Leben und Wirken
ROBERT ANDREWS MILLIKAN kam als zweiter von sechs Kindern einer puritanischen
Predigerfamilie in Morrison / Illinois im mittleren Westen der USA am
22. März 1968 zur Welt. Seine Vorfahren waren vor 1750 aus England
eingewandert und hatten sich im mittleren Westen der USA niedergelassen.
In dieser ländlichen Gegend wurde MILLIKAN streng erzogen und musste
von klein auf in der elterlichen Landwirtschaft mithelfen.
Nach dem Besuch einer High School in Iowa, die er mit sehr guten Ergebnissen
beendete, arbeitete Millikan zunächst einige Zeit als Journalist
und bildete sich anschließend am Oberlin College in Ohio weiter.
Hier beschäftigte er sich entsprechend seinen Interessen vorwiegend
mit Griechisch und Mathematik.
Die erste enge Berührung mit der Physik erfolgte anschließend:
MILLIKAN erhielt nach dem Besuch des College eine Lehrerstelle und musste
u. a. elementare Physik unterrichten. Dadurch wuchs sein Interesse an
diesem Fach offensichtlich so, dass er begann, sich intensiv mit Physik
zu beschäftigen. Ab 1893 war er in Chicago an der Columbia University
tätig und 1895 promovierte er. In seiner Doktorarbeit beschäftigte
er sich mit polarisiertem Licht, das von den Oberflächen glühender
Körper ausgeht.
1895/96 hielt sich MILLIKAN etwa ein Jahr lang an
den Universitäten in Berlin und Göttingen auf. Hier hatte er
engen Kontakt mit solchen bedeutenden deutschen Physikern wie WALTHER
FRIEDRICH, HERMANN NERNST und PAUL KARL LUDWIG DRUDE.
1896 folgte er einem Ruf von ALBERT ABRAHAM MICHELSON (1852-1931) und
wurde dessen Assistent an der Columbia University in Chicago. Nach seiner
Habilitation 1897 wurde er u. a. wegen seiner Erfolge als Lehrbuchautor
und seiner Beiträge zur Entwicklung pädagogischer Konzepte 1910
zum Professor für Physik berufen und blieb bis 1921 an der Universität
von Chicago tätig.
1921 wechselte MILLIKAN an das California Institute of Technology in Pasadena,
dessen Präsident er von 1921 bis 1945 war. Gleichzeitig leitete MILLIKAN
das "Norman Bridge Laboratory of Physics" an diesem Institut.
Unter seiner Leitung erlebte das Institut eine Blütezeit und entwickelte
sich zu dem weltberühmten "CalTech".
1946 ging MILLIKAN in den Ruhestand und gab fast alle seine Ämter
ab. Seine letzten sieben Lebensjahre soll er vor allem mit Tennisspiel
und Golf verbracht haben. ROBERT ANDREWS MILLIKAN starb am 19. Dezember
1953 in Pasadena (Kalifornien).
Wissenschaftliche
Leistungen
Seine wichtigsten wissenschaftlichen Leistungen erzielte ROBERT ANDREWS
MILLIKAN im experimentellen Bereich. Als Experimentator
zeichnete er sich durch großen Einfallsreichtum und Geschicklichkeit
aus. Der Experimentalphysik wandte sich MILLIKAN ab 1906 zu.
Seine vielleicht wichtigsten experimentellen Arbeiten erfolgten zwischen
1907 und 1915.
Nach einer ersten Bestimmung der Elementarladung
im Jahre 1907 entwickelte er immer feinere Methoden. Zu seiner Motivation
schrieb er in einem 1910 in der Zeitschrift "Philosophical Magazine"
erschienenen Aufsatz:
"Unter allen physikalischen
Konstanten gibt es zwei, deren überragende Bedeutung allgemein anerkannt
sein dürfte: die eine ist die Lichtgeschwindigkeit, ... und die andere
ist die elementare elektrische Ladung."
Während aber die Geschwindigkeit
des Lichts mit einer Genauigleit von einem Zwanzigtausendstel bekannt
sei, so MILLIKAN weiter, müsse der Wert der elektrischen Elementarladung
noch immer als recht ungewiss gelten.
Ab 1910 gelangen mit der Tröpfchenmethode immer bessere Präzisionsmessungen der elektrischen Elementarladung, einer fundamentalen Naturkonstanten. Heute ist diese Methode als "Millikan-Versuch" in jedem Physiklehrbuch beschrieben. Interessant ist dabei, wie der Forscher mit seinen zahlreichen Messergebnissen umgegangen ist.
So gab er 1913 öffentlich zu Protokoll: "Diese
(58) Tropfen stellen die Gesamtheit der in 60 aufeinanderfolgenden Tagen
untersuchten Tropfen dar, wobei kein einziger weggelassen wurde".
Der amerikanische Wissenschaftshistoriker GERALD HOLTON stieß allerdings
bei der Analyse von zwei Labortagebüchern von MILLIKAN aus den Jahren
1911und 1912 auf einen anderen Sachverhalt: die Anzahl der untersuchten
Öltröpfchen lag bei 140, bei der Berechnung der Konstanten wurden
allerdings von MILLIKAN nur die Daten von 58 Tröpfchen berücksichtigt.
Eine Reihe von Messergebnisssen hatte er mit Bemerkungen wie "Genau
richtig!" oder "Wunderschön. Sicher veröffentlichen!"
versehen. Zu anderen Werten gab es Bemerkungen wie "Irrtumsfaktor
hoch, werde ich nicht benutzen" oder "Etwas stimmt nicht!".
Entgegen allen Regeln der Naturwissenschaften verlor MILLIKAN nie ein
Wort über diese unliebsamen Werte, die er in seinen wissenschaftlichen
Veröffentlichungen einfach unter den Tisch fallen ließ. Es
spricht für seine Intuition, dass er die Werte auswählte, die
tatsächlich zu einer Bestimmung der Elementarladung mit hoher Genauigkeit
führten.
1915 beschäftigte sich MILLIKAN mit dem Fotoeffekt
und wies experimentell die Gültigkeit der einsteinschen Gleichung
für diesen Effekt nach. Außerdem gelang ihm eine exaktere Bestimmung
des planckschen Wirkungsquantums.
Anfang der zwanziger Jahre beschäftigte sich MILLIKAN mit dem Bereich
der elektromagnetischen Strahlung, der zwischen der ultravioletten Strahlung
und der Röntgenstrahlung liegt. In diesem Bereich identifizierte
er über 1000 Spektrallinien.
1926 zeigte er, dass die von dem österreichischen Physiker VICTOR
HESS (1883-1964) entdeckte radioaktive Strahlung kosmischen Ursprungs
ist und führte die Bezeichnungen "kosmische Strahlung"
und auch "millikansche Strahlung" in die Physik ein. Einige
Jahre vorher hatte MILLIKAN allerdings selbst keine Hinweise auf eine
solche Strahlung finden können und vernichtende Kritik an der Veröffentlichungen
von VICTOR HESS geübt. Später erkannte er die Priorität
von HESS an der Entdeckung dieser Strahlung an, der Name "millikansche
Strahlung" verschwand wieder.
MILLIKAN regte einen seinen Studenten, CARL DAVID ANDERSON (1905-1991),
dazu an, gemeinsam mit ihm die Eigenschaften der kosmischen Strahlung
zu erforschen. Die Untersuchungen erfolgten mithilfe einer Nebelkammer.
Beim Auswerten von fotografischen Nebelkammeraufnahmen wies ANDERSON 1932
positiv geladene Teilchen (Positronen) nach, deren Existenz bereits um
1930 von PAUL DIRAC vorhergesagt wurden. Für diese Entdeckung erhielt
ANDERSON gemeinsam mit dem Entdecker der kosmischen Strahlung VICTOR HESS
den Nobelpreis für Physik für das Jahr 1936.
Neben seinen experimentellen Arbeiten verfasste MILLIKAN
eine Reihe von technischen Studien und mehrere Bücher über das
Verhältnis zwischen Wissenschaft und Religion. Seine Arbeiten wurden
mit zahlreichen Medaillen und Ehrendoktoraten anerkannt. 1923 erhielt
er für die Bestimmung der elektrischen Elementarladung und die Arbeiten
über den Fotoeffekt als zweiter Amerikaner (nach MICHELSON) den Nobelpreis
für Physik.