(ur. Strelno , Prusy, 19 grudnia 1852; zm. ? Pasadena, Kalifornia, 9 maja 1931)
fizyka, Optyka, metrologia.
precyzyjny pomiar w fizyce Doświadczalnej był życiową pasją Michelsona. W 1907 roku został pierwszym obywatelem amerykańskim, który otrzymał Nagrodę Nobla w jednej z nauk, będąc tak uhonorowanym „za swoje precyzyjne przyrządy optyczne oraz przeprowadzone tam badania spektroskopowe i metrologiczne.”Michelson zmierzył prędkość światła w 1878 r.jako pierwsze przedsięwzięcie w badania naukowe i wielokrotnie powracał do eksperymentalnego wyznaczania tej fundamentalnej stałej w ciągu następnego pół wieku. Nigdy nie do końca zadowolony z precyzji poprzednich pomiarów, opracował i wykorzystał bardziej zaawansowane techniki i narzędzia, aby zwiększyć dokładność swoich obserwacji. Zmarł, po kilku udarach, podczas skomplikowanego testu prędkości światła w prawdziwej częściowej próżni na kilometrowym kursie w Irvine w Kalifornii; jednak wartość opublikowaną później przez jego kolegów (299,774 ±11 km./ sek.) był prawdopodobnie mniej precyzyjny niż własne oznaczenie optyczne Michelsona na 22-milowym biegu między górami w południowej Kalifornii w latach 1924-1926 (299,796 ± 4 km.widzisz.).
urodzony w rodzinie o skromnych środkach na spornym terytorium między Prusami a Polską, Michelson w wieku czterech lat wyemigrował wraz z rodzicami, Samuelem i Rosalie Michelson, do San Francisco przez Nowy Jork i Panamę. Starszy Michelson został kupcem górników z gorączką złota w Kalifornii, a później w Virginia City w Nevadzie, podczas gdy jego syn został wysłany po szóstej klasie, aby wsiąść najpierw do krewnych w San Francisco, a następnie do Theodore Bradley, dyrektora tamtejszej szkoły średniej dla chłopców. Wydaje się, że Bradley wzbudził zainteresowanie młodego Michelsona nauką oraz uznał i nagrodził jego talenty w laboratorium. Za sugestią Bradleya Michelson rywalizował o powołanie do Akademii Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych; ale kiedy trzy bovs zremisowali o pierwsze miejsce w szkolnym egzaminie i kolejny został mianowany, Młody Michelson postanowił zabrać swoją sprawę, z listem polecającym od swojego kongresmena, do Białego Domu. W 1869 udał się do Waszyngtonu, spotkał się z prezydentem Grantem i uzyskał nominację do Annapolis.
po ukończeniu studiów w 1873 roku, Michelson udał się na kilka rejsów morskich, zanim został przeniesiony do Akademii jako instruktor nauk fizycznych. 10 kwietnia 1877 roku Michelson poślubił Margaret Heminway z zamożnej nowojorskiej rodziny; małżeństwo to trwało dwadzieścia lat i doczekało się dwóch synów i córki.
ucząc fizyki w 1878 roku, Michelson zainteresował się udoskonaleniem metody Foucaulta do pomiaru prędkości światła. W lipcu 1878 roku, za pomocą prezentu od teścia o wartości 2000 dolarów, Michelson był w stanie ulepszyć aparat lustrzany i udoskonalić swój eksperyment-czwarty ziemski pomiar prędkości światła. Wyprzedzili go Fizeau, Foucault i Cornu. Simon Newcomb, Kierownik Biura Almanachu Żeglarskiego, zainteresował się jego pracą. W rezultacie jego pierwsze uwagi naukowe i artykuły zostały opublikowane w latach 1878-1879 i zaczął współpracować z Newcomb nad sponsorowanym przez rząd projektem w celu dalszego udoskonalenia określania prędkości światła. W latach 1880-1882 uzyskał urlop na studia podyplomowe w Europie. Studiował u Helmholtza w Berlinie, u Quinckego w Heidelbergu oraz u Cornu, Mascarta i Lippmana w Paryżu.
zimą 1880-1881, podczas pracy w laboratorium Helmholtza, Michelson wymyślił sposób, aby spróbować pomiaru drugiego rzędu sugestii Maxwella do badania względnego ruchu ziemi w stosunku do wszechobecnego, jeśli hipotetycznego, jasnego eteru. Korzystając z kredytu, który Alexander Graham Bell utrzymywał w swoim koncie z berlińskimi producentami instrumentów Schmidtem i Haenschem, Michelson zaprojektował urządzenie zwane refraktometrem interferencyjnym, którego następnie użył do badania ruchu względnego lub „wiatru eterowego”, porównując prędkość dwóch ołówków światła rozdzielonych od Pojedynczej Wiązki i powodujących przemierzanie ścieżek pod kątem prostym względem siebie na podstawie, którą można obracać między obserwacjami. W różnych azymutach spodziewano się, że rekombinowane ołówki tworzące frędzle interferencyjne przesuną się obok znaku fiducjalnego, a tym samym dadzą dane, na podstawie których można obliczyć „ruch absolutny” ziemi w odniesieniu do eteru lub „stałych” gwiazd, które pędzą przez przestrzeń. Ten pierwszy eksperyment z dryfowaniem eteru został wypróbowany w Berlinie, a następnie w Astrophysicalisches Observatorium w Poczdamie, z rozczarowująco zerowymi wynikami. Sam instrument był niezwykle wrażliwy i wszechstronny, ale błędy w projektowaniu eksperymentalnym, wskazywane przez A. Potiera, a później przez H. A. Lorentz, wraz z samymi wynikami zerowymi i teoretycznymi trudnościami w odniesieniu do tego, co oznaczało „prędkość absolutną”, później skłonił Michelsona do uznania eksperymentu za porażkę. W ten sposób podważono hipotezy A. J. Fresnela dotyczące uniwersalnego eteru stacjonarnego oraz G. G. Stokesa dotyczące aberracji Astronomicznej.
falująca teoria światła, ogólnie przyjęta w 1880 roku, po prostu przyjęła medium świetlne. Ten „eter” musi przenikać przestrzenie międzycząsteczkowe, zarówno przezroczyste, jak i nieprzezroczyste, a także przestrzeń międzygwiezdną. W związku z tym powinien on być w stanie spoczynku lub stacjonarnym we wszechświecie, a zatem stanowić ramę odniesienia do pomiaru prędkości ziemi. Michelson śmiało zaprzeczał słuszności tej hipotezy stacjonarnego eteru, ale zawsze utrzymywał potrzebę jakiegoś rodzaju eteru, aby wyjaśnić zjawiska propagacji światła. Hipotezy Ad hoc szybko wydawały się konieczne, aby wyjaśnić, dlaczego w interferometrze Michehona na powierzchni ziemi nie można wykryć względnego wiatru czy ruchu względnego. Ta ciekawa zagadka wzbudziła zainteresowanie Lorentza, W. Thomson (późniejszy Lord Kelvin), a także m.in. FitzGerald.
w 1881 Michelson zrezygnował z czynnej służby, a w następnym roku wstąpił na wydział New Case School of Applied Science w Cleveland w stanie Ohio. Tam stworzył ulepszoną aparaturę, pomagając sprawdzić pomiary prędkości światła Simona Newcomba i testując różne kolorowe światła pod kątem współczynników załamania światła w różnych mediach. W 1885 roku Michclson rozpoczął Wspólny Projekt z Edwardem W. Morleyem z Western Reserve, starszym eksperymentatorem (a przede wszystkim chemikiem) z rozbudowanym laboratorium. Ich pierwszym wysiłkiem, podjętym za sugestią W. Thomsona oraz Rayleigha i Gibbsa, było zweryfikowanie eksperymentu Fizeau, opisanego w 1859 roku, który rzekomo potwierdził współczynnik oporu Fresnela poprzez porównanie pozornych prędkości światła poruszającego się z prądem wody i przeciw prądowi. Ten eksperyment” przeciągania eterem ” dobrze się spisał i potwierdził przypuszczenia Fresnela, Maxwella, Stokesa i Rayleigha dotyczące aberracji astronomicznej i wszechobecnego niematerialnego medium świetlnego.
Michelson i Morley następnie przeprojektowali eksperyment z dryfowaniem eteru w 1881, aby zwiększyć długość ścieżki prawie dziesięciokrotnie i zmniejszyć tarcie obrotowe przez unoszenie płyty z piaskowca na łożysku rtęciowym. Podczas pięciu dni w lipcu 1887 roku Michelson i Morley przeprowadzili test względnego ruchu Ziemi na orbicie względem nieruchomego eteru. Ich wyniki były zerowe i tak zniechęcające, że porzucili wszelkie wysiłki, aby kontynuować testy, które zamierzali następnej jesieni, zimy i wiosny. Czułość, jaką uzyskali dzięki nowemu interferometrowi, około jednej czwartej na miliard, była jednak nagrodą własną; i obaj innowatorzy zaczęli myśleć o innych zastosowaniach takich instrumentów. Chociaż eksperymentatorzy szybko zapomnieli o rozczarowaniu, teoretycy, a zwłaszcza FitzGerald, Larmor, Lorentz i Poincaré, w dużej mierze nie znaleźli przesunięć marginesów i nie potwierdzili falowej teorii światła fresnela i Stokesa.
Michelson przyjął w 1889 ofertę przeniesienia się na new Clark University w Worcester w stanie Massachusetts. Jednocześnie rozpoczął realizację monumentalnego projektu metrologicznego, który wraz z Morleyem zamierzał ustalić eksperymentalnie długość międzynarodowej belki metrowej w Sèvres pod względem długości fal światła kadmowego. Dostosowując swój refraktometr jako komparator długości, które można zmniejszyć za pomocą spektroskopii i technik interferometrycznych do niematerialnych standardów długości, Michelson odkrył w latach 1892-1893, że pasek paryskiego miernika był równy 1,553,163.5 długości fali czerwonej linii kadmu. Sukces i precyzja tego projektu były tak eleganckie, że Michelson stał się znany na całym świecie.
w 1893 roku Michelson przeniósł się na nowy Uniwersytet w Chicago, gdzie objął kierownictwo Katedry Fizyki. Tam zaczął rozwijać swoje zainteresowania spektroskopią astrofizyczną. Kratki dyfrakcyjne, nowy analizator harmoniczny i spektroskop echelon, a także wielkoskalowy interferometr pionowy, zostały zaprojektowane i zbudowane dla Michelsona na przełomie wieków. Był wyraźnie uznawany za jednego z czołowych fizyków eksperymentalnych w kraju i został zaproszony do wygłoszenia wykładów Lowella na Harvardzie w 1899 roku, później opublikowanych jako Light Waves and Their Uses (Chicago, 1903). Również w 1899 roku Michelson ożenił się ponownie, po rozwodzie i wziął za swoją drugą żonę Ednę Stanton, która urodziła mu trzy córki.
kiedy pojawiły się trzy słynne dokumenty Einsteina z 1905 roku, jeden z uhich zainaugurował specjalną teorię względności, rezygnując z idei eteru i podnosząc prędkość światła do absolutnej stałej, Michelson był zbyt zajęty wcześniejszymi zobowiązaniami i otrzymywaniem zaszczytów, aby zwrócić na to uwagę.
związek między pracą eksperymentalną Michelsona a teoriami względności Einsteina jest złożony i historycznie pośredni. Ale wpływ jego testów eter-drift na Lorentza, FitzGerald, Poincaré, W. Thomson, Lodge, Larmor i inni teoretycy około 1900 roku są mniej problematyczni i dość bezpośredni. Chociaż uczeni nadal debatują nad rolą jego klasycznego eksperymentu eterycznego, Sam Michelson w ostatnich latach nadal mówił o ” ukochanym starym eterze (który jest teraz porzucony, choć osobiście nadal trochę się do niego przywiązuję).”W 1927 r. w swojej ostatniej książce doradził, że teoria względności zostanie uznana za „hojną akceptację”, chociaż pozostawał osobiście sceptyczny.
w latach 1901-1903 pełnił funkcję prezesa American Physical Society, a w 1907 otrzymał Medal Copleya od Royal Society (Londyn), oprócz Nagrody Nobla. W sumie, w ciągu swojego półwiecza jako aktywny naukowiec został wybrany do honorowego członkostwa w ponad dwudziestu pięciu towarzystwach, otrzymał jedenaście honorowych stopni i otrzymał siedemnaście medali. W latach 1910-1911 pełnił funkcję prezesa American Association for the Advancement of Science, a od 1923 do 1927 przewodniczył National Academy of Sciences.
podczas I wojny światowej Michelson powrócił do marynarki jako 65-letni oficer rezerwy. Pomógł udoskonalić dalmierz optyczny i wykazał tolerancje na niedoskonałości w okularach optycznych prążkowanych. Po wojnie ekspedycja zaćmienia Eddingtona z 1919 roku uczyniła Einsteina i teorię względności niemal synonimem ezoterycznej współczesnej nauki. Chociaż legenda znacznie zawyżyła rolę eksperymentu Michelsona-Morleya w rzekomym dostarczeniu podstawy do pierwszych prac Einsteina nad zasadą względności zastosowaną do elektrodynamiki, potwierdzenia Michelsona dotyczące prędkości światła jako wirtualnej stałej okazały się w rzeczywistości znaczące zarówno dla szczególnych, jak i dla ogólnych teorii względności.
na początku lat dwudziestych Michelson zaczął spędzać więcej czasu w Kalifornii na Mt. Wilson, w Pasadenie i w California Institute of Technology. Poza nauczaniem, jego głównym dziełem przez prawie dekadę było doskonalenie silników rządzących do produkcji lepszych krat dyfrakcyjnych. Ale obowiązki administracyjne na Uniwersytecie w Chicago również mocno na nim ciążą. W południowej Kalifornii mógł pracować i grać w kilku dobrze wyposażonych laboratoriach, a także interesować się tenisem, bilardem, szachami i malarstwem akwarelowym. Testy na sztywność ziemi (lub eksperymenty z przypływem ziemi) były kontynuowane przez pracę z H. G. Gale ’ em w kierunku skomplikowanego testu w pobliżu Chicago na wpływ obrotu Ziemi na prędkość światła. Inne badania nad zastosowaniem metod interferencyjnych do problemów astronomicznych doprowadziły do zbudowania w 1920 roku słynnego interferometru gwiazdowego na 100-calowym teleskopie Hookera, który mierzył niesamowitą średnicę kątową α Orionis (Belelgeuse), który miał dysk o łuku 0,047″, czyli około 240 milionów mil średnicy. Jeszcze inne badania i badania geodezyjne pod nadzorem Michelsona w południowej Kalifornii przygotowały drogę do pomiaru prędkości światła między szczytami górskimi. Góra Wilson do gór San Jacinto (osiemdziesiąt dwa mile) został zatopiony z powodu smogu w 1925 roku; Mt. Wilson do Mt. Pomiar w San Antonio (dwadzieścia dwa mile) został ukończony w 1926 roku, a jego wartość pozostaje jednym z najlepszych pomiarów optycznych, jakie kiedykolwiek wykonano.
tymczasem George Ellery Hale, dyrektor Mt Wilson Observatory, zaprosił do południowej Kalifornii przyjaciela i następcę Michelsona w Case, Daytona C. Millera, który w latach 1900-1906 pracował z Morleyem nad innymi testami Ether-drift i osiągnął szczyt w akustyce. Miller miał doskonalić oryginalny eksperyment Michelsona-Morleya na wszystkie pory roku i na wysokości 6000 stóp. Po wielu perypetiach zrobił to w latach 1925-1926 i ku konsternacji lub zachwytowi podzielonego zawodu, Miller ogłosił w swoim przemówieniu na emeryturę jako prezydent Amerykańskiego Towarzystwa Phvsieal, że w końcu odkrył absolutną prędkość układu słonecznego: około 200 km./ SEK. w kierunku głowy konstelacji Draco! To wyzwanie skłoniło Michelsona do ponownego podjęcia testów Ether-drift. W połączeniu z F. G. Pease i F. Pearson, kilka bardzo skomplikowanych interferometrów zostały zbudowane i działa krótko od 1926 do 1928, ale z niewielkim powodzeniem. Ani Michelson, ani jego zespół-ani żaden inny eksperymentalista później w 1920 roku—byli w stanie potwierdzić niewielkie, ale pozytywne wyniki Millera; i tak Einstein stał zweryfikowany w dużej mierze na autorytecie Powtórzonego słowa Michelsona.
druga książka Michelsona, Studies in Optics, została opublikowana w 1927 roku, rok wcześniej Optical Society of America poświęciło mu doroczne spotkanie w pięćdziesiątą rocznicę jego kariery naukowej. Michelson użył „fal świetlnych jako prętów pomiarowych do brzmienia nieskończoności i nieskończoności”, jako tytułu jednej ze swoich ostatnich prac. Kiedy zmarł w 1931 roku, prawie nie mniej był zwolennikiem falowej teorii światła i towarzyszącego mu eteru. Chociaż popierał Einsteina z kilkoma zastrzeżeniami, był bezpieczny w wiedzy, że rzeczywiście brzmiał naturę światła i znalazł jego pole zarówno nieskończone,jak i nieskończone.
Bibliografia
I. Prace oryginalne. Książki Michelsona to fale świetlne i ich zastosowania (Chicago, 1903); oraz studia z optyki (Chicago, 1927). Tłumaczenia i 78 artykułów są wymienione w Harvey B. Lemon, „Albert Abraham Michelson: człowiek i człowiek nauki,” w American Physics Teacher, 4 (Feb. 1936), 1–11.
materiały MS i pamiątki są szeroko rozproszone, ale najlepsza kolekcja znajduje się w laboratorium Michelsona, Naval Weapons Center, China Lake, Kalifornia. Zobacz D. Theodore McAllister, „Collecting Archives for the Hisiory of Science,” w American Archivist, 32 (październik. 1969), 327-332; and Albert Abraham Michelson: the Man Who Taught a World to Measure, Publication of the Michelson Museum, no. 3(China Lake, Calif., 1970). Zobacz też zbiory Biblioteki Bohra, American Institute of Physics, Center for History and Philosophy of Phvsics, 335 East 45th Street, New York, N. Y. 10017.
II.Literatura dodatkowa. Zobacz 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 (June 1969), 72-79, a collection of papers and memorabilia that formes the basis for a biography of her father, the Master of Light (New York, 1973); Robert A. Millikan, „Albert A. Michelson,” in Biographical Memoirs. 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; oraz Loyd S. Swenson, Jr., the Ethereal 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 (Summer 1969), 133-197; Jean M. Bennett, et al., „Albert Michelson, Dean of American Optics-Life, Contributions to Science, and Influence on Modern-Day Physics,” razem z Robertem S. Shanklandem, „Michelsoi’ s Role in the Development of Relativity, ” in Applied Optics, 12, no. 10 (Oet. 1973), 2287 i 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.