассеивал облако. От него оставалосьочень небольшое число частиц, масса и электрический заряд которыхнаходились в идеальном равновесии. На самом деле, именно те капли,которые были теперь удалены из камеры, нарушали все предшествовавшиеизмерения.
“Я наблюдал при помощимоего короткофокусного телескопа за поведением этих находящихся вравновесии капелек в электрическом поле. Некоторые из них начиналимедленно двигаться вниз, а затем, постепенно теряли вес в результатеиспарении, останавливались, поворачивались… и медленно начиналидвигаться вверх, так как сила тяжести все уменьшалась вследствие испарения…Если электрическое поле внезапно исчезало, все находящиеся в равновесиикапельки, похожие на звездочки на темном поле, начинали падать — однимедленно, другие гораздо быстрее. Эти последние капельки оказалисьво взвешенном состоянии потому, что они несли на себе два, три, четыре,пять и больше электронов вместо одного… Это было, наконец, первоеотчетливое, ясное и недвусмысленное доказательство того, что электричествоедино по структуре”.
Это последнеенаблюдение было в то время фактически значительно более важным,чем измерение заряда электрона.
Милликен закончилпервые измерения заряда электрона в сентябре 1909 года и незамедлительновыступил с сообщением на совещании Британской ассоциации содействиянауке в Виннипеге. Хотя его имени не было в списке докладчиков, емудали возможность выступить. Правда, он не питал никаких иллюзий. Онхорошо понимал, что результаты его опытов являются лишь предварительнымии что с помощью более совершенных в техническом отношении приборовмогут быть получены более точные данные.
“Возвращаясьв Чикаго с этого совещания, я смотрел из окна моей почтовой каретына равнины Манитобы и внезапно сказал себе: “Какой глупец! Пытатьсятаким грубым способом прекратить испарение воды в водяных капелькахв то время, как человечество затратило последние триста лет наусовершенствование масла для смазки часов, стремясь получить смазочноевещество, которое вообще не испаряется!”
Когда я вернулсяв Чикаго, у входа в лабораторию я встретил Майкельсона. Мы уселись напороге и начали болтать. Я спросил его, насколько, по его мнению, точноизмерил он скорость света. Он ответил, что измерение произведено сточностью примерно до одной десятитысячной. “Так вот, — сказал я, — япридумаю метод, при помощи которого я смогу определить величину зарядаэлектрона с точностью до одной тысячной, или грош мне цена”.
Я немедленнонаправился в мастерскую и попросил механика изготовить воздушныйконденсатор, состоящий из двух круглых латунных пластин около 10 дюймовв диаметре, которые были бы закреплены на расстоянии примерно шестидесятых дюйма одна от другой. В центре верхней пластины было просверленонесколько полумиллиметровых отверстий, сквозь которые капелькисмазочного масла, поступающие из распылителя, могли бы попасть впространство между пластинами. К пластинам были подключены выводымоей батареи на 10 тысяч вольт”… Милликен намеревался зарядить капелькимасла при помощи потока икс -лучей, как он делал это раньше с водой.
В течениетрех лет, с 1909 по 1912 год, он посвящал все свое время опытам над капелькамисмазочного масла.
“Меня зачаровывала та абсолютная уверенность, с которой можнобыло точно пересчитать количество электронов, сидевших на данной капле,будь это один электрон или любое их число, до сотни включительно. Дляэтого требовалось лишь заставить исследуемую каплю проделать большуюсерию перемещении вверх и вниз, точно измерив время, потраченное еюна каждое перемещение, а затем высчитать наименьшее общее кратноедовольно большой серии скоростей.
Для того чтобыполучить необходимые данные по одной отдельной капле, иногда требовалосьнесколько часов. Однажды г-жа Милликен и я пригласили к обеду гостей.Когда пробило шесть часов, у меня была всего лишь половина необходимыхмне данных. Поэтому я вынужден был позвонить г-же Милликен по телефонуи сказать, что уже в течение полутора часов наблюдаю за ионом и должензакончить работу. Я просил ее обедать без меня. Позднее гости осыпалименя комплиментами по поводу моего пристрастия к домашнему хозяйству,потому что, как они объясняли, г-жа Милликен сообщила им, что я в течениеполутора часов стирал и гладил и должен был закончить работу”(англ. “watch an ion” — наблюдать за ионом; “washed and ironed” — стирал и гладил).
Милликенопубликовал результаты своих опытов осенью 1910 года и оказался вцентре внимания физиков всего мира. Немецкая школа, в том числе иРентген, открывший за 15 лет до этого икс — лучи, полностью измениласвою точку зрения. Представитель этой школы, великий ученый в областифизической химии Оствальд в 1912 году писал: “Теперь я убежден… Полученныеопытным путем доказательства… которые люди безуспешно искали втечение сотен и тысяч лет… теперь… дают возможность даже самому осторожномуученому говорить о том, что теория атомного строения вещества экспериментальнодоказана”.
Революция в области света
В период с1921 по 1945 гг. Милликен — директор Лаборатории Нормана Бриджа Калифорнийскоготехнологического института.
В 1921 годуАльберт Эйнштейн был удостоен Нобелевской премии за разработку теории,объяснившей фотоэлектрический эффект. Спустя два года Роберт Милликенполучил Нобелевскую премию за проведение опыта, подтвердившего теориюЭйнштейна. Теория Эйнштейна была выдвинута в 1905 году. Великий экспериментМилликена был проведен почти десять лет спустя. Двойное присуждениепремии означало успех одной из самых великих революций в областифизики.
Исаак Ньютонобогатил физику двумя теориями: первая касалась законов движениятел; согласно второй свет представлял собой скопище крошечных частицсветящейся материи. Первая теория Ньютон