(Strelno, Pruisen, 19 December 1852; ovl . Pasadena, Californië, 9 mei 1931)
physics, optics, metrology.Precisiemeting in de experimentele fysica was Michelson ‘ s levenslange passie. In 1907 werd hij de eerste Amerikaanse burger die een Nobelprijs in een van de wetenschappen won, zo geëerd “voor zijn precisie optische instrumenten en de spectroscopische en metrologische onderzoeken die daarmee werden uitgevoerd. Michelson mat de lichtsnelheid in 1878 als zijn eerste onderneming in seientific onderzoek, en hij keerde herhaaldelijk terug naar de experimentele bepaling van deze fundamentele constante in de volgende halve eeuw. Nooit helemaal tevreden met de precisie van eerdere metingen, hij ontwikkelde en maakte gebruik van meer geavanceerde technieken en instrumenten om de nauwkeurigheid van zijn waarnemingen te verhogen. Hij stierf, na een aantal slagen, tijdens een uitgebreide test van de snelheid van het licht in een echt gedeeltelijk vacuüm over een mijl lange koers in Irvine, Californië; maar de waarde later gepubliceerd door zijn collega ‘ s (299.774 ±11 km./ sec.) was waarschijnlijk minder nauwkeurig dan Michelson ‘ s eigen optische bepaling over een baan van tweeëntwintig mijl tussen de bergen in Zuid-Californië in 1924-1926 (299.796 ± 4 km./zien.).= = Levensloop = = Michelson emigreerde op vierjarige leeftijd met zijn ouders Samuel en Rosalie Michelson naar San Francisco via New York en Panama. De oudere Michelson werd een handelaar aan gold-rush mijnwerkers in Californië en later in Virginia City, Nevada, terwijl zijn zoon werd gestuurd na de zesde klas aan boord eerst met familieleden in San Francisco en vervolgens met Theodore Bradley, de directeur van Boys’ High School daar. Bradley lijkt de belangstelling van jonge Michelson voor wetenschap te hebben gewekt en zijn talenten in het laboratorium te hebben erkend en beloond. Op voorstel van Bradley nam Michelson deel aan een staatsaanstelling voor de U. S. Naval Academy.; maar toen drie BOV ‘ s voor de eerste plaats in het schoolexamen werden geplaatst en een andere werd aangesteld, besloot de jonge Michelson zijn zaak met een aanbevelingsbrief van zijn congreslid naar het Witte Huis te brengen. In 1869 reisde hij naar Washington, waar hij president Grant ontmoette en zijn benoeming kreeg in Annapolis.= = Carrière = = Michelson studeerde in 1873 af in de klas en ging op zee voor verschillende cruises voordat hij werd overgeplaatst naar de academie als instructeur in natuurwetenschappen. Op 10 April 1877 trouwde Michelson met Margaret Heminway uit een welvarende New Yorkse familie.; dit huwelijk duurde twintig jaar en bracht twee zonen en een dochter voort.Toen Michelson in 1878 natuurkunde doceerde, raakte hij geïnteresseerd in het verbeteren van Foucault ‘ s methode voor het meten van de lichtsnelheid terrestrisch. In juli 1878, met een gift van 2000 dollar van zijn schoonvader, kon Michelson het draaiende-spiegelapparaat verbeteren en zijn experiment—de vierde terrestrische meting van de lichtsnelheid-perfectioneren. Hij werd voorafgegaan door Fizeau, Foucault en Cornu. Simon Newcomb, superintendent van de nautische Almanak, raakte geïnteresseerd in zijn werk. Als gevolg hiervan werden zijn eerste wetenschappelijke mededelingen en papers gepubliceerd in 1878-1879, en hij begon samen te werken met Newcomb aan een door de overheid gesponsord project om de bepaling van de lichtsnelheid verder te verfijnen. Hij verkreeg een verlof om postdoctorale studie te doen in Europa in 1880-1882. Hij studeerde bij Helmholtz in Berlijn, bij Quincke in Heidelberg en bij Cornu, Mascart en Lippman in Parijs.In de winter van 1880-1881, toen hij in Helmholtz’ laboratorium werkte, bedacht Michelson een middel om een tweede-orde meting van Maxwell ‘ s suggestie uit te proberen om de relatieve beweging van de aarde te testen tegen de alomtegenwoordige, zij het hypothetische, luminifereuze ether. Op grond van het krediet dat Alexander Graham Bell hield in zijn verslag met de Berlijnse instrumentenmakers Schmidt en Haensch, ontwierp Michelson een apparaat genaamd een interferentiële refractometer, die hij vervolgens gebruikte om te testen op relatieve beweging, of een “ether-wind”, door het vergelijken van de snelheid van twee potloden van licht gespleten uit een enkele bundel en veroorzaakt om paden te doorkruisen loodrecht op elkaar op een basis die kan worden gedraaid tussen waarnemingen. Bij verschillende azimuths werd verwacht dat de gerecombineerde potloden die interferentiefranges vormen, langs een vaste markering zouden verschuiven en daardoor gegevens zouden geven waaruit de “absolute beweging” van de aarde kon worden berekend, ten opzichte van de ether of de “vaste” sterren, terwijl deze door de ruimte slingert. Dit eerste ether-drift experiment werd uitgeprobeerd in Berlijn, vervolgens in het Astrophysicalisches Observatorium in Potsdam, met teleurstellende nul resultaten. Het instrument zelf was verbazingwekkend gevoelig en veelzijdig; maar fouten in experimenteel ontwerp, opgemerkt door A. Potier en later door H. A. Lorentz, samen met de nulresultaten zelf en de theoretische moeilijkheden met betrekking tot wat bedoeld werd met “absolute snelheid”, leidde Michelson er later toe om het experiment als een mislukking te beschouwen. De hypothesen van A. J. Fresnel met betrekking tot een universele stationaire ether en van G. G. Stokes met betrekking tot astronomische aberratie werden dus in twijfel getrokken.
de undulatoire theorie van het licht, zoals algemeen aanvaard in de jaren 1880, ging simpelweg uit van een luminifereus medium. Deze “ether” moet intermoleculaire ruimten, van zowel transparante als ondoorzichtige materialen, alsook de interstellaire ruimte doordringen. Daarom moet het in rust of stationair zijn in het heelal en daarom een referentiekader bieden waarmee de snelheid van de aarde kan worden gemeten. Michelson ontkende moedig de validiteit van deze hypothese van een stationaire ether, maar hij hield altijd vast aan de behoefte aan een soort ether om de verschijnselen van de verspreiding van licht te verklaren. Ad-hochypothesen leken al snel nodig om te verklaren waarom er geen relatieve etherwind of relatieve beweging in Michehon ‘ s interferometer aan het aardoppervlak kon worden waargenomen. Deze merkwaardige puzzel wekte de interesse van Lorentz, W. Thomson (later Lord Kelvin), en FitzGerald, onder anderen.In 1881 nam Michelson ontslag en het jaar daarop ging hij naar de faculteit van de new Case School of Applied Science in Cleveland, Ohio. Daar zette hij een verbeterd apparaat op, waarmee hij de lichtsnelheid van Simon Newcomb kon controleren en verschillende gekleurde lichten kon testen op brekingsindexen in verschillende media. In 1885 begon Michclson een samenwerkingsproject met Edward W. Morley van Western Reserve, een senior experimentalist (en vooral een chemicus) met een uitgebreid laboratorium. Hun eerste poging, ondernomen op voorstel van W. Thomson, en van Rayleigh en Gibbs, was om het Fizeau-experiment, dat in 1859 werd gerapporteerd, te verifiëren dat Fresnel ‘ s luchtweerstandscoëfficiënt had bevestigd door de schijnbare lichtsnelheden te vergelijken die zich met en tegen een waterstroom bewogen. Dit “ether-drag” – experiment werkte goed en bevestigde de veronderstellingen van Fresnel, Maxwell, Stokes en Rayleigh betreffende astronomische aberratie en een allesdoordringend immaterieel luminifereus medium.Michelson en Morley ontwierpen vervolgens het 1881 ether-drift experiment om de baanlengte bijna tienvoudig te vergroten en de wrijving van de rotatie te verminderen door een zandsteenplaat op een kwiklager te laten drijven. Gedurende vijf dagen in juli 1887 voerden Michelson en Morley hun test uit voor de relatieve beweging van de aarde in een baan tegen een stationaire ether. Hun resultaten waren nul en zo ontmoedigend dat ze elke poging om door te gaan met de tests die ze in de volgende herfst, winter en lente. De gevoeligheid die ze hadden bereikt met deze nieuwe interferometer, ongeveer een vierde deel van een miljard, was echter zijn eigen beloning, en beide vernieuwers begonnen te denken aan andere toepassingen voor dergelijke instrumenten. Hoewel de onderzoekers snel hun teleurstelling vergaten, maakten theoretici, en met name FitzGerald, Larmor, Lorentz en Poincaré, veel van hun falen om randverschuivingen te vinden en Fresnel en Stokes ‘ golftheorie van licht te bevestigen.Michelson accepteerde in 1889 een aanbod om te verhuizen naar de New Clark University in Worcester, Massachusetts. Tegelijkertijd begon hij een monumentaal metrologisch project uit te voeren dat hij en Morley voor ogen hadden om experimenteel de lengte van de internationale meterbalk in Sèvres te bepalen in termen van golflengten van cadmiumlicht. Door zijn refractometer aan te passen als een comparator voor lengtes die door spectroscopie en interferometrische technieken konden worden gereduceerd tot niet-materiële lengten, vond Michelson in 1892-1893 dat de Parijse meterstang gelijk was aan 1.553.163, 5 golflengten van de rode cadmiumlijn. Het succes en de precisie van dit project waren zo elegant dat Michelson internationaal beroemd werd.In 1893 verhuisde Michelson naar de new University Of Chicago om daar het departement natuurkunde te leiden. Daar begon hij zijn interesse in astrofysische spectroscopie te ontwikkelen. Diffractieroosters, een nieuwe harmonische analysator, en de echelon spectroscoop, evenals een grootschalige verticale interferometer, werden ontworpen en gebouwd voor Michelson rond de eeuwwisseling. Hij werd duidelijk erkend als een van de belangrijkste experimentele fysici van het land en werd uitgenodigd om de Lowell lezingen te geven aan Harvard in 1899, later gepubliceerd als Light Waves and Their Uses (Chicago, 1903). Ook in 1899 hertrouwde Michelson, nadat hij gescheiden was, en nam als zijn tweede vrouw Edna Stanton, die hem drie dochters baarde.Toen Einsteins drie beroemde verhandelingen van 1905 verschenen, een van uhich, die de speciale relativiteitstheorie inluidde door afstand te doen van het idee van een ether en door de lichtsnelheid tot een absolute constante te verheffen, was Michelson veel te druk met eerdere verplichtingen en met het ontvangen van eer om veel aandacht te besteden.De relatie tussen Michelsons experimentele werk en Einsteins relativiteitstheorieën is complex en historisch indirect. Maar de invloed van zijn ether-drift tests op Lorentz, FitzGerald, Poincaré, W. Thomson, Lodge, Larmor en andere theoretici rond 1900 is minder problematisch en vrij direct. Hoewel wetenschappers nog steeds discussiëren over de rol van zijn klassieke ether-drift experiment, sprak Michelson zelf in zijn laatste jaren nog steeds van “de geliefde oude ether (die nu verlaten is, hoewel ik er persoonlijk nog een beetje aan vastklamp). Hij adviseerde in 1927 in zijn laatste boek dat de relativiteitstheorie een “genereuze acceptatie” kreeg, hoewel hij persoonlijk sceptisch bleef.Van 1901 tot 1903 was hij voorzitter van de American Physical Society en in 1907 ontving hij naast de Nobelprijs ook de Copley Medal van de Royal Society (Londen). In totaal, tijdens zijn halve eeuw als een actieve wetenschapper werd hij verkozen tot erelidmaatschap in meer dan vijfentwintig verenigingen, kreeg elf eredoctoraten, en ontving zeventien medailles. In 1910-1911 was hij voorzitter van de American Association for the Advancement of Science en van 1923 tot 1927 was hij voorzitter van de National Academy of Sciences.Tijdens de Eerste Wereldoorlog keerde Michelson terug naar de marine als 65-jarige reserveofficier. Hij hielp een optische afstandsmeter te perfectioneren en toonde toleranties voor onvolkomenheden in gestreepte optische glazen. Na de oorlog maakte de Eddington eclipse expeditie van 1919 Einstein en relativiteitstheorie bijna synoniem met esoterische moderne wetenschap. Hoewel de legende de rol van het Michelson-Morley-experiment sterk heeft opgeblazen in het verschaffen van de basis voor Einsteins eerste werk over het relativiteitsprincipe dat wordt toegepast op de elektrodynamica, bleek Michelson ‘ s bevestiging van de lichtsnelheid als een virtuele constante in feite even belangrijk voor de speciale als voor de Algemene relativiteitstheorieën.Begin jaren ‘ 20 bracht Michelson meer tijd door in Californië op Mt. Wilson, in Pasadena, en aan het California Institute of Technology. Naast lesgeven, was zijn belangrijkste werk voor bijna een decennium het perfectioneren van regerende motoren voor de productie van betere diffractie roosters. Maar de administratieve taken aan de Universiteit van Chicago drukten ook zwaar op hem. In Zuid-Californië, hij kon werken en spelen in verschillende goed uitgeruste laboratoria en ook genieten van zijn interesse in tennis, biljart, schaken, en aquarel schilderen. Testen voor de stijfheid van de aarde (of aardgetijde-experimenten) werden gevolgd door werk met H. G. Gale voor een uitgebreide test in de buurt van Chicago Voor het effect van de rotatie van de aarde op de snelheid van het licht. Andere studies naar de toepassing van interferentiemethoden op astronomische problemen leidden tot de bouw in 1920 van de beroemde stellaire interferometer op de 100-inch telescoop van Hooker, die de verbazingwekkende hoekdiameter van α Orionis (Belelgeuse) meet, die een schijf bleek te hebben met een boog van 0,047″, of ongeveer 240 miljoen mijl in diameter. Nog andere tests en een geodetisch onderzoek onder Michelson ‘ s Supervisie in Zuid-Californië maakten de weg vrij voor een meting van de lichtsnelheid tussen bergtoppen. De Mt. Wilson naar de San Jacinto Mountains meting (tachtig-twee mijl) werd tot zinken gebracht als gevolg van smog in 1925; de Mt. Wilson naar Mt. San Antonio meting (tweeëntwintig mijl) werd voltooid in 1926, en de waarde blijft een van de beste optische Bepalingen ooit gemaakt.George Ellery Hale, directeur van het Mt. Wilson Observatory, had uitgenodigd om Zuid-Californië Michelson ‘ s vriend en opvolger bij Case, Dayton C. Miller, die met Morley had gewerkt aan andere ether-drift tests in 1900-1906 en had bereikt eminentie in akoestiek. Miller moest het originele Michelson-Morley experiment perfectioneren voor alle seizoenen en op een hoogte van 6.000 voet. Na vele wisselvalligheden deed hij dat in 1925-1926 en, tot ontsteltenis of vreugde van een verdeeld beroep, kondigde Miller in zijn afscheidsrede als president van de Amerikaanse Phvsieal Society aan dat hij eindelijk de absolute snelheid van het zonnestelsel had gevonden: ongeveer 200 km.richting het hoofd van de constellatie Draco. Deze uitdaging spoorde Michelson aan om opnieuw ether-drift testen te doen. In samenwerking met F. G. Pease en F. Pearson, verschillende zeer uitgebreide interferometers werden gebouwd en gebruikt kort van 1926 tot 1928, maar weinig resultaat. Noch Michelson, noch zijn team-noch enige andere experimentalisten later in de jaren ’20-waren in staat om Miller’ s lichte maar positieve resultaten te bevestigen; en dus stond Einstein grotendeels geverifieerd op het gezag van Michelson ‘ s herhaalde woord.Michelsons tweede boek, Studies in Optics, werd gepubliceerd in 1927, het jaar voordat de Optical Society of America haar jaarlijkse bijeenkomst aan hem wijdde op de vijftigste verjaardag van zijn wetenschappelijke carrière. Michelson gebruikte “lichtgolven als Meetstaven voor het geluid van het oneindige en het Infinitesimaal” als de titel van een van zijn laatste artikelen. Toen hij in 1931 overleed, geloofde hij nauwelijks minder in de golftheorie van licht en de bijbehorende ether. Hoewel hij Einstein met weinig reserves steunde, was hij zeker in de wetenschap dat hij inderdaad de aard van het licht had geklonken en zijn veld zowel oneindig als oneindig klein had gevonden.
bibliografie
I. originele werken. Michelson ‘ s boeken zijn Light Waves and Their Uses (Chicago, 1903); en Studies in Optics (Chicago, 1927). Vertalingen en 78 artikelen zijn opgenomen in Harvey B. Lemon, “Albert Abraham Michelson: The Man and the Man of Science,” in American Physics Teacher, 4 (Feb. 1936), 1–11.MS en memorabilia zijn wijd verspreid, maar de beste collectie is in handen van het Michelson Laboratory, Naval Weapons Center, China Lake, Californië. Zie D. Theodore McAllister, “Collecting Archives for the Hisiory of Science,” in American Archivist, 32 (Oct. 1969), 327-332; en Albert Abraham Michelson: de man die een wereld leerde te meten, publicatie van het Michelson Museum, no. 3(China Lake, Calif., 1970). Zie ook holdings of the Bohr Library, American Institute of Physics, Center for History and Philosophy of Phvsics, 335 East 45th Street, New York, N. Y. 10017.
II. secundaire literatuur. Zie Bernard Jaffe, Michelson and the Speed of Light, Science Study series (Garden City, N. Y., 1960); Dorothy Michelson Livingston, “Michelson in the Navy; the Navy in Michelson,” in Proceedings of the United States Naval Institute, 95 , no. 6 (juni 1969), 72-79, een verzameling van papieren en memorabilia die de basis vormt voor een biografie van haar vader, de meester van het licht (New York, 1973); Robert A. Millikan, “Albert A. Michelson,” in biografische memoires. Sational Academy of Sciences, 19, no. 4 (1938), 120-147; “Proceedings of the Michelson Meeting of the Optical Society of America,” in Journal of the Optical Society of America, 18, no. 3 (Mar. 1929), 143-286; Robert S. Shankland, “Albert A. Michelson at Case,” in American Journal of Physics, 17 (Nov. 1949), 487-490; en Loyd S. Swenson, Jr., de etherische Aether: A History of the Michelson-Morley-Miller Aether-Drift Experiments 1880-1930 (Austin, Tex., 1972); Gerald Holton, ” Einstein, Michelson, and the ‘Crucial Experiment, ‘” in Isis, 60, No. 202 (zomer 1969), 133-197; Jean M. Bennett, et al., “Albert Michelson, Dean of American Optics-Life, Contributions to Science, and Influence on Modern-Day Physics,” samen met Robert S. Shankland, “Michelsoi’ s Role in the Development of Relativity, ” in Applied Optics, 12, no.10 (Oet. 1973), 2287 en 2253; Loyd S. Swenson, Jr., “The Michelson-Morley-Miller Experiments Before and After 1905,” in Journal for the History of Astronomy, 1 , no. 1 (1970), 56-78.
Loyd S. Swenson, Jr.