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皇帝 | 2019-3-22 10:00:36

1908 年,邁入不惑之年的美國物理學家密立根望著窗外的校園,檢視目前還算令人稱羨的生活:美滿的婚姻與三個小孩、在芝加哥大學任教、還是個頗有名聲的教科書作家。然而,有件事他始終耿耿於懷,那就是他仍沒有足以名留青史的研究成果。他決定挑戰至今眾人仍束手無策的難題:測定電子的基本電荷。只是他沒料到,那如願以償的名聲將伴隨著難以抹平的陰影⋯⋯。

雖然湯姆森在 1897 年就發現電子,但對於電子攜帶的電荷究竟是大小各有不同或是有共同的基本單位,始終沒有概念。湯姆森本人帶領學生鑽研這個問題已好幾年,他們在雲霧室內部裝了可以通電的金屬板,然後觀察帶負電的水氣下降速率,在扣除重力與空氣阻力的影響後,估算出每一微滴平均所受的電力──也就是電子的電荷大小。但因為霧氣很快就蒸發,只能得到相當粗略的估算。

密立根沿用這個方法,但將設備改良成研究單一水滴,而非一片雲霧。最重要的突破在 1910 年,他用油滴取代水滴,克服了快速蒸發的問題。連續多年,他除了盡教學工作的本分之外,其餘時間幾乎完全投入這項實驗,還屢屢忘了參加應允出席的宴會。最後他長期以來投入此單調乏味的觀察終於有了成果,1913 年他發表論文,宣告基本電荷的值為 1.592 x 10-19 庫倫,與目前已知的電荷值誤差千分之五以內。

他這項成就,加上三年後又以實驗證實了愛因斯坦的光電效應(諷刺的是,他根本不相信光是量子,才做實驗想證明愛因斯坦是錯的),密立根終於如願以償,在 1923 年獲頒諾貝爾物理獎。只不過這個光環日後卻有些黯淡。1981 年,先是美國科學哲學教授富蘭克林(Allan Franklin)發現密立根當時是從 140 個實驗數據中挑選出 58 個他認為「美的」,才得出基本電荷存在的結論;雖然算出來的電荷值的確相當精確,但這種人為操弄畢竟不符合科學精神!接著密立根當年的研究生佛萊契爾(Harvey Fletcher)死後,人們才從文件中發現他也共同參與了油滴實驗;事實上,改用油滴取代水滴根本是他建議的,但密立根卻隻字不提,自己獨佔其功!

對於榮耀的渴求固然可以帶來鍥而不捨地追尋科學真理的動力,卻也容易誘使你走向歧途,忘了科學精神比科學成果更重要。密立根的故事值得我們警惕!

資料引用於:http://history.pansci.asia/

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皇帝 | 2019-3-22 10:04:04

密立根獲頒諾貝爾物理獎是名不符實,算是物理界的一樁醜聞。

好友們大多只聽過密立根得到基本電荷,真相要之後的學者檢驗後才能夠怪蓋棺定論!
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alkim98
王子 | 2019-3-22 15:10:27

科學都是建構在前人的研究成果中前進!

密立根獲頒諾貝爾物理獎雖然名不符實,但對科學的貢獻並沒有減少!

錯誤的實驗也是驗證科學的必要過程!
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732
皇帝 | 2019-3-22 15:33:55

alkim98 發表於 2019-3-22 15:10
科學都是建構在前人的研究成果中前進!

密立根獲頒諾貝爾物理獎雖然名不符實,但對科學的貢獻並沒有減少! ...

密立根油滴實驗是物理系大三必做的實驗之一,即使以現在精良的儀器誤差都很大。

是從 140 個實驗數據中挑選出 58 個他認為「美的」,這明顯是違反學術倫理。

但我也同意不能夠抹煞密立根對物理的貢獻。
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