ROBERT ANDREWS MILLIKAN: TIỂU SỬ, TÍNH TOÁN ELECTRON, NHỮNG ĐÓNG GÓP KHÁC - TIỂU SỬ - 2026

Robert Andrews Millikan (1868-1953) là một nhà vật lý thực nghiệm nổi tiếng, đồng thời là một nhà giáo dục và nhân vật công chúng nổi tiếng ở Hoa Kỳ trong những thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 20. Tương tự như vậy, ông đã có nhiều đóng góp và khám phá trong lĩnh vực điện, quang học và vật lý phân tử.

Tuy nhiên, thành tựu vĩ đại của Millikan là tính toán điện tích electron, mà ông có thể xác định được nhờ vào thí nghiệm ngày nay được gọi là thí nghiệm giọt dầu.

Robert A. Millikan tại Viện Công nghệ California (Caltech) 1947. Nguồn: Wikipedia commons

Ngày nay, công trình này được coi là một ví dụ lý tưởng về việc áp dụng phương pháp khoa học. Tuy nhiên, ngoài nghiên cứu của mình, thành công của Millikan phần lớn là nhờ vào kinh nghiệm lâu năm có được nhờ sự kiên trì nghiên cứu các hiện tượng tự nhiên.

Tiểu sử

Đời tư

Robert Millikan sinh ngày 22 tháng 3 năm 1868 tại Morrison, Illinois và mất ngày 19 tháng 12 năm 1953 tại San Marino, California.

Năm 5 tuổi, Millikan cùng gia đình chuyển đến McGregor, Iowa. Hai năm sau, Millikan định cư ở Maquoketa, nơi Robert bắt đầu học trung học. Nói chung, có thể thấy rằng giáo dục gia đình là yếu tố quyết định trong cuộc đời nghề nghiệp của ông.

Tương tự, sự tận tâm và niềm đam mê dành cho công việc, luôn đặt trên những mong muốn và nguyện vọng cá nhân, cùng với trí tuệ trung thực tuyệt vời, đã giúp ông đạt được thành công trong khoa học và cuộc sống công cộng.

Năm 1902, ông kết hôn với Greta Blanchard và hưởng tuần trăng mật ở châu Âu. Kết quả của sự kết hợp này, ba đứa trẻ được sinh ra: Clark, Glenn Allen và Max Franklin.

Nghiên cứu ứng dụng

Năm 1886, ông bắt đầu học tại trường Cao đẳng Oberlin, nơi ông học lượng giác, hình học giải tích và tiếng Hy Lạp. Ông tốt nghiệp năm 1891 và lấy bằng tiến sĩ vật lý tại Đại học Columbia năm 1895, là người đầu tiên làm việc này tại khoa nơi ông theo học.

Sau khi nhận bằng tiến sĩ, Millikan đến Đức (1895-1896), nơi ông theo học tại các trường đại học danh tiếng như Göttingen và Berlin.

Trong thời gian ở châu Âu, ông có quan hệ với các nhà nghiên cứu quan trọng như nhà vật lý người Đức Roentgen (1845-1923), người phát hiện ra tia X, hay Becquerel người Pháp (1852-1903), những người có nghiên cứu về phóng xạ có ý nghĩa quyết định trong giới khoa học.

Trở lại mỹ

Năm 1910, Millikan được mời làm trợ lý tại Phòng thí nghiệm Ryerson tại Đại học Chicago, vì vậy, bằng cách chấp nhận, ông đã kết thúc chuyến du lịch châu Âu. Tại cơ sở này, ông làm việc như một giáo viên, giữ chức vụ này cho đến năm 1921.

Tại Đại học Chicago, Millikan trở thành một nhà nghiên cứu và giáo dục, khám phá ra một số niềm đam mê lớn của mình trong việc giảng dạy.

Năm 1921, ông rời Đại học Chicago để trở thành giám đốc Phòng thí nghiệm Vật lý Cầu Norman, đặt tại Viện Công nghệ California (Caltech) ở Pasadena.

Trong suốt cuộc đời của mình, Millikan đã dạy ghế trong các lĩnh vực vật lý khác nhau, là hiệu trưởng của phòng thí nghiệm vật lý tại Viện Norman Bridge, và là giám đốc của Caltech.

Sự nhiệt tình của Millikan đối với giáo dục

Millikan là một sinh viên xuất sắc với cơ sở vật chất tốt cho việc giảng dạy, vì vậy vào cuối năm thứ hai tại Oberlin, giáo sư dạy anh ta tiếng Hy Lạp đã đề nghị anh ta dạy vật lý sơ cấp.

Ông đã chuẩn bị kỹ lưỡng cho bài tập này trong kỳ nghỉ hè năm 1889. Millikan giải tất cả các bài toán trong sách giáo khoa vật lý, sau đó bắt học sinh giải các bài tập trong suốt năm học.

Đối với Millikan, hành động giải quyết nhiều vấn đề là phương pháp tốt nhất để dạy vật lý. Hệ thống học tập này đã được nhà khoa học bảo vệ trong suốt cuộc đời của mình, đó là lý do tại sao ông cũng được coi là một người đam mê giáo dục lớn.

Động lực này khiến anh trở thành đồng tác giả của hàng loạt văn bản đổi mới về phương pháp giảng dạy. Những cuốn sách do Millikan viết bao gồm nhiều vấn đề kết hợp các câu hỏi khái niệm, vốn rất mới lạ vào thời đó.

Millikan làm đại lý quảng cáo trong lĩnh vực giáo dục

Do quyết tâm nâng cao danh tiếng của Caltech, Millikan được đánh giá là một trong những người đại diện lớn trong lĩnh vực giáo dục. Điều này là cần thiết để biến Viện thành một trung tâm có uy tín cao về giảng dạy khoa học tự nhiên và kỹ thuật.

Tuy nhiên, ông rất khác biệt với các đồng nghiệp của mình về các vấn đề chính trị, triết học và tôn giáo. Hơn nữa, các phương pháp hành chính của ông ấy thật khác thường, nhưng khả năng lãnh đạo cá nhân của ông ấy là điều cần thiết để các tình huống đi đúng hướng.

Kết luận, có thể nói rằng ảnh hưởng của Millikan là một trụ cột cơ bản trong sự phát triển và đào tạo các nhà vật lý và nghiên cứu ở Hoa Kỳ.

Điều tra của Millikan: điện tích electron và những đóng góp khác

- Ước lượng điện tích electron

Millikan bắt đầu nghiên cứu về điện tích electron vào năm 1907, dựa trên mô hình của nhà vật lý HA Wilson (1874-1964). Cuộc điều tra trải qua nhiều giai đoạn.

Giai đoạn đầu tiên bao gồm ion hóa không khí trong một buồng mây, và sau đó ngưng tụ các ion trong một đám mây. Bằng cách này, ông chỉ quan sát và đo được sự rơi của đám mây dưới tác dụng của trọng lực.

Sau đó, ông đánh giá sự rơi của một đám mây ion hóa, nhưng dưới tác động của lực điện thẳng đứng chồng lên lực hấp dẫn. Sau nhiều quá trình, ông đã thiết kế được thí nghiệm giọt dầu, cho phép ông tính toán điện tích cơ bản và khối lượng của nó.

Điều này đạt được nhờ thiết bị phân tán dầu thành những giọt rất nhỏ. Những thứ này rơi qua một cái lỗ nơi chúng chịu tác động của điện trường.

Bộ máy nguyên bản của giọt dầu. Được thiết kế bởi Millikan. Nguồn: Wikipedia commons.

Thông qua việc sử dụng các thấu kính đặc biệt, một giọt nước có thể được hình dung và bằng cách đo tốc độ rơi, nhà khoa học có thể ước tính giá trị khối lượng của electron. Thí nghiệm được lặp lại nhiều lần.

Bằng cách này, Millikan xác định tải cơ bản và cũng cố gắng thiết lập giá trị của nó. Năm 1909, ông xuất bản bài báo giải thích kỹ thuật mà ông sử dụng để xác định điện tích của electron.

- Công việc trong quang điện

Các công trình và ấn phẩm đầu tiên của ông về quang điện được thực hiện từ năm 1907 cùng với học trò G. Winchester. Mục tiêu là để khảo sát xem dòng quang điện và thế giới hạn có phụ thuộc vào nhiệt độ của kim loại phát ra hay không.

Trong các cuộc điều tra này, Millikan đã phải đối mặt với một số lỗi trong quy trình, chẳng hạn như tầm quan trọng của việc làm sạch bề mặt kim loại và nguy cơ sử dụng tia lửa điện làm nguồn sáng sóng ngắn, vì phóng điện tia lửa có thể làm sai lệch điện thế đo bằng cách gây ra dao động điện trong thiết bị.

- Phổ cực tím

Millikan kết luận rằng các nghiên cứu về tia cực tím sử dụng tia lửa nóng được tạo ra giữa các điện cực kim loại là có thể thực hiện được, nhờ vào nghiên cứu của ông về tiềm năng của những tia lửa này.

Phát hiện này rất quan trọng đối với cộng đồng khoa học, vì tất cả những nỗ lực trước đây về phổ tia cực tím ngắn đều bị hạn chế bởi khả năng hấp thụ cực hạn của nó.

Nhưng việc sử dụng tia lửa nóng và cách tử phản xạ lõm đã giải quyết được vấn đề, cũng như đặt một máy quang phổ chân không dọc theo toàn bộ đường đi của tia.

Các kết quả đầu tiên thu được với máy quang phổ chân không kiểu này được Millikan và Sawyer mô tả vào năm 1918.

- Các tia vũ trụ

Nghiên cứu về tia vũ trụ có từ đầu thế kỷ 20. Chúng là những cách tiếp cận thử nghiệm trong đó, thông qua việc sử dụng kính điện, quá trình phóng điện được đo liên quan đến độ cao.

Millikan đã có những ngày khó khăn trong hoạt động nghiên cứu về tia vũ trụ. Về vấn đề này, các cuộc tranh luận sôi nổi của ông về bản chất và nguồn gốc của các tia vũ trụ được nêu bật. Có thể khẳng định rằng phát hiện của ông là sự kiện quan trọng trong thế giới khoa học những năm 1930.

Thiết kế các thí nghiệm

Trong thời gian ở Pasadena, Millikan lại trở nên tích cực quan tâm đến các tia vũ trụ. Trong các thí nghiệm của mình, ông đã sử dụng kính điện và khí áp kế mà ông đã gửi vào bầu khí quyển với sự trợ giúp của bóng bay phát ra âm thanh.

Những quả bóng bay này đạt độ cao lên tới 11,2 và 15,2 km. Các giá trị dụng cụ được thu thập khi đi lên và đi xuống, giúp xác định giá trị sốc trong quá trình thực hiện.

Những thí nghiệm này được Millikan thực hiện vào mùa xuân năm 1922 cùng với IS Bowen. Nghiên cứu của họ chỉ ra rằng tia vũ trụ có khả năng xuyên thấu mạnh hơn bất kỳ bức xạ nào đã biết.

Điều quan trọng là chỉ ra rằng, trước khi có các cuộc điều tra của Millikan, các tia vũ trụ chỉ được nghiên cứu bởi các nhà khí tượng học và các chuyên gia về phóng xạ. Sau những công trình này, một lĩnh vực học tập và nghiên cứu mới đã được mở ra cho các nhà vật lý thời đó.

Giải thưởng và sự khác biệt

Năm 1923, Millikan nhận được một liên lạc thông báo rằng ông đã được vinh danh với giải Nobel Vật lý cho công trình nghiên cứu về hiệu ứng quang điện và điện tích của electron.

Millikan tham dự Đại hội Solvay lần thứ ba ở Brussels năm 1921, chủ đề của đại hội là các nguyên tử và electron.

Ông nhận bằng Tiến sĩ Honoris Causa từ hai mươi lăm trường đại học. Ngoài Giải thưởng Comstock, Huy chương Edison và Huy chương Hughes.

Người giới thiệu

1. Millikan, nhà vật lý đến để xem electron. Được lấy vào ngày 28 tháng 12 từ: bbvaopenmind.com
2. Cầu Du LA, Epstein PA Robert Andrews Millikan 1868-1953. Một cuốn hồi ký tiểu sử. Được lấy vào ngày 28 tháng 12 từ: nasonline.org
3. Reyes (1998). Một số cân nhắc về vai trò của thí nghiệm trong các hoạt động đối với các tia vũ trụ vào đầu thế kỷ 20. Trường hợp của Robert Andrews Millikan. Được lấy vào ngày 29 tháng 12 từ: Researchgate.net
4. Cầu Du LA (1954). Robert Andrews Millikan: 1868-1953. Được lấy vào ngày 28 tháng 12 từ: science.sciencemag.org
5. Gullstrand A. (1924). Trao giải Nobel cho Robert A. Millikan. Được lấy vào ngày 28 tháng 12 từ: science.sciencemag.org
6. (SA) (sf) Thí nghiệm giọt dầu Millikan. Được lấy vào ngày 29 tháng 12 từ: britannica.com