Майкельсон, Альберт Абрахам
Источник:  |
||||||||
|
||||||||
| Альберт Абрахам Майкельсон | |
| Albert Abraham Michelson | |
 |
|
| Дата рождения: |
19 декабря 1852 |
|---|---|
| Место рождения: |
Стрельно, Пруссия |
| Дата смерти: |
9 мая 1931 (78 лет) |
| Место смерти: |
Пасадина, Калифорния, США |
| Страна: | |
| Научная сфера: | |
| Награды и премии |
|
Альберт Абрахам Майкельсон (англ. Albert Abraham Michelson; 19 декабря 1852, Стрельно, Пруссия; ныне Стшельно, Польша, — 9 мая 1931, Пасадина, США) — американский физик-экспериментатор, известен изобретением названного его именем интерферометра Майкельсона и прецизионными измерениями скорости света. Лауреат Нобелевской премии по физике в 1907 г. «за создание точных оптических инструментов и спектроскопических и метрологических исследований, выполненных с их помощью».
Содержание |
Биография
Родился в семье еврея-торговца Самуила Михельзона[1] в польской части Прусского королевства. Когда мальчику было два года, его родители эмигрировали в США, где их фамилия стала произноситься как «Майкельсон».
В 1869 году Майкельсон приступил к обучению в Военно-морской академии США в Аннаполисе и завершил обучение в 1873 году; служа во флоте (1873–80), преподавал физику в этой академии; совершенствовал свои знания в университетах Берлина, Гейдельберга и Парижа (1880–82).
С самого начала своего обучения Майкельсон очень интересовался наукой и в особенности проблемой измерения скорости света. После продолжения, в течение двух лет, обучения в Европе, он уходит с военной службы.
В 1883 гг. Майкельсон становится профессором физики в школе прикладных наук в Кливленде и сосредотачивается на разработке улучшенного интерферометра, в 1889–92 гг. — университета Вустера (Массачусетс), в 1892–1929 гг. — университета Чикаго. В 1923–27 гг. Майкельсон — президент Национальной академии наук США.
После 1889 года работает профессором в Университете Кларка в Ворчестере. В 1892 году становится профессором и руководителем физического отделения новооснованного Чикагского университета. В 1907 году Майкельсон становится первым американцем, получившим Нобелевскую премию по физике. В этом же году за выдающиеся достижения в экспериментальной физике Майкельсон получил также медаль Копли.
Научная деятельность
Основная область исследования Майкельсона — физическая оптика. Проводя в течение многих лет измерения скорости света, Майкельсон в 1881 г. экспериментально доказал и в 1885–87 гг. (совместно с Э. У. Морли) подтвердил независимость скорости света от скорости движения Земли («опыт Майкельсона»). Опыт Майкельсона явился опровержением гипотезы М. Фарадея и Дж. Максвелла о мировом эфире и лег в основу теории относительности А. Эйнштейна, в которой он был интерпретирован как решающее экспериментальное доказательство постоянства скорости света для всех инерциальных систем. Изобретенный Майкельсоном для этого эксперимента интерферометр был им в 1892–93 гг. успешно использован также для измерения спектральных линий разных элементов, в частности, длины волны красной линии кадмия, которая по его предложению была принята в качестве эталона длины. Неоднократные проверки результата опыта Майкельсона, предпринятые как им самим (1924–26), так и после его смерти (последняя такая проверка была проведена в 1958 г. в Колумбийском университете) подтвердили его безукоризненную точность и превратили в один из известнейших экспериментов в истории науки.
Майкельсон изобрел также спектральный прибор сверхвысокой разрешающей силы («эшелон Майкельсона»), который пригоден для анализа очень узких участков спектра, и звездный интерферометр для определения угловых диаметров звезд.
Скорость света
Первые измерения
Уже в 1877 году, в бытность свою офицером ВМС США, Майкельсон начинает совершенствовать метод измерения скорости света при помощи вращающегося зеркала, предложенного Леоном Фуко. Идеей Майкельсона было применить лучшую оптику и более длинную дистанцию. В 1878 году он произвёл первые измерения на довольно кустарной установке. Эта работа привлекла внимание Симона Ньюкомба — директора Nautical Almanac Office, который также планировал заняться подобными экспериментами. Майкельсон опубликовал свой результат 299 910±50 км/с в 1879 году После этого он переехал в Вашингтон (США), чтобы помочь в проведении опытов Симона Ньюкомба. Так началась дружба и сотрудничество между двумя учёными.
Ньюкомб получил в своих опытах, которые лучше финансировались, значение скорости света 299 860±30 км/с, которое совпадало в пределах ошибок измерений со значением Майкельсона. Майкельсон и далее усовершенствовал свой метод; он опубликовал в 1883 году значение 299 853±60 км/с.
Маунт-Вильсон и время до 1926 года
В 1906 году Е. Б. Роза и Н. Е. Дорси измерили скорость света при помощи нового, электрического метода. В их экспериментах они получили значение 299 781±10 км/с.
После 1920 года Майкельсон приступил к «финальному» измерению скорости света в обсерватории Маунт-Вильсон, причём базой для измерения служила дистанция длиной 22 мили — до горы Лукаут, находящейся на южной стороне горы Сан-Антонио.
В 1922 году береговая и геодезическая комиссия США приступила к тщательному измерению этой дистанции при помощи недавно изобретённых инвар-лент, которое длилось два года. В 1924 году, когда длина была измерена с точностью 10−6, приступили к измерению скорости света, которое тоже длилось два года и дало значение скорости света 299 796±4 км/с.
Этот знаменитый эксперимент известен также проблемами, возникавшими при его проведении. Например большой проблемой были лесные пожары, дым от которых приводил к помутнению зеркал. Также вполне возможно, что в геодезические измерения, проведённые с такой огромной точностью, была внесена ошибка за счёт смещения базы, произошедшего при землетрясении в Санта-Барбаре, произошедшем 29 июня 1925 года и имевшем магнитуду 6,3 балла по шкале Рихтера.
Майкельсон, Пиз и Пирсон в 1932 году
После 1927 года появилось множество измерений скорости света при помощи новых, электро-оптических методов, которые дали существенно меньшие значения скорости света, чем определённое Майкельсоном оптическим методом в 1926 году.
Майкельсон продолжал искать метод измерения, который бы исключил влияние атмосферных возмущений. В 1930 году он приступил, совместно с Фрэнсисом Пизом и Фредом Пирсоном, к измерению скорости света в вакуумированных трубах длиной 1,6 км. Майкельсон умер после 36-го из всего 233 проведённых измерений. Проведению эксперимента мешали в основном геологические нестабильности и конденсация в трубах. В конце концов, эксперименты дали значение 299 774±11 км/с, совпадавшее с результатами электро-оптических методов.
Интерферометрия
В 1881 году Майкельсон провёл физический опыт (опыт Майкельсона) на своём интерферометре с целью измерения зависимости скорости света от движения Земли. Результат эксперимента был отрицательный — скорость света никак не зависела от скорости движения Земли и от направления измеряемой скорости.
В 1887 году Майкельсон, совместно с Э. У. Морли, провёл эксперимент, известный как эксперимент Майкельсона-Морли. В этом эксперименте определялась скорость движения Земли относительно эфира. Вопреки ожиданию, в эксперименте (как и в его более поздних и более прецизионных модификациях, проводящихся до настоящего времени) не обнаружилось движения Земли относительно эфира.[2] Эйнштейн в своей первой статье по теории относительности упоминает «неудавшиеся попытки обнаружить движение Земли относительно „светоносной среды“» и на этой основе строит новую универсальную кинематику (уже не только для электромагнитных явлений). Опыт Майкельсона стал основанием и первым экспериментальным подтверждением теории относительности.
В 1920 году Майкельсон провёл эксперимент по измерению углового размера звёзд. Для этого он использовал интерферометр с длиной плеч 6 м. Свет от интерферометра посылался при помощи зеркал на вход 254-сантиметрового телескопа. В телескопе при этом наблюдалась система полос. При удлинении плеч интерферометра полосы исчезали. Из расстояния между зеркалами интерферометра можно было определить угловой размер звезды, а при известном расстоянии до звезды — также её диаметр. Майкельсон определил таким образом диаметр звезды Бетельгейзе.
Награды и премии
В 1907 г. Майкельсон — первому из ученых США — была присуждена Нобелевская премия за созданные им оптические приборы и проведенные с их помощью исследования.
Библиография
- А. А. Майкельсон, «Исследование по оптике», Издательство УРСС, Москва, 2004. ISBN 5-354-00945-6
- Альберт А.Майкельсон, магистр, ВМФ США «Относительное движение Земли и светоносный эфир» (1881 г.). (The relative motion of the Earth and the Luminiferous ether. Albert A. Michelson, Master, U.S.Navy) //The American Journal of Science. 1881. III series. Vol XXII, No. 128. P. 120—129. Перевод с англ. Л. С. Князевой.
- Альберт А.Майкельсон, Эдвард В.Морли «Об относительном движении Земли и светоносном эфире» (1887 г.) (The relative motion of the Earth and the Luminiferous ether. Albert A. Michelson, Master, U.S.Navy) //The American Journal of Science. 1881. III series. Vol XXII, No. 128. P. 120—129. Перевод с англ. Л. С. Княэевой.
- А. А. Майкельсон. «Влияние вращения Земли на скорость света. Часть I» (1925 г.) (The effect of the earth’s rotation on the velocity of light. Part. 1. A.A.Michelson) // The Astrophys. J. April 1925. Vol. LXI. № 5. P. 137—139. Перевод с англ. Л. С. Княэевой.
- А. А. Майкельсон, Генри Г.Гель, При участии Фреда Пирсона. «Влияние вращения Земли на скорость света. Часть II». (1925 г.) (The effect of the earth’s rotation on the velocity of light. Part II. A.A.Michelson, Henry G.Gale. Assisted by Fred Pearson) // The Astrophysical J. April 1925. Vol LXI. № 5. P. 140—145. Перевод с англ. Л. С. Князевой.
- Конференция по эксперименту Майкельсона-Морли, состоявшаяся в обсерватории Маунт Вилсон, г. Пасадена, Калифорния, 4 и 5 февраля 1927 г. (Conference on the Michelson-Morley experiment. Held at the Mount Wilson Observatory, Pasadena, California, February 4 and 5, 1927) //The Astrophysical Journal. December 1928. Vol. LXVIII, No. 5. P. 341—402. Перевод с англ. В. А. Ацюковского и Л. С. Князевой.
- А. А. Майкельсон, Ф. Г. Пис и Ф.Пирсон. «Повторение эксперимента Майкельсона-Морли» (1929 г.) (Repetition of the Michelson-Morley experiment. By F.F.Micheson, F.G.Pease and F.Pearson) //Optical Society of America. Journal of the Optical Society of America and Review of Scientific Instumcnts. March 1929. Vol 18, No 3. P. 181—182. Перевод с англ. В. А. Ацюковского.
Примечания
Литература
- Уилсон М. Американские учёные и изобретатели / Пер. с англ. В. Рамзеса; под ред. Н. Тренёвой. — М.: Знание, 1975. — С. 75-84. — 136 с. — 100 000 экз.
Источники
- КЕЭ, том 5, кол. 32
- Информация с сайта Нобелевского комитета(англ.)
- Биография Майкельсона в кн.: Бернард ДЖЕФФ. Майкельсон и скорость света. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963.
- Уведомление: Предварительной основой данной статьи была статья МАЙКЕЛЬСОН Альберт Абрахам в ЭЕЭ
