Robert Andrews Millikan (22 de marzo de 1868 - 19 de diciembre de 1953) fue un físico experimental estadounidense que ganó el Premio Nobel de Física en 1923 por la medición de la carga eléctrica elemental y por su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico .
Millikan se graduó en el Oberlin College en 1891 y obtuvo su doctorado en la Universidad de Columbia en 1895. En 1896 se convirtió en asistente en la Universidad de Chicago , donde se convirtió en profesor titular en 1910. En 1909 Millikan comenzó una serie de experimentos para determinar la carga eléctrica transportada por un solo electrón. Comenzó midiendo el curso de gotas de agua cargadas en un campo eléctrico . Los resultados sugirieron que la carga de las gotas es un múltiplo de la carga eléctrica elemental, pero el experimento no fue lo suficientemente preciso como para ser convincente. Obtuvo resultados más precisos en 1910 con su experimento de la gota de aceite en el que reemplazó el agua (que tendía a evaporarse demasiado rápido) con aceite . [4]
En 1914, Millikan emprendió con similar habilidad la verificación experimental de la ecuación introducida por Albert Einstein en 1905 para describir el efecto fotoeléctrico. Utilizó esta misma investigación para obtener un valor preciso de la constante de Planck . En 1921, Millikan dejó la Universidad de Chicago para convertirse en director del Laboratorio de Física Norman Bridge en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) en Pasadena , California . Allí emprendió un importante estudio de la radiación que el físico Victor Hess había detectado procedente del espacio exterior. Millikan demostró que esta radiación es efectivamente de origen extraterrestre , y la denominó " rayos cósmicos ". Como presidente del Consejo Ejecutivo de Caltech (el órgano rector de la escuela en ese momento) desde 1921 hasta su jubilación en 1945, Millikan ayudó a convertir la escuela en una de las principales instituciones de investigación de los Estados Unidos. [5] [6] También formó parte del consejo de administración del Servicio Científico, hoy conocido como Sociedad para la Ciencia y el Público , de 1921 a 1953.
Millikan fue miembro electo de la Sociedad Filosófica Estadounidense , [7] de la Academia Estadounidense de las Artes y las Ciencias , [8] y de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos . [9] Fue elegido miembro honorario de la Sociedad Óptica de América en 1950. [10]
Robert Andrews Millikan nació el 22 de marzo de 1868 en Morrison, Illinois . [6] Fue a la escuela secundaria en Maquoketa, Iowa y recibió una licenciatura en clásicos del Oberlin College en 1891 y su doctorado en física de la Universidad de Columbia en 1895 [11] – fue el primero en obtener un doctorado de ese departamento. [12]
Al final de mi segundo año de universidad [...] mi profesor de griego [...] me pidió que enseñara el curso de física elemental en el departamento preparatorio durante el año siguiente. A mi respuesta de que no sabía nada de física, su respuesta fue: "Cualquiera que pueda hacerlo bien en griego puede enseñar física". "Está bien", dije, "tendrás que asumir las consecuencias, pero intentaré ver qué puedo hacer con esto". Inmediatamente compré un Avery's Elements of Physics y pasé la mayor parte de mis vacaciones de verano de 1889 en casa, tratando de dominar la materia. [...] Dudo que haya enseñado mejor en mi vida que en mi primer curso de física en 1889. Estaba tan intensamente interesado en mantener mis conocimientos por delante de los de la clase que es posible que hayan captado algo de mi propio interés y entusiasmo. [13]
El entusiasmo de Millikan por la educación se prolongó durante toda su carrera y fue coautor de una serie de libros de texto introductorios, populares e influyentes, [14] que se adelantaron a su tiempo en muchos aspectos. En comparación con otros libros de la época, trataban el tema más de la manera en que lo concebían los físicos. También incluían muchos problemas para hacer en casa que planteaban preguntas conceptuales, en lugar de simplemente exigir al estudiante que insertara números en una fórmula.
A partir de 1908, mientras era profesor en la Universidad de Chicago , Millikan trabajó en un experimento de la gota de aceite en el que midió la carga de un solo electrón . JJ Thomson ya había descubierto la relación carga-masa del electrón. Sin embargo, los valores reales de carga y masa eran desconocidos. Por lo tanto, si se descubriera uno de estos dos valores, el otro podría calcularse fácilmente. Millikan y su entonces estudiante de posgrado Harvey Fletcher utilizaron el experimento de la gota de aceite para medir la carga del electrón (así como la masa del electrón y la constante de Avogadro , ya que se conocía su relación con la carga del electrón).
El profesor Millikan se atribuyó el mérito exclusivo, a cambio de que Harvey Fletcher reclamara la autoría completa de un resultado relacionado para su disertación. [15] Millikan ganó el Premio Nobel de Física de 1923 , en parte por este trabajo, y Fletcher mantuvo el acuerdo en secreto hasta su muerte. [16] Después de una publicación sobre sus primeros resultados en 1910, [17] las observaciones contradictorias de Felix Ehrenhaft iniciaron una controversia entre los dos físicos. [18] Después de mejorar su configuración, Millikan publicó su estudio seminal en 1913. [19]
La carga elemental es una de las constantes físicas fundamentales , y el conocimiento preciso de su valor es de gran importancia. Su experimento midió la fuerza sobre pequeñas gotas cargadas de aceite suspendidas contra la gravedad entre dos electrodos metálicos. Conociendo el campo eléctrico, se pudo determinar la carga de la gota. Repitiendo el experimento para muchas gotas, Millikan demostró que los resultados podían explicarse como múltiplos enteros de un valor común (1,592 × 10 −19 culombio ), que es la carga de un solo electrón. El hecho de que este sea algo menor que el valor moderno de 1,602 176 53(14) x 10 −19 culombio probablemente se deba al uso de Millikan de un valor inexacto para la viscosidad del aire . [20] [21]
Aunque en la época de los experimentos de Millikan con la gota de aceite se estaba haciendo evidente la existencia de partículas subatómicas, no todo el mundo estaba convencido. En 1897, al experimentar con rayos catódicos , JJ Thomson había descubierto unos "corpúsculos" cargados negativamente, como los llamaba, con una relación carga-masa 1.840 veces superior a la de un ion de hidrógeno. George FitzGerald y Walter Kaufmann habían obtenido resultados similares . La mayor parte de lo que se sabía entonces sobre electricidad y magnetismo podía explicarse partiendo de la base de que la carga es una variable continua. Esto es muy parecido a cómo muchas de las propiedades de la luz pueden explicarse tratándola como una onda continua en lugar de como un flujo de fotones.
La belleza del experimento de la gota de aceite es que, además de permitir una determinación bastante precisa de la unidad fundamental de carga, el aparato de Millikan también proporcionó una demostración práctica de que la carga está realmente cuantificada. Charles Steinmetz , de la General Electric Company , que había pensado anteriormente que la carga es una variable continua, se convenció de lo contrario después de trabajar con el aparato de Millikan.
Existe cierta controversia sobre la selectividad en el uso que Millikan hace de los resultados de su segundo experimento de medición de la carga del electrón. Esta cuestión ha sido discutida por Allan Franklin [22] , un ex experimentalista de alta energía y actual filósofo de la ciencia en la Universidad de Colorado . Franklin sostiene que las exclusiones de datos de Millikan no afectan el valor final de la carga obtenida, pero que la sustancial "cirugía cosmética" de Millikan redujo el error estadístico. Esto le permitió a Millikan dar la carga del electrón a más de la mitad del uno por ciento. De hecho, si Millikan hubiera incluido todos los datos que descartó, el error habría sido inferior al 2%. Si bien esto todavía habría dado como resultado que Millikan hubiera medido la carga de e − mejor que cualquier otra persona en ese momento, la incertidumbre ligeramente mayor podría haber permitido más desacuerdo con sus resultados dentro de la comunidad de físicos, que Millikan probablemente trató de evitar. David Goodstein sostiene que la afirmación de Millikan de que en el artículo se utilizaron todas las gotas observadas durante un período de 60 días se aclaró en una oración posterior que especificaba todas las "gotas sobre las que se realizó una serie completa de observaciones". Goodstein atestigua que este es efectivamente el caso y señala que cinco páginas de tablas separan las dos oraciones. [23]
Cuando Albert Einstein publicó su artículo de 1905 sobre la teoría de partículas de la luz, Millikan estaba convencido de que tenía que estar equivocado, debido a la gran cantidad de evidencia que ya había demostrado que la luz era una onda . Emprendió un programa experimental de una década para probar la teoría de Einstein, que requirió construir lo que él describió como "un taller de máquinas en vacío " para preparar la superficie metálica muy limpia del fotoelectrodo. Sus resultados, publicados en 1914, confirmaron las predicciones de Einstein en cada detalle, [24] pero Millikan no estaba convencido de la interpretación de Einstein, y en 1916 escribió: "La ecuación fotoeléctrica de Einstein... a mi juicio no puede considerarse en la actualidad como si se basara en algún tipo de fundamento teórico satisfactorio", aunque "en realidad representa con mucha precisión el comportamiento" del efecto fotoeléctrico. Sin embargo, en su autobiografía de 1950 declaró que su obra "difícilmente permite otra interpretación que la que Einstein había sugerido originalmente, es decir, la de la teoría semicorpuscular o fotónica de la luz misma". [25]
Aunque el trabajo de Millikan formó parte de las bases de la física de partículas moderna, fue conservador en sus opiniones sobre los avances del siglo XX en física, como en el caso de la teoría del fotón. Otro ejemplo es que su libro de texto, hasta la versión de 1927, afirma inequívocamente la existencia del éter y menciona la teoría de la relatividad de Einstein solo en una nota evasiva al final del epígrafe bajo el retrato de Einstein, indicando como el último en una lista de logros que fue "autor de la teoría especial de la relatividad en 1905 y de la teoría general de la relatividad en 1914, las cuales han tenido un gran éxito en la explicación de fenómenos que de otro modo no habrían sido explicados y en la predicción de otros nuevos".
A Millikan también se le atribuye la medición del valor de la constante de Planck mediante el uso de gráficos de emisión fotoeléctrica de varios metales. [26]
En 1917, el astrónomo solar George Ellery Hale convenció a Millikan para que comenzara a pasar varios meses al año en el Throop College of Technology , una pequeña institución académica en Pasadena, California , que Hale deseaba transformar en un importante centro de investigación y educación científica. Unos años más tarde, el Throop College se convirtió en el California Institute of Technology (Caltech), y Millikan dejó la Universidad de Chicago para convertirse en el "presidente del consejo ejecutivo" de Caltech (efectivamente, su presidente). Millikan ocupó ese puesto desde 1921 hasta 1945. En Caltech, la mayor parte de su investigación científica se centró en el estudio de los " rayos cósmicos " (un término que él acuñó). En la década de 1930 entró en un debate con Arthur Compton sobre si los rayos cósmicos estaban compuestos de fotones de alta energía (la visión de Millikan) o partículas cargadas (la visión de Compton). Millikan pensaba que sus fotones de rayos cósmicos eran los "gritos de nacimiento" de nuevos átomos que se creaban continuamente para contrarrestar la entropía y evitar la muerte térmica del universo . Compton finalmente tuvo razón al observar que los rayos cósmicos son desviados por el campo magnético de la Tierra (por lo tanto, deben ser partículas cargadas).
Millikan fue vicepresidente del Consejo Nacional de Investigación durante la Primera Guerra Mundial . Durante ese tiempo, ayudó a desarrollar dispositivos antisubmarinos y meteorológicos. Durante su servicio en tiempos de guerra, una investigación del inspector general William T. Wood determinó que Millikan había intentado robar el diseño de otro inventor para un cañón centrífugo con el fin de beneficiarse personalmente. [27] Wood recomendó la terminación de la comisión del ejército de Millikan, pero una investigación posterior de Frank McIntyre , el asistente ejecutivo del jefe del estado mayor del ejército, exoneró a Millikan. [27] Recibió la Orden de Jade china [ ¿cuándo? ] . Después de la guerra, Millikan contribuyó a los trabajos del Comité de Cooperación Intelectual de la Liga de las Naciones (desde 1922, en reemplazo de George E. Hale , hasta 1931), con otros investigadores destacados ( Marie Curie , Albert Einstein , Hendrik Lorentz , etc.). [28] Millikan fue miembro del comité organizador de los Juegos Olímpicos de Los Ángeles de 1932 , [29] y en su vida privada era un entusiasta jugador de tenis . Estaba casado y tenía tres hijos, el mayor de los cuales, Clark B. Millikan , se convirtió en un destacado ingeniero aerodinámico . Otro hijo, Glenn , también físico, se casó con la hija (Clare) de George Leigh Mallory, famoso por su escalada en el monte Everest "Porque está ahí" . Glenn murió en un accidente de escalada en las montañas Cumberland en 1947. [30]
Tras el terremoto de Long Beach de 1933 , Millikan presidió el Comité Técnico Conjunto sobre Protección contra Terremotos. Redactaron un informe en el que proponían formas de minimizar las pérdidas de vidas y propiedades en futuros terremotos, abogando por códigos de construcción más estrictos. [31]
Un hombre religioso e hijo de un ministro, en su vida posterior Millikan defendió firmemente una relación complementaria entre la fe cristiana y la ciencia . [32] [33] [34] [35] Trató este tema en sus Conferencias Terry en Yale en 1926-27, publicadas como Evolution in Science and Religion . [36] Era un teísta cristiano y defensor de la evolución teísta . [37] Una creencia suya más controvertida era la eugenesia : fue uno de los fideicomisarios iniciales de la Human Betterment Foundation y elogió a San Marino, California por ser "el puesto avanzado más occidental de la civilización nórdica... [con] una población que es dos veces más anglosajona que la existente en Nueva York, Chicago o cualquiera de las grandes ciudades de este país". [38] En 1936, Millikan aconsejó al presidente de la Universidad de Duke en el sur de los Estados Unidos, entonces racialmente segregado , que no reclutara a una física y argumentó que sería mejor contratar a hombres jóvenes. [39]
Debido a la afiliación de Millikan con la Human Betterment Foundation , en enero de 2021, la Junta Directiva de Caltech autorizó la eliminación del nombre de Millikan (y los nombres de otras cinco figuras históricas afiliadas a la Fundación) de los edificios del campus. [40]
Esta crítica ha sido analizada rigurosamente en 2023 por el matemático Thomas C. Hales en [41] , concluyendo: "En una inversión de las afirmaciones de Caltech, este artículo muestra que los tres testigos científicos de Caltech contra la eugenesia eran en realidad pro-eugenésicos en diversos grados. Las creencias de Millikan estaban dentro de las normas científicas aceptables de su época". Su análisis propuso además remediar la decisión de Caltech de la siguiente manera: "Se recomiendan los siguientes remedios. El presidente Rosenbaum y la Junta de Síndicos de Caltech deberían rescindir su respaldo al informe del CNR. El informe en sí debería ser retractado por no cumplir con los estándares mínimos de precisión y erudición que se esperan de los documentos oficiales emitidos por una de las grandes instituciones científicas del mundo. Caltech debería devolver a Robert Andrews Millikan a un lugar de honor". [41]
En 1938, escribió un breve pasaje para ser colocado en las Cápsulas del Tiempo de Westinghouse . [42]
En este momento, 22 de agosto de 1938, los principios del gobierno representativo por votación, tal como están representados por los gobiernos de los países anglosajones, franceses y escandinavos, están en conflicto mortal con los principios del despotismo, que hasta hace dos siglos habían controlado el destino del hombre durante prácticamente toda la historia registrada. Si los principios racionales, científicos y progresistas triunfan en esta lucha, existe la posibilidad de una edad de oro sin guerras para la humanidad. Si los principios reaccionarios del despotismo triunfan ahora y en el futuro, la historia futura de la humanidad repetirá la triste historia de guerra y opresión del pasado.
Millikan murió en un asilo de ancianos de Pasadena en 1953 a los 85 años, [43] [44] [45] y fue enterrado en el "Tribunal de Honor" del cementerio Forest Lawn Memorial Park en Glendale, California . [46]
El 26 de enero de 1982, el Servicio Postal de los Estados Unidos le otorgó un sello postal de 37¢ de la serie Great Americans (1980-2000) . [47]
Tektronix nombró una calle en su campus de Portland, Oregon , en honor a Millikan [48] y la Millikan Way (estación MAX) de la MAX Blue Line de Portland lleva el nombre de la calle. [ aclaración necesaria ]
A mediados y finales del siglo XX, varias universidades bautizaron edificios, características físicas, premios y cátedras en honor a Millikan. En 1958, Pomona College bautizó un edificio de ciencias como Laboratorio Millikan en honor a Millikan. Después de analizar la asociación de Millikan con el movimiento eugenésico, la administración de la universidad votó en octubre de 2020 cambiar el nombre del edificio a Laboratorio Ms. Mary Estella Seaver y Mr. Carlton Seaver. [49]
En el campus de Caltech, varias características físicas, salas, premios y una cátedra recibieron su nombre en honor a Millikan, incluida la Biblioteca Millikan, que se completó en 1966. En enero de 2021, la junta directiva votó para eliminar de inmediato el nombre de Millikan del campus de Caltech debido a su asociación con la eugenesia. La Biblioteca Robert A. Millikan pasó a llamarse Caltech Hall. [50] En noviembre de 2021, la Cátedra Robert A. Millikan pasó a llamarse Cátedra Judge Shirley Hufstedler . [51]
En noviembre de 2020, Millikan Middle School (anteriormente Millikan Junior High School) en el vecindario suburbano de Los Ángeles de Sherman Oaks comenzó el proceso de cambio de nombre de su escuela. [52] En febrero de 2022, la Junta de Educación del Distrito Escolar Unificado de Los Ángeles votó por unanimidad para cambiar el nombre de la escuela en honor al músico Louis Armstrong . [53]
En agosto de 2020, el Distrito Escolar Unificado de Long Beach estableció un comité que examinaría la necesidad de cambiar el nombre de su escuela secundaria Robert A. Millikan . [54] [55] Un intento de octubre de 2023 para lograr que la junta escolar reiniciara el proceso de cambio de nombre estancado fracasó. [56] A partir de agosto de 2024 [actualizar], Long Beach sigue siendo la única ciudad que todavía tiene una institución educativa nombrada en honor a Millikan.
En la primavera de 2021, la Asociación Estadounidense de Profesores de Física votó por unanimidad eliminar el nombre de Millikan del premio Robert A. Millikan , que honra "contribuciones notables e intelectualmente creativas a la enseñanza de la física". [57] Unos meses más tarde, la AAPT anunció que el premio pasaría a llamarse en honor a la profesora de física de la Universidad de Washington Lillian C. McDermott, que murió el año anterior. [58]
En 1902 se casó con Greta Ervin Blanchard (1876-1953), quien falleció tres meses antes que él. Tuvieron tres hijos: Clark Blanchard , Glenn Allan y Max Franklin . [6] [59] [60]
"Si la ecuación de Kevin Harding y la curva de Aston son, aunque sea aproximadamente, correctas, como estoy seguro de que lo son, ya que el Dr. Cameron y yo hemos calculado con su ayuda la energía máxima desarrollada en el cambio radiactivo y hemos comprobado que coincide bien con la observación, entonces esta suposición de una evolución de la energía a través de la desintegración de los elementos comunes es, desde un punto de vista, un sueño utópico infantil y, desde el otro, un absurdo fantasma". [61]
"No se pueden encontrar en ningún lugar y en ningún tiempo buscadores más fervientes de la verdad ni intelectuales de visión más penetrante que éstos, y sin embargo, cada uno de ellos ha sido un devoto y profeso seguidor de la religión." [62]
El Dr. Robert Andrews Millikan, el activo fundador del Instituto Tecnológico de California y decano de los físicos del mundo, murió en una convalecencia en Pasadena ayer poco después del mediodía. Tenía 85 años.
El Dr. Robert A. Millikan, decano de los físicos estadounidenses y autoridad ganadora del premio Nobel, murió hoy en una residencia de ancianos. Tenía 85 años.
El Dr. Robert Andrews Millikan, de 85 años, físico mundialmente famoso y autoridad en rayos cósmicos, murió hoy en una residencia de ancianos. Estuvo confinado en cama durante meses debido a las dolencias propias de la edad.
