Robert Andrews Millikan

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Robert Andrews Millikan
Robert A Millikan signature.jpg
Millikan im Jahre 1931

Robert Andrews Millikan (* 22. März 1868 in Morrison, Illinois; † 19. Dezember 1953 in San Marino bei Pasadena, Kalifornien) war ein US-amerikanischer Physiker.

Millikan erhielt 1923 den Nobelpreis für Physik für seine berühmten Öltröpfchen-Experimente (Millikan-Versuch), mit denen er die Elementarladung eines Elektrons ermittelte, sowie für seinen Beitrag zur Erforschung des photoelektrischen Effekts.

Biographie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Robert Andrews Millikan wurde 1868 als Sohn eines Geistlichen geboren. Nachdem er kurze Zeit als Gerichtsstenograph[1] gearbeitet hatte, begann er 1886 am Oberlin College (Ohio) zu studieren. Zunächst studierte er Mathematik und Griechisch, danach absolvierte er einen mehrwöchigen Physikkurs und betätigte sich nach seinem Abschlussexamen als Physiklehrer. 1895 promovierte er an der Columbia University mit einer Arbeit über die Polarisation des Lichtes, das von glühenden festen und flüssigen Oberflächen ausgeht. Anschließend ging er auf Anraten seines Doktorvaters für ein Jahr nach Deutschland, wo er an den Universitäten in Berlin und Göttingen bei den künftigen Nobelpreisträgern Max Planck und Walther Nernst seine Kenntnisse vertiefte. 1896 kehrte er in die USA zurück, wo er Assistent bei Albert A. Michelson und 1910 Professor für Physik an der University of Chicago wurde. Um 1898/99 arbeitete er dort auch mit Edna Carter zusammen.[2][3] In Chicago untersuchte er die Radioaktivität von Uran und die elektrischen Entladungen in Gasen.

1902 heiratete er Greta Blanchard. Mit ihr hatte er die drei Söhne Clark, Glenn und Max, die später ebenfalls angesehene Akademiker wurden.

1909 begann Millikan ein Forschungsprogramm zur Bestimmung der elektrischen Ladung von Elektronen. Zuerst benutzte er für seine Experimente die damals übliche Tröpfchenmethode, später die Öltröpfchen-Methode, die für die Bestimmung der Elementarladung besser geeignet war, weil sich Öltröpfchen im Vergleich zu Wassertröpfchen als viel stabiler erwiesen. Bei diesen Messungen gelang es ihm, die Einheit der kleinsten elektrischen Ladung zu bestimmen, die er mit „e“ bezeichnete. 1910 veröffentlichte er seine erste Arbeit über 38 Ladungsmessungen an Einzeltröpfchen, die auf großes Interesse, aber auch auf Kritik stieß. Um diese Einwände zu entkräften, veröffentlichte er drei Jahre später eine zweite Arbeit zur experimentellen Bestimmung der elektrischen Elementarladung e, deren Ergebnisse jedoch wiederum angezweifelt wurden (siehe unten). Im Jahre 1913 wurde er erster Preisträger des Comstock-Preis für Physik. 1914 wurde er in die American Academy of Arts and Sciences sowie die American Philosophical Society und 1915 in die National Academy of Sciences gewählt.

Während des Ersten Weltkrieges war Millikan zusammen mit George Ellery Hale in der Planung und Organisation des National Research Council tätig.[4]

Millikan stand der Lichtquantenhypothese, mit der Albert Einstein 1905 den photoelektrischen Effekt hatte deuten können, skeptisch gegenüber und wollte Einsteins Interpretation durch genauere Messungen prüfen. Entgegen seiner Erwartung zeigten seine Messungen in einem Gegenfeld mit überzeugender Präzision, dass Einsteins Gleichungen stimmen und es sich bei der darin auftretenden Konstante wirklich um das Plancksche Wirkungsquantum handelt.[5]

In seinem 1918 veröffentlichten Buch „Das Elektron“ behauptete Millikan, dass seine Messungen zur Elementarladung präziser als die der Konkurrenz seien, da die Werte nur sehr wenig streuten. Diese Arbeit wurde zur Grundlage seines späteren Ruhms und seiner Auszeichnung mit dem Nobelpreis im Jahre 1923.

Ab 1921 war er Chairman (Hauptverwalter) im Verwaltungsrat des California Institute of Technology (bis 1946) und Direktor des Norman Bridge Laboratoriums für Physik in Pasadena (Kalifornien). Hier begannen unter seiner Leitung umfangreiche Arbeiten über die kosmische Strahlung, die von Millikans Schüler Carl David Anderson mit großem Erfolg fortgesetzt wurden. Im Jahr 1922 verlieh ihm das American Institute of Electrical Engineers (AIEE) die Edison-Medaille. 1926 wurde er zum auswärtigen Mitglied der Göttinger Akademie der Wissenschaften[6] und 1932 zum Mitglied der Leopoldina gewählt.

In der Internationalen Kommission für geistige Zusammenarbeit, einem Gremium des Völkerbunds, vertrat er die USA, die dem Bund nicht angehörten.[7]

Bis er sich 1946 in den Ruhestand begab, nahm er noch verschiedene Stellen an anderen Universitäten an. Er schrieb zahlreiche Bücher, in denen er sich unter anderem mit Religion und Naturwissenschaft auseinandersetzte, sowie mehrere Lehrbücher.

Nach ihm ist der Mondkrater Millikan benannt.

Vorwürfe wissenschaftlichen Fehlverhaltens[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach Millikans Tod wurden Vorwürfe wissenschaftlichen Fehlverhaltens laut. 1978 stellte der Wissenschaftshistoriker Gerald Holton fest,[8] dass Millikan die Ergebnisse seiner Experimente zur Feststellung der Elementarladung von Elektronen geschönt hatte. Er hatte nicht, wie in seiner Arbeit von 1913 ausdrücklich betont, 28 aufeinanderfolgende Messungen publiziert, sondern unter allen Messdaten diejenigen ausgewählt, die seinen Erwartungen entsprachen, während die anderen nicht erwähnt wurden.[9] Durch diese Vorgehensweise hätte er die Vorwürfe seines schärfsten Kritikers, des österreichischen Physikers Felix Ehrenhaft, der ähnliche Messungen durchführte, jedoch sehr stark streuende Werte erhielt, entkräften können. Alle Versuche Ehrenhafts, die von Millikan durchgeführten präzisen Messungen zu wiederholen, misslangen, was dazu führte, dass Ehrenhaft sich von diesem Forschungsgebiet abwandte. Andererseits hatte Ehrenhaft viel zu kleine Werte der Elementarladung erhalten, teilweise mit Werten von einem Tausendstel. Seine Werte entsprachen also eher einer damals verbreiteten These einer kontinuierlichen Ladungsverteilung und nicht einer Quantisierung wie bei Millikan. In der sich ab etwa 1910 bis 1916 entspannenden Auseinandersetzung von Millikan mit Ehrenhaft (als Kampf um das Elektron bekannt) setzte sich schließlich Millikan durch. Die Auswertungsmethoden von Millikan sind von anderen Wissenschaftshistorikern wie Allan Franklin und David Goodstein verteidigt worden.[10][11]

1982 kamen die Aufzeichnungen von Millikan's Studenten Harvey Fletcher ans Licht, in denen er seinen wesentlichen Anteil am Öltröpfchen-Experiment darstellt. Er habe mit Millikan aber eine Abmachung getroffen, dass sein Name in der Veröffentlichung zum Millikan-Versuch weggelassen würde[12] und dafür Arbeiten zur Brownschen Bewegung allein unter seinem Namen erscheinen würde, so dass sie Grundlage seiner Doktorarbeit werden konnten (die ein summa cum laude erhielt).[13][14][15] Fletcher blickte auf die Vereinbarung ohne Bitterkeit zurück, da Millikan ihm zuvor die Aufnahme als Doktorand erst ermöglicht hatte, sie weiter befreundet blieben und Millikan ihm auch Jobs nach der Universität vermittelte.

Schriften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • . Laboratory course in physics for secondary schools, Boston: Ginn 1906
  • The Isolation of an Ion, a Precision Measurement of its Charge, and the Correction of Stokes’s Law, Physical Review, Series 1. Band 32, Nr. 4, April 1911, S. 349–397
  • On the Elementary Electrical Charge and the Avogadro Constant, Physical Review, Series 2, Band 2, Nr. 4, August 1913, S. 109–143
  • The Electron: Its Isolation and Measurements and the Determination of Some of its Properties., University of Chicago Press 1917
  • Practical Physics, Boston: Ginn 1922
  • The Autobiography of Robert A. Millikan, New York 1950

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Paul S. Epstein: Robert A. Millikan as physicist and teacher, Reviews of Modern Physics, Band 20, 1948, S. 10–25
  • Lee DuBridge, Paul S. Epstein: Robert Andrews Millikan, Biographical Memoirs Nat. Acad. Sci., Band 33, 1959, S. 241–282
  • Robert H. Kargon: The Conservative Mode: Robert A. Millikan and the Twentieth-Century Revolution in Physics, Isis, Band 68, 1977, S. 509–526.
  • Daniel Kevles: Millikan: Spokesman of Science in the Twenties, Engineering & Science, Band 32, April 1969, S. 17–22
  • Daniel Kevles: Robert A. Millikan, Scientific American, Band 240, Heft 1, 1979, S. 142–151.
  • Daniel J. Kevles: Millikan, Robert Andrews, in: Dictionary of Scientific Biography, Band 9, S. 395–400
  • Robert H. Kargon: The rise of Robert Millikan: portrait of a life in American science, Cornell University Press 1982
  • David Goodstein: In defense of Robert Andrews Millikan, Engineering and Science, 2000. Nr. 4, S. 30–38

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. After working for a short time as a court reporter, he entered Oberlin College (Ohio) in 1886.
  2. Edna Carter. In: Physics Today, 16, 8 (1963), S. 74, auf: scitation.org
  3. Misha Shifman: Standing Together In Troubled Times: Unpublished Letters Of Pauli, Einstein, Franck And Others. World Scientific, Hackensack, New Jersey, 2017, ISBN 978-981-320-100-2, S. 38.
  4. Johannes-Geert Hagmann: Wie sich die Physik Gehör verschaffte - Die amerikanischen Physiker engagierten sich im Ersten Weltkrieg mit "praktischer" Forschung. Physik Journal 14 (2015) Nr. 11, S. 43–46.
  5. R. Millikan: A Direct Photoelectric Determination of Planck's "h". In: Physical Review. 7, Nr. 3, März 1916, S. 355–388. doi:10.1103/PhysRev.7.355.
  6. Holger Krahnke: Die Mitglieder der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen 1751–2001 (= Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen, Philologisch-Historische Klasse. Folge 3, Bd. 246 = Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften in Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. Folge 3, Bd. 50). Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2001, ISBN 3-525-82516-1, S. 169.
  7. International Committee on Intellectual Cooperation. 1926, abgerufen am 24. März 2019.
  8. Holton, Subelectrons, Presuppositions and the Millikan-Ehrenhaft dispute, Historical Studies in the Physical Sciences, Band 9, 1978, S. 161–224
  9. Zankl: Nobelpreise. S. 24.
  10. Franklin, Millikan's oil drop experiments, The Chemical Educator, Band 2, 1997, Nr. 1, S. 1–14
  11. David Goodstein, In defense of Robert Andrews Millikan, Engineering & Science, Nr. 4, 2000, S. 30–38
  12. Gemeint war der Aufsatz Phys. Rev., Band 32, 1911, S. 349–397. Dort dankt er ausdrücklich Fletcher, who has most ably assisted me througout the whole of this investigation. Auch in seinem Buch The Electron von 1917 erwähnt er Fletcher mehrfach und beschreibt das Experiment zu dem Aufsatz von 1911 als gemeinsam.
  13. Harvey Fletcher, My work with Millikan on the oil-drop experiment, Physics Today, Juni 1982
  14. Michael F. Perry, Remembering the oil-drop experiment, Physics Today, Band 60, Nr. 5, 2007, S. 56–60. Perry ist der Urenkel von Fletcher und geht darauf ein, dass Millikan und Fletcher die Ereignisse in ihren Erinnerungen verschieden wiedergeben, was eine Beurteilung schwierig macht.
  15. Alexander Kohn: False Prophets. Oxford, 1986, S. 57–63.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Heinrich Zankl: Nobelpreise. Weinheim 2005.
  • Heinrich Zankl: Fälscher, Schwindler, Scharlatane. Weinheim 2003.
  • Robert Andrews Millikan. In : Nobelpreise. Brockhaus. Mannheim 2001, S. 236–237.
  • Alexander Kohn: False Prophets. Oxford 1986.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: Robert Andrews Millikan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien