Σαν σήμερα... 1931, πέθανε ο Αμερικανός νομπελίστας φυσικός Albert Michelson.

Albert Abraham Michelson

Σαν σήμερα, στις 9 Μαΐου 1931, πέθανε στην Πασαντίνα της Καλιφόρνιας, ο Albert Abraham Michelson (Άλμπερτ Άμπραχαμ Μάικελσον), Αμερικανός φυσικός γνωστός από την μέτρηση της ταχύτητας του φωτός και ειδικά για το πείραμα Michelson-Morley. 

Ο Michelson γεννήθηκε στις 19 Δεκεμβρίου 1852 σε εβραϊκή οικογένεια στο Strzelno της επαρχίας Posen στην Πρωσία (τώρα στην Πολωνία). Ο πατέρας του, Samuel Michelson, ήταν έμπορος και η μητέρα του, Rozalia Przyłubska, ήταν κόρη εμπόρου. 
Το 1855 η οικογένειά του μετακόμισε στις Η.Π.Α. Μεγάλωσε στο Murphy's Camp της Καλιφόρνιας και στη Virginia City της Νεβάδα. Οι περιοχές αυτές είχαν ορυχεία και ο πατέρας του ήταν έμπορος εκεί. Τέλειωσε δημόσιο γυμνάσιο στο Σαν Φρανσίσκο, μένοντας στο σπίτι της θείας του, Henriette Levy.

Ο Albert Michelson με τη στολή του ναυτικού δοκίμου.
(US NAVY / SCIENCE PHOTO LIBRARY)

Το 1869, ο πρόεδρος των Η.Π.Α. Ulysses S. Grant απένειμε στον Michelson υποτροφία για να σπουδάσει στην Ναυτική Ακαδημία που βρισκόταν στην Annapolis του Maryland. Κατά τη διάρκεια των επόμενων τεσσάρων ετών παρουσίασε ιδιαίτερη πρόοδο στην οπτική, τη θερμότητα, την κλιματολογία και το σχέδιο. Αφού αποφοίτησε το 1873, υπηρέτησε δύο χρόνια στη θάλασσα και το 1875 επέστρεψε στην Ακαδημία όπου έγινε καθηγητής φυσικής και χημείας μέχρι το 1879. 
Το 1877 παντρεύτηκε την Margaret Hemingway, κόρη εύπορου χρηματιστή και δικηγόρου της Νέας Υόρκης, αλλά και ανηψιά του διοικητή του, William T. Sampson. Απέκτησαν δύο γιους, τον Albert και τον Truman και μια κόρη, την Elsa. Ήταν ένας μάλλον προβληματικός γάμος που κράτησε 20 χρόνια.

Φωτογραφία του Albert Michelson στο γραφείο του. 

(αρχεία του Πανεπιστημίου του Σικάγου)

Το 1877, ενώ βρισκόταν στην Annapolis, ξεκίνησε τα πρώτα του πειράματα για την μέτρηση της ταχύτητας του φωτός. Το Νοέμβριο του 1877, ένα απλό γεγονός που συνέβη κατά την προετοιμασία μιας διάλεξης, σφράγισε το υπόλοιπο της ζωής του. Ο Michelson θα παρουσίαζε την μέθοδο Foucault για τον υπολογισμό της ταχύτητας του φωτός. Τότε συνειδητοποίησε, ότι εάν η φωτεινή ακτίνα ήταν πιο λεπτή, θα μπορούσε να διαμορφωθεί γι' αυτή μια πολύ μακρύτερη οπτική πορεία-μήκος κι έτσι θα υπήρχε μεγαλύτερη ακρίβεια στην μέτρηση. 
Στα επόμενα δύο χρόνια προετοίμασε κι εκτέλεσε τα πειράματά του στηριζόμενος αφενός στον ενθουσιασμό και την ικανότητά του ως μηχανικός, αφετέρου σε μια επιχορήγηση 2000 δολαρίων από τον πεθερό του. Αξίζει εδώ να επισημάνω ότι στο 19ο αιώνα οι μισθοί των Αμερικανών καθηγητών δύσκολα μπορούσαν να υποστηρίξουν έναν αξιοπρεπή τρόπο ζωής. Γι’ αυτό, αν ήθελε κάποιος να είναι καλός στη δουλειά του ως καθηγητής φυσικής, ήταν συνήθως απαραίτητο ή να έχει πάρει μια καλή κληρονομιά ή να έχει κάνει ένα πλούσιο γάμο. Δεν ήταν απαραίτητο ένα διδακτορικό κι εξάλλου μέχρι το 1900 μόνο μια μειοψηφία των καθηγητών είχε διδακτορικό. 

Χειρόγραφες σημειώσεις του Michelson για τον 
υπολογισμό της ταχύτητας του φωτός.

Το 1879 ο Michelson μέτρησε την ταχύτητα του φωτός στον αέρα στην τιμή 299.864 ± 51 km/s και υπολόγισε την ταχύτητα του φωτός στο κενό στην τιμή 299.940 km/s. 

Το 1879 τοποθετήθηκε στο Ναυτικό Γραφείο Almanac της Ουάσιγκτον (τμήμα του  Ναυτικού Παρατηρητηρίου των Ηνωμένων Πολιτειών) κι εκεί είχε την ευκαιρία να συνεργαστεί και να δεχτεί τις συμβουλές του διάσημου αστρονόμου Simon Newcomb. Το επόμενο έτος πήρε άδεια απουσίας για να συνεχίσει τις σπουδές του στην Ευρώπη. Επισκέφτηκε τα Πανεπιστήμια του Βερολίνου και της Χαϊδελβέργης, καθώς και το  Collège de France και την École Polytechnique στο Παρίσι. Το 1881  παραιτήθηκε από το Πολεμικό Ναυτικό και συνέχισε τις σπουδές του στην Ευρώπη.  

Όταν βρισκόταν στο εργαστήριο του Hermann von Helmholtz στο Πανεπιστήμιο Humboldt του Βερολίνου, ο Michelson σχεδίασε και εκτέλεσε ένα σημαντικό πείραμα. Είχε κατά νου ένα νέο είδος συμβολόμετρου, αρκετά ευαίσθητο για να μπορέσει να μετρήσει τον επηρεασμό στην ταχύτητα της γης λόγω της κίνησής της μέσα στον "αιθέρα". Όμως, το αποτέλεσμα για τον Michelson ήταν απογοητευτικό. Οι μετρήσεις έδειχναν ότι δεν υπήρχε κάποιος επηρεασμός της ταχύτητας από τον αιθέρα, δηλαδή σαν να μην υπήρχε αιθέρας. 

Η κατασκευή για το πείραμα Michelson–Morley (1887).  
Βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο Case Western Reserve.

Το 1883 επέστρεψε στις Η.Π.Α. αποδεχόμενος θέση καθηγητή Φυσικής στη Σχολή  Εφαρμοσμένων Επιστημών Case, στο Cleveland του Οχάιο. Εκεί συνεργάστηκε με τον αξιοσέβαστο καθηγητή Χημείας Edward Morley σε διάφορες έρευνες, μία από τις οποίες ήταν η επανάληψη του πειράματος που είχε κάνει στο εργαστήριο του Helmholtz στο Βερολίνο. Για την επιτυχία αυτού του πειράματος επικεντρώθηκε στη δημιουργία ενός βελτιωμένου συμβολόμετρου που θα παρουσίαζε μεγαλύτερη ευαισθησία. Η συνεισφορά του έμπειρου Morley στο σχεδιασμό και την εκτέλεση του πειράματος ήταν σημαντική. Έτσι, το 1887, ο Michelson και ο Morley με τη βοήθεια του συμβολόμετρου  Michelson, έστησαν το περίφημο πείραμα Michelson–Morley. Ο στόχος του πειράματος ήταν να συγκριθεί η ταχύτητα του φωτός ως προς τη Γη, με την ταχύτητα που είχε το φως ως προς τον "αιθέρα". 

Το κτήμα Irvine όπου έγινε το πείραμα Michelson–Morley
 στην Orange County, της Καλιφόρνιας. Την εποχή του 
πειράματος στην περιοχή υπήρχε φυτεία φασολιού.

Το πείραμα απέδειξε, σε απογοήτευση του Michelson, ότι  δεν υπήρχε "αιθέρας" και ότι ήταν αδύνατο να μετρηθεί η απόλυτη ταχύτητα της Γης. Θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι το πείραμα των Michelson και Morley ήταν από εκείνες τις περιπτώσεις επιστημονικών πειραμάτων που ενώ θεωρείται μια μεγάλη αποτυχία από τους δημιουργούς του (απόδειξη μη ύπαρξης του αναμενόμενου "αιθέρα"), τελικά αποδεικνύεται ιστορικό στο χώρο της Επιστήμης. 
Λέγεται, χωρίς όμως να αποδεικνύεται από τα ιστορικά στοιχεία, ότι αυτό έδωσε τη βάση στον Αϊνστάιν για να συνάγει το "αξίωμα του φωτός" της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας. Το πιο πιθανό είναι, ο Αϊνστάιν να μην ήταν ενήμερος αυτού του πειράματος και να είχε καταλήξει διαισθητικά από πολύ νωρίς ότι η ταχύτητα του φωτός ήταν πιθανώς αμετάβλητη σε οποιοδήποτε ομοιόμορφα κινούμενο σύστημα αναφοράς. 
Ο Michelson αργότερα αναγνώρισε τη σημασία του έργου του Αϊνστάιν, αλλά μέχρι το τέλος της ζωής του δεν μπόρεσε ποτέ να πιστέψει ότι το φως δεν ήταν μια δόνηση σε κάποιο είδος "φανταστικού αιθέρα".

Τρεις κάτοχοι Νόμπελ Φυσικής:
Albert Michelson (1907),  Albert Einstein (1921) και
Robert A. Millikan (1923) μπροστά από το 
The Athenaeum, στο Cal Tech (Φεβρουάριος 1931).
(Smithsonian Institution Libraries)

Το 1889 ο Michelson έγινε καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Clark στο Worcester της Μασαχουσέτης. Μετά τρία χρόνια, το 1892, ανέλαβε καθηγητής και πρώτος προϊστάμενος του Τμήματος Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Το τμήμα είχε οργανωθεί  πρόσφατα  με χρήματα της οικογένειας των Rockefeller. 

Το 1899, έχοντας χωρίσει από την πρώτη σύζυγό του, παντρεύτηκε την Edna Stanton από την Lake Forest του Illinois. Το ζευγάρι απέκτησε τρεις κόρες, την Madeleine, την Dorothy και την Beatrice.

Το 1906, ο Edward B. Rosa και το Εθνικό Γραφείο Προτύπων χρησιμοποίησαν μια νέα μέθοδο για να μετρήσουν την ταχύτητα του φωτός στην τιμή 299.781 ± 10 km/s. Παρά το γεγονός ότι η μέθοδος αμφισβητήθηκε, έδωσε την ευκαιρία για νέες καλύτερες μετρήσεις.

Το 1907, ο Michelson είχε την τιμή να είναι ο πρώτος Αμερικανός που έλαβε το βραβείο Νόμπελ Φυσικής "για τα οπτικά όργανα ακριβείας και τις φασματοσκοπικές και μετρολογικές έρευνες που πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθειά τους".

Το βραβείο Νόμπελ για τον Michelson.

Κατά τη διάρκεια διάρκεια του Α' Παγκοσμίου πολέμου επέστρεψε στο Ναυτικό και είχε την ευκαιρία να συνεχίσει την έρευνά του σε συσκευές ναυτικής χρήσης.

Μετά τον πόλεμο ασχολήθηκε περισσότερο με την αστρονομία. Έτσι, το 1920, με τη βοήθεια του περίφημου συμβολομέτρου του, υπολόγισε τη διάμετρο του αστεριού  Betelgeuse. Αυτή η μέτρηση θεωρείται ο πρώτος ακριβής προσδιορισμός μεγέθους αστεριού.

Από το 1920 ο Michelson άρχισε να σχεδιάζει μια καινούρια μέτρηση της ταχύτητας του φωτός από το Αστεροσκοπείο του όρους Wilson. Το 1924 η μέτρηση έδωσε τιμή 299.796 ± 4 km/s και το 1925 μια νέα μέτρηση επηρεάστηκε από το σύννεφο του καπνού που δημιουργήθηκε στην περιοχή από δασικές φωτιές, αλλά και από πρόσφατο σεισμό που συνέβη στην Santa Barbara με μέγεθος 6,3 στην κλίμακα Ρίχτερ.

Η πρώτη σελίδα της εργασίας των
Michelson- Morley με τίτλο "On the Relative
Motion of the Earth and the Luminiferous Ether".

Η περίοδος μετά το 1927 σηματοδότησε την εμφάνιση νέων μετρήσεων της ταχύτητας του φωτός με τη χρήση νέων ηλεκτρο-οπτικών συσκευών.

Το 1929 ο Michelson παραιτήθηκε από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο για να εργαστεί στο Αστεροσκοπείο του όρους Wilson.

Το 1930 ξεκίνησε συνεργασία με τον Francis G. Pease και τον Fred Pearson  ακολουθώντας μια καινούρια μέθοδο με τη χρήση σωλήνα κενού, για να αποφύγουν τις τυχόν ατμοσφαιρικές επιδράσεις. Για να πραγματοποιήσουν τις μετρήσεις χρησιμοποίησαν ένα σωλήνα μήκους 1,6 χιλιομέτρων διαμέτρου 3 ποδιών στο αγρόκτημα Irvine κοντά στην Santa Ana της Καλιφόρνια. Πετυχαίνοντας διαδοχικές αντανακλάσεις, κατάφεραν ν' αυξήσουν τη διαδρομή του φωτός στα 10 μίλια. 

Για πρώτη φορά στην ιστορία, η ταχύτητα του φωτός μετρήθηκε σε ένα σχεδόν τέλειο κενό με πίεση μόλις 0,5 mm υδραργύρου.

(Από αρ.) Albert Michelson, Robert Millikan, Henry Gale,
(Μπρ.) Carl Kinsley. Μπροστά στην είσοδο του Εργαστηρίου
Φυσικής Ryerson, στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου (1908).
(US NAVY / SCIENCE PHOTO LIBRARY)

Δυστυχώς ο Michelson δεν ευτύχησε να δει την ολοκλήρωση του πειράματος. Μέχρι τις 9 Μαΐου 1931 που πέθανε σε ηλικία 79 ετών, είχαν πραγματοποιηθεί μόλις οι 36 από τις 233 μετρήσεις που συνολικά καταγράφηκαν. Η εργασία δημοσιεύτηκε μετά το θάνατο του Michelson, το 1935 και έδινε ως τιμή ταχύτητας του φωτός 299,774 ± 11 km/s.

Ως δάσκαλος ο Michelson ήταν μάλλον απόμακρος και όχι εύκολα προσεγγίσιμος. Αντίθετα, ως ερευνητής ήταν επίμονος, εργατικός και αφιερωμένος στα πειράματά του. Γενικά βοήθησε τη διδασκαλία της Φυσικής και την έρευνα στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου. Ακόμη ήταν μεταξύ των ιδρυτών της The American Physical Society (APS-Αμερικάνικη   Εταιρεία Φυσικής) και έγινε ο δεύτερος πρόεδρός της.

Ο Albert Michelson τιμήθηκε με πολλά βραβεία και μετάλλια, ενώ υπήρξε μέλος πολλών επιστημονικών ενώσεων. 

Ο κρατήρας Michelson της σελήνης έχει το όνομά του.  

Το συμβολόμετρο του Michelson που τοποθετήθηκε στο
τηλεσκόπιο 100" Hooker, στο όρος Wilson.
(Cal Tech Archives)

• Η ομιλία "Recent advances in spectroscopy" ("Πρόσφατες εξελίξεις στη φασματοσκοπία") (pdf) του Albert Michelson μετά την απονομή του Νόμπελ Φυσικής (12 Δεκεμβρίου 1907, αγγλικά).

• Η εργασία (pdf) των Michelson-Morley "On the Relative Motion of the Earth and the Luminiferous Ether" ("Σχετικά με την Σχετικιστική Κίνηση της Γης και του Φωτεινού Αιθέρα") που δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση American Journal of Science (vol. 35, 1887, p. 333-345).

• "Ο μύθος του πειράματος Michelson – Morley" από τον ιστότοπο physicsgg.

• Οδηγός για την εύρεση των αρχείων με τις εργασίες του Albert Michelson στη Βιβλιοθήκη του Πανεπιστημίου του Σικάγου.

• Οδηγός για την "Συλλογή Albert A. Michelson" στη Βιβλιοθήκη Nimitz της Ναυτικής Ακαδημίας των ΗΠΑ.

Πηγή: Today in Science History,  history.aip,  nasonline, haaretz,

          irvinestandard,