姓名:邁克耳遜 Michelson,Albert Abraham

國家或者地區(qū):德國-美國

學科:物理學家

1878年，邁克耳孫開始了將與他結下了不解之緣的光速精密測量工作。早在兩個世紀以前，羅伊默便是光速測量的先驅者。布雷德利、傅科和菲佐都作過測量。然而，邁克耳孫卻決心用自制的儀器測得比他們都準確。他采用傅科的方法，加了一些小的改進，做出了他的第一個光速報告。由于他認識到必須先學習光學才能取得進一步的成果，便遠涉重洋，去德國和法國求學。一回到美國，他就辭去了軍職，在克利夫蘭州當了凱瑟應用科學學院的物理教授。

1882年，他準備停當后再次嘗試，結果測出光速為每秒299，853公里(每秒186，320英里)。這個值在三十余年內(nèi)一直是所測得的最佳值(這個紀錄后來的刷新者還是邁克耳孫本人)。 1881年，邁克耳孫，在A.G.貝爾的資助下制成干涉儀，用于把光束一分為二，讓兩部分沿不同路線射出，然后使其合在一起。麥克斯韋曾在六年前提出過這個實驗。假如這兩部分光束以相同的速度通過不同的距離，或以不同的速度通過相同的距離，它們就會失相并互相干涉，產(chǎn)生亮暗相間的光帶。揚檢測到了當兩道光線相遇時出現(xiàn)的這些干涉條紋，從而證實了光的波動性。邁克耳孫利用自己的干涉儀研究了相互垂直傳播的兩部分光束。當時人們認為，光作為一種波，必須是某種東西的波(正如海浪是海水的波一樣)。因此假定整個空間充滿著光以太。("以太"一說便又恢復了亞里士多德曾設象的那種為地球大氣層以外所有物體成份的第五原質(zhì)的地位)。人們認為以太是不動的，地球運行時通過以太。因此，順地球運動方向發(fā)出的光傳播得應該(或看來應該)比向與地球運動方向成直角發(fā)出的光快些。兩束光會失相并出現(xiàn)干涉條紋。測量條紋的寬度(不是測量干涉條紋的寬度，而是測量條紋移動的距離。下同。--譯者)，就可能求出地球相對于以太的精確速度。這樣，便可以測定地球的"絕對運動"，還將由宇宙間一切物體相對于地球的運動得知它們的絕對運動。

他在1881年做的首次實驗是在柏林亥姆霍茲的實驗室進行的。沒有出現(xiàn)干涉條紋。他更加煞費苦心地采取消除誤差的措施繼續(xù)嘗試。1887年，他和莫利在看來絕對可靠的環(huán)境下進行實驗，然而還是失敗了。他們看不到有明顯寬度的條紋，因此光速在任何環(huán)境下任何方向上都沒有差別。(從那天起也沒有任何人發(fā)現(xiàn)過)。毫無疑問，邁克耳孫-莫利實驗，是科學史上眾所周知的最出名的失敗實驗。(雖然如此，芝加哥大學1898-1899年鑒中物理部分的介紹卻說，物理結構已是十分嚴整，以致除了求出各種常數(shù)的第六位小數(shù)值以外，無需再繼續(xù)研究別的什么了。這便忽視了邁克耳遜-莫利實驗已將物理學搞得七零八落的這一事實。那么，誰是當時這所大學物理系的主任呢?嘿，正是邁克耳孫!)這個實驗可以說是推翻了所有有關以太的學說(馬赫立刻宣稱不存在以太)，因而有必要為光速不變性尋求某種解釋。菲茨杰拉德提出了最富有戲劇性的解釋:高速物體的長度有輕微變化，這種變化正好足以抵消光速的變化，使它顯得是恒定不變。1905年，愛因斯坦發(fā)表了狹義相對論，使解釋工作達到高潮。

狹義相對論通過假定光在真空中的速度為一個基本和不變的常數(shù)開始，利用普朗克于1900年提出的量子理論，消除了以太存在的必要性(然而邁克耳孫卻一直未能接受相對論)。毫無疑問，邁克耳孫-莫利實驗是第二次科學革命理論領域的起點，就象倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)的X射線是實驗領域內(nèi)革命的肇始一樣。 1907年，邁克耳孫因各種光學研究的成果榮獲物理學諾貝爾獎。他是獲得某門學科的諾貝爾獎金的第一個美國人。但是邁克耳孫的光學研究卻并非只因否定性結果而著名。他的干涉儀使他有可能通過比較從天體兩側發(fā)出的光線而測定天體的寬度，并根據(jù)干涉條紋的性質(zhì)，測定兩個發(fā)光點之間的距離。當然這種作法只不過是一種技術演示而已，因為這些衛(wèi)星的角距離可通過直接觀察的方法來測出。

不過在1920年，他用更好的望遠鏡著手努力測量甚至現(xiàn)在都不能用直接觀察去測的恒星的直徑。他用附加到100英寸的望遠鏡上的一個20英尺的干涉儀，測量出了巨星參宿四的直徑。這一消息登在了《紐約時報》頭報位置上。科學消息上了這家報紙的頭號版面，這可是破天荒第一次(這是當時對科學發(fā)展成績的罕有贊許)。同時，他建議用光波作為長度標準，代替保存在巴黎郊區(qū)用作國際標準米的鉑銥米原器。最初他認為鈉的明亮黃譜線可能行，后來又發(fā)現(xiàn)鎘在高溫下輻射的紅光更適于做長度標準。1893年，他用鎘的紅色譜線波長量度了米原器。(用光波作為長度標準，這在1960年才被接受)不過，這時人們采用的標準光波是1893年時所不知道的稀有氣體氪的輻射光，而不是鎘的紅色譜線。

1892年，邁克耳孫就任芝加哥大學的物理系主任，這個職位他一直擔任到退休。從1923到1927年，他是美國科學院院長。 1923年，邁克耳遜又回到精確測量光速的課題上來。他以誤差不超過1英寸的精度測量出了加利福亞山某兩座山峰之間的一段22英里的距離。他使用友人斯佩里為他專門制備的一面八面旋轉鏡;到1927年，測得的光速值為299，798公里/秒。他再次測試，這次他使用一根能抽成真空的長管子，因此能測量光在真空中的速度。將光一再反射，直到在真空中行進10英里長。當時邁克耳孫已在病中，未能等到得出最后的結果。但在1933年(此時他已去世)，公布了最后測量值-299，774公里/秒(186，271英里/秒)。邁克耳孫逝世大約三十年后，公認的光速值被定為299，792.5公里/秒(186，282英里/秒)，這個值介乎邁克耳孫最后兩次測得的數(shù)值之間。下面講他的一個與光速無關的實驗，即邁克耳孫對一根鐵管中水平的顯微觀察。雖然管內(nèi)"潮汐"的水平變至多為4微米(不到百萬分之6英寸)，但這足以使他能象通過海洋中的嘲汐一樣，計算出太陽和月亮對地球的引力強度。他指出，固體地面隨太陽和月亮的升落而起伏，其水平面變化為35厘米，即稍大于1英尺。