(f. Strelno, Preussen , 19 .December 1852; d. Pasadena, Californien, 9. maj 1931)
fysik, optik, metrologi.
præcisionsmåling i eksperimentel fysik var Michelsons livslange lidenskab. I 1907 blev han den første amerikanske statsborger, der vandt en Nobelpris i en af videnskaberne, idet han blev så hædret “for sine præcisionsoptiske instrumenter og de spektroskopiske og metrologiske undersøgelser, der blev udført hermed.”Michelson målte lysets hastighed i 1878 som sin første satsning på videnskabelig forskning, og han vendte gentagne gange tilbage til den eksperimentelle bestemmelse af denne grundlæggende konstant i løbet af det næste halve århundrede. Aldrig helt tilfreds med præcisionen af tidligere målinger udviklede han og udnyttede mere avancerede teknikker og værktøjer til at øge nøjagtigheden af sine observationer. Han døde, efter flere slag, under en udførlig test af lysets hastighed i et ægte delvis vakuum over en kilometer lang bane i Irvine, Californien; men værdien senere offentliggjort af hans kolleger (299,774 kursiv 11 km./ sec.) var sandsynligvis mindre præcis end Michelsons egen optiske bestemmelse over en toogtyve mils bane mellem bjerge i det sydlige Californien i løbet af 1924-1926 (299.796 4 km./se.).
født af forældre med beskedne midler i omstridt område mellem Preussen og Polen, Michelson i en alder af fire emigrerede med sine forældre, Samuel og Rosalie Michelson, til San Francisco via Ny York og Panama. Den ældste Michelson blev en købmand til guld-rush minearbejdere i Californien og senere i Virginia City, Nevada, mens hans søn blev sendt efter sjette klasse til bord først med slægtninge i San Francisco og derefter med Theodore Bradley, rektor for Boys’ High School der. Bradley synes at have vakt unge Michelsons interesse for videnskab og at have anerkendt og belønnet sine talenter i laboratoriet. På Bradleys forslag konkurrerede Michelson om en statsudnævnelse til US Naval Academy; men da tre Bov ‘ er bundet til førstepladsen i den skolastiske undersøgelse, og en anden blev udnævnt, besluttede unge Michelson at tage sin sag med et anbefalingsbrev fra sin kongresmedlem til Det Hvide Hus. I 1869 rejste han til USA, så præsident Grant og fik sin udnævnelse til Annapolis.
efter eksamen i klassen 1873 gik Michelson til sea lor flere krydstogter, før han blev tildelt akademiet som instruktør i fysiske videnskaber. Den 10. April 1877 giftede Michelson sig med Margaret; dette ægteskab varede tyve år og producerede to sønner og en datter.
mens han underviste i fysik i 1878, blev Michelson interesseret i at forbedre Foucaults metode til måling af lysets hastighed terrestrisk. I Juli 1878, med en gave på $2.000 fra sin svigerfar, var Michelson i stand til at forbedre det roterende spejlapparat og perfektionere sit eksperiment-den fjerde jordbaserede måling af lysets hastighed. Han blev efterfulgt af Foucaultog Cornu. Simon Nykommerb, superintendent for Nautical Almanac Office, blev interesseret i sit arbejde. Som følge heraf blev hans første videnskabelige meddelelser og papirer offentliggjort i 1878-1879, og han begyndte at samarbejde med nykommeren om et statsstøttet projekt for yderligere at forfine bestemmelsen af lysets hastighed. Han opnåede en orlov til at gøre postgraduate studier i Europa i løbet af 1880-1882. Han studerede hos Helmholt i Berlin, hos Heidelberg og hos Cornu, Mascart og Lippman i Paris.
i vinteren 1880-1881, mens han arbejdede i Helmholts laboratorium, tænkte Michelson på et middel til at prøve en andenordens måling af Maksels forslag til at teste jordens relative bevægelse mod den allestedsnærværende, hvis hypotetiske, lysende æter. På baggrund af den kredit, som Aleksandr Graham Bell fastholdt i sin konto hos Berlin-instrumentproducenterne Schmidt og Haensch, designede Michelson et apparat kaldet et interferensmæssigt refraktometer, som han derefter brugte til at teste for relativ bevægelse eller en “æter-vind” ved at sammenligne hastigheden af to blyanter af lys, der er delt fra en enkelt stråle og forårsaget at krydse stier vinkelret på hinanden på en base, der kunne drejes mellem observationer. Ved forskellige asimuths forventedes det, at de rekombinerede blyanter, der danner interferenskanter, ville skifte forbi et fiducialt mærke og derved give data, hvorfra jordens “absolutte bevægelse” kunne beregnes med hensyn til æteren eller de “faste” stjerner, når det kaster gennem rummet. Dette første ether-drift-eksperiment blev forsøgt i Berlin, derefter ved Astrophysicalisches Observatorium i Potsdam, med skuffende nulresultater. Selve instrumentet var utroligt følsomt og alsidigt; men fejl i eksperimentelt design, påpeget af A. Potier og senere af H. A. Sammen med selve nullresultaterne og de teoretiske vanskeligheder med hensyn til, hvad der menes med “absolut hastighed”, fik Michelson senere Michelson til at betragte eksperimentet som en fiasko. Hypoteserne fra A. J. Fresnel vedrørende en universel stationær ether og af G. G. Stokes vedrørende astronomisk aberration blev således sat i tvivl.
den bølgende teori om lys som almindeligt accepteret i 1880 ‘ erne antog simpelthen et lysende medium. Denne” æter ” skal gennemtrænge intermolekylære rum af både gennemsigtige og uigennemsigtige materialer såvel som interstellært rum. Derfor skal det være i hvile eller stationært i universet og derfor give en referenceramme til måling af jordens hastighed. Michelson benægtede dristigt gyldigheden af denne hypotese om en stationær ether, men han fastholdt altid behovet for en slags ether for at forklare fænomenerne for udbredelse af lys. Ad hoc-hypoteser syntes snart nødvendige for at forklare, hvorfor ingen relativ ethervind eller relativ bevægelse syntes at være påviselig i Michehons interferometer på jordens overflade. Dette nysgerrige puslespil vakte Lorentses interesse, V. Thomson (senere Lord Kelvin), blandt andre.
i 1881 trak Michelson sig tilbage fra aktiv tjeneste, og det næste år sluttede han sig til fakultetet for den nye Case School of Applied Science i Cleveland, Ohio. Der oprettede han forbedrede apparater, der hjalp med at kontrollere Simon nykommers hastighedsmålinger og teste forskellige farvede lys for brydningsindekser i forskellige medier. I 1885 startede Michclson et samarbejdsprojekt med Morley fra den vestlige Reserve, en senior eksperimentalist (og primært en kemiker) med et udførligt laboratorium. Deres første indsats, der blev udført efter forslag fra Thomson og Rayleigh og Gibbs, var at verificere Phiseau-eksperimentet, rapporteret i 1859, der angiveligt havde bekræftet Fresnels trækkoefficient ved at sammenligne de tilsyneladende hastigheder af lys, der bevæger sig med og mod en strøm af vand. Dette” æter-træk ” – eksperiment fungerede godt og bekræftede formodningerne fra Fresnel, Stokes og Rayleigh om astronomisk aberration og et altgennemtrængende immaterielt lysende medium.
Michelson og Morley redesignede derefter ether-drift-eksperimentet fra 1881 for at øge Stiens længde næsten ti gange og for at reducere friktion af rotation ved at flyde en sandstenplade på et kviksølvleje. I løbet af fem dage i juli 1887 udførte Michelson og Morley deres test for jordens relative bevægelse i kredsløb mod en stationær ether. Deres resultater var nul og så nedslående, at de opgav enhver indsats for at fortsætte med de test, de havde til hensigt i det følgende efterår, vinter og forår. Den følsomhed, de havde opnået med dette nye interferometer, omkring en fjerdedel af en milliard, var imidlertid dens egen belønning; og begge innovatører begyndte at tænke på andre anvendelser til sådanne instrumenter. Selvom eksperimenterne hurtigt glemte deres skuffelse, gjorde teoretikere, og især Fitsgerald, Larmor, Lorentsog Poincar Kris, meget af deres manglende evne til at finde frynseskift og bekræfte Fresnel og Stokes bølgeteori om lys.
Michelson accepterede et tilbud i 1889 om at flytte til det nye Clark University i Massachusetts. Samtidig begyndte han at gennemføre et monumentalt metrologisk projekt, som han og Morley havde forestillet sig for eksperimentelt at bestemme længden af den internationale målerstang ved S. Tilpasning af sit refraktometer som komparator for længder, der kunne reduceres gennem spektroskopi og interferometriske teknikker til ikke-materielle længdestandarder, Michelson fandt i 1892-1893, at Paris meter bar var lig med 1.553.163, 5 bølgelængder af den røde cadmiumlinie. Så elegant var succesen og præcisionen af dette projekt, at Michelson blev internationalt berømt.
i 1893 flyttede Michelson til det nye University of Chicago for at lede sin afdeling for Fysik. Der begyndte han at udvikle sine interesser i astrofysisk spektroskopi. Diffraktionsriste, en ny harmonisk analysator og Echelon-spektroskopet samt et stort lodret interferometer blev designet af og bygget til Michelson omkring århundredeskiftet. Han blev klart anerkendt som en af nationens førende eksperimentelle fysikere og blev inviteret til at holde foredrag på Harvard i 1899, senere udgivet som lysbølger og deres anvendelser (Chicago, 1903). Også i 1899 giftede Michelson sig igen efter at have været skilt og tog som sin anden kone Edna Stanton, der fødte ham tre døtre.
da Einsteins tre berømte papirer fra 1905 dukkede op, indviede en af uhich den specielle relativitetsteori ved at dispensere med ideen om en ether og ved at hæve lysets hastighed til en absolut konstant, Michelson var alt for travlt med tidligere forpligtelser og med at modtage hædersbevisninger til at være meget opmærksom.
forholdet mellem Michelsons eksperimentelle arbejde og Einsteins relativitetsteorier er komplekst og historisk indirekte. Men indflydelsen af hans æter-drift test på Lorentse, Fitsgerald, Poincar Christ, V. Thomson, Lodge, Larmor og andre teoretikere omkring 1900 er mindre problematiske og ret direkte. Selvom lærde fortsætter med at diskutere rollen som hans klassiske ether-drift-eksperiment, talte Michelson selv i sine sidste år stadig om “den elskede gamle ether (som nu er forladt, selvom jeg personligt stadig klæber lidt til det).”Han rådede i 1927 i sin sidste bog om, at relativitetsteori blev tildelt en “generøs accept”, skønt han forblev personligt skeptisk.
fra 1901 til 1903 havde han fungeret som præsident for American Physical Society, og i 1907 modtog han Copley-medaljen fra Royal Society (London) ud over Nobelprisen. I alt blev han i løbet af sit halve århundrede som aktiv videnskabsmand valgt til æresmedlemskab i mere end femogtyve samfund, blev tildelt elleve æresgrader og modtog sytten medaljer. I 1910-1911 fungerede han som præsident for American Association for Advancement of Science, og fra 1923 til 1927 præsiderede han over National Academy of Sciences.
under Første Verdenskrig vendte Michelson tilbage til flåden som en femogtres år gammel Reserveofficer. Han hjalp med at perfektionere en optisk afstandsmåler og demonstrerede tolerancer for ufuldkommenheder i stribede optiske briller. Efter krigen gjorde Eddington eclipse-ekspeditionen i 1919 Einstein og relativitetsteori næsten synonymt med esoterisk moderne videnskab. Selvom legenden meget har oppustet rollen som Michelson-Morley-eksperimentet i angiveligt at give grundlaget for Einsteins første arbejde med relativitetsprincippet anvendt på elektrodynamik, viste Michelsons bekræftelser af lysets hastighed som en virtuel konstant faktisk sig at være lige så vigtige for den specielle og for de generelle relativitetsteorier.
tidligt i 1920 ‘ erne begyndte Michelson at tilbringe mere tid i Californien på Mt. I Pasadena og ved California Institute of Technology. Udover undervisning havde hans hovedarbejde i næsten et årti været at perfektionere herskende motorer til produktion af bedre diffraktionsgitter. Men administrative opgaver ved University of Chicago vejede også tungt på ham. I det sydlige Californien kunne han arbejde og spille i flere veludstyrede laboratorier og også forkæle sin interesse for tennis, billard, skak og akvarelmaleri. Test for jordens stivhed (eller jordvande eksperimenter) blev efterfulgt af arbejde med H. G. Gale mod en udførlig test nær Chicago for effekten af Jordens rotation på lysets hastighed. Andre undersøgelser af anvendelsen af interferensmetoder til astronomiske problemer førte til opførelsen i 1920 af det berømte stjerneinterferometer på Hooker 100-tommer teleskop, der målte den fantastiske vinkeldiameter på Kurt Orionis (Belelgeuse), som viste sig at have en disk, der subtenderer 0,047″ bue eller cirka 240 millioner miles i diameter. Endnu andre tests og en geodetisk undersøgelse under Michelsons tilsyn i det sydlige Californien forberedte vejen for en måling af lysets hastighed mellem bjergtoppe. Mt. Toogfirs miles) blev sænket på grund af smog i 1925; Mt. Til Mt. San Antonio måling (toogtyve miles) blev afsluttet i 1926, og værdien er fortsat en af de bedste optiske bestemmelser, der nogensinde er foretaget.
i mellemtiden George Ellery Hale, direktør for Mt. Michelsons ven og efterfølger i Case, Dayton C. Miller, der havde arbejdet med Morley på andre ether-drift tests i 1900-1906 og havde opnået eminence i akustik. Miller skulle perfektionere det originale Michelson-Morley-eksperiment i alle sæsoner og i en højde på 6.000 fod. Efter mange omskiftelser gjorde han det i 1925-1926, og til bestyrtelse eller glæde for et delt erhverv meddelte Miller i sin tilbagetrækningstale som præsident for American Phvsieal Society, at han endelig havde fundet solsystemets absolutte hastighed: omkring 200 km./ sek. mod hovedet af stjernebilledet Draco! Denne udfordring ansporede Michelson til at tage ether-drift test igen. I samarbejde med F. G. Pease og F. Pearson, flere meget detaljerede interferometre blev bygget og betjent kort fra 1926 til 1928, men til ringe nytte. Hverken Michelson eller hans team—eller nogen andre eksperimentalister senere i 1920 ‘ erne—var i stand til at bekræfte Millers små, men positive resultater; og så Einstein stod stort set verificeret på autoriteten af Michelsons gentog ord.
Michelsons anden bog, Studies in Optics, blev udgivet i 1927, året før Optical Society of America dedikerede sit årlige møde til ham på halvtredsårsdagen for hans videnskabelige karriere. Michelson havde brugt “lysbølger som Målestænger til at lyde det uendelige og det uendelige” som titlen på et af hans sidste papirer. Da han døde i 1931, var han næppe mindre troende på bølgeteorien om lys og dens samtidige ether. Selvom han støttede Einstein med få forbehold, var han sikker i den viden, at han faktisk havde lød lysets natur og fundet sit felt både uendeligt og uendeligt.
bibliografi
I. originale værker. Michelsons bøger er lysbølger og deres anvendelser (Chicago, 1903); og studier i optik (Chicago, 1927). Oversættelser og 78 artikler er opført i Harvey B. Lemon, “Albert Abraham Michelson: manden og videnskabens mand”, i amerikansk fysiklærer, 4 (Feb. 1936), 1–11.
MS og memorabilia materiale er bredt spredt, men den bedste samling er i besiddelse af Michelson Laboratory, Naval våben Center, China Lake, Californien. Se D. Theodore McAllister,” indsamling af arkiver til videnskabens Hisiory”, i amerikansk Arkivar, 32 (okt. 1969), 327-332; og Albert Abraham Michelson: manden, der lærte en verden at måle, offentliggørelse af Michelson Museum, no. 3(China Lake, Californien., 1970). Se også beholdninger af Bohr-biblioteket, American Institute of Physics, Center for Historie og filosofi for Phvsics, 335 East 45Th Street, Ny York, NY 10017.
II. sekundær litteratur. Se Bernard Jaffe, Michelson og lysets hastighed, Science Study series (Garden City, N. Y., 1960); Dorothy Michelson Livingston, “Michelson i flåden; flåden i Michelson,” i Proceedings of the United States Naval Institute, 95 , nr. 6 (juni 1969), 72-79, en samling papirer og memorabilia, der danner grundlaget for en biografi om hendes far, lysets mester (Ny York, 1973); Robert A. Millikan, “Albert A. Michelson,” i biografiske erindringer. Sational Academy of Sciences, 19, no. 4 (1938), 120-147; “Proceedings of the Michelson Meeting of the Optical Society of America”, i Journal of the Optical Society of America, 18 , no.3 (Mar. 1929), 143-286; Robert S. Shankland, “Albert A. Michelson at Case”, i American Journal of Physics, 17 (Nov. 1949), 487-490; og Loyd S. Svenson, Jr., den æteriske æter: En historie om Michelson-Morley-Miller Aether-Drift eksperimenter 1880-1930 (Austin, tekst., 1972); Gerald Holton, “Einstein, Michelson og det’ afgørende eksperiment ‘” i Isis, 60 , nr. 202 (sommer 1969), 133-197; Jean M. Bennett, et al., “Albert Michelson, dekan for amerikansk optik-liv, Bidrag til videnskab og indflydelse på nutidens fysik” sammen med Robert S. Shankland, “Michelsoi’ s rolle i udviklingen af relativitet” i Applied Optics, 12, no. 10 (Oet. 1973), 2287 og 2253; Loyd S., “Michelson-Morley-Miller eksperimenterer før og efter 1905,” i Journal for astronomiens historie, 1 , nr. 1 (1970), 56-78.
Loyd S. Svenson, Jr.