阿爾伯特·邁克爾遜
第一位獲諾貝爾獎的美國科學(xué)家

阿爾伯特·邁克爾遜（Albert Michelson）被公認(rèn)為現(xiàn)代理論物理之父。他一生致力于光的研究，鍥而不舍地尋求用最精確的儀器測定光的屬性，他的實驗證明了光的速度是恒定的。他設(shè)計了第一臺能夠顯示分子運動的光譜儀，他還是世界上第一位測量出天體直徑的人。阿爾伯特·邁克爾遜的實驗和發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)代物理的發(fā)展產(chǎn)生了不可估量的影響。

1852年12月19日，阿爾伯特·邁克爾遜出生于德國統(tǒng)治下的普魯士。他2歲時，全家移民美國。當(dāng)時美國西部的淘金熱方興未艾，邁克爾遜的父親在內(nèi)華達(dá)州開了一家雜貨店，為礦工們提供日常用品。邁克爾遜被送到舊金山上學(xué)。高中時，由于他在數(shù)理和科學(xué)上顯示出過人稟賦，校長極力鼓勵他報考位于安納波利斯的美國海軍學(xué)院。邁克爾遜通過了考試，但另一位與他考分相當(dāng)?shù)目忌鷳{借家中的政治背景被優(yōu)先錄取。邁克爾遜不肯就此放棄。他聽說海軍學(xué)院通常留十個機(jī)動名額給情況特殊的考生，便決意當(dāng)面向當(dāng)時的美國總統(tǒng)格蘭特爭取其中的名額。1869年，未滿17歲的邁克爾遜只身一人從西海岸的舊金山來到東海岸的華盛頓。他如愿以償?shù)匾姷搅烁裉m特總統(tǒng)，但此時那十個名額已經(jīng)全部招滿了。在總統(tǒng)的鼓勵下，邁克爾遜直接向海軍學(xué)院院長提出申請。鑒于邁克爾遜突出的成績和感人的執(zhí)著精神，學(xué)校破格錄取了他。

1873年，邁克爾遜以優(yōu)異成績從海軍學(xué)院畢業(yè)。在軍中服役兩年之后，他回到母校任教。出于對光學(xué)的濃厚興趣，他對前人測定光速的方法進(jìn)行了修改，用簡單的儀器測出光速為每秒鐘186500英里，比以往任何科學(xué)家的結(jié)論都更精確。邁克爾遜的實驗結(jié)果發(fā)表在1879年4月的《美國科學(xué)學(xué)刊》上，令科學(xué)界對這個26歲的年輕人刮目相看。1880年，為了了解光學(xué)理論的最新發(fā)展，邁克爾遜前往歐洲學(xué)習(xí)。他先后訪問了柏林、海德堡等幾所大學(xué)的光學(xué)研究中心。兩年后，他回到美國，被聘為新成立的凱斯運用科學(xué)學(xué)院的物理教授。

在歐洲期間，邁克爾遜繼續(xù)進(jìn)行對光速的研究。自19世紀(jì)初以來，科學(xué)界普遍認(rèn)為光以波的形式傳播，其媒介被假定為一種充滿宇宙的發(fā)光物質(zhì)—以太，而光速便是對于以太的存在而確定的。因此當(dāng)?shù)厍虼┻^以太圍繞太陽旋轉(zhuǎn)時，光速會有所不同。邁克爾遜試圖通過實驗證明以太對光速的影響。他設(shè)計出一種干涉儀，將單一光束分成互相垂直的兩路。按照當(dāng)時的光學(xué)理論，由于傳播方向不同，這兩束光的傳播速度應(yīng)該有所不同，但他的實驗沒有發(fā)現(xiàn)任何差異。邁克爾遜認(rèn)為自己的實驗失敗，于是在訪學(xué)結(jié)束時將這一課題帶回美國。

1886年初，邁克爾遜和凱斯西儲大學(xué)的化學(xué)教授愛德華·莫利一起用更精密的干涉儀做了相同的實驗，但得到的仍是光速相同的結(jié)論。換言之，以太并不存在，而光速是恒定的。這是科學(xué)史上最重要的否定性結(jié)論，它推翻了科學(xué)家們近一百年來對宇宙的認(rèn)識。大多數(shù)科學(xué)家，甚至包括邁克爾遜自己都對這一驚人發(fā)現(xiàn)難以接受，而另一些科學(xué)家則試圖對邁克爾遜的結(jié)論做出解釋。但直到將近十年后，天才的愛因斯坦才以他的狹義相對論為此提供了圓滿答案。

1889年，邁克爾遜離開凱斯學(xué)院，擔(dān)任了馬薩諸塞州克拉克大學(xué)的物理教授。三年之后，他被新成立的芝加哥大學(xué)聘為教授和物理系主任。他在那里工作了37年，直到1929年退休。

在克拉克大學(xué)期間，邁克爾遜繼續(xù)運用干涉儀進(jìn)行各種實驗。長期以來，光的波長以一根特殊的鐵條上兩點之間的距離來確定，這種方法既不準(zhǔn)確又不可靠。邁克爾遜提出了用更精確的測量單位取代舊的光速定義。他在光譜學(xué)和光速測量上的成就為他贏得了1907年的諾貝爾物理學(xué)獎，成為第一個榮獲諾貝爾獎的美國科學(xué)家。

從1891年開始，邁克爾遜嘗試運用干涉儀測量天體現(xiàn)象及其大小。1919年，邁克爾遜設(shè)計出一種新的干涉儀，把它裝在加州威爾遜山頂?shù)奶煳耐h(yuǎn)鏡上。這一裝置首次成功地測量出太陽系以外的星球的直徑，在當(dāng)時引起了巨大轟動。直到晚年邁克爾遜仍然不斷地改進(jìn)和修正自己的實驗，尋求用更精確的方法和儀器進(jìn)行光學(xué)研究中的測量。他一生發(fā)表了79篇論文，是當(dāng)時光學(xué)領(lǐng)域無可爭議的權(quán)威。

盡管邁克爾遜只拿到了本科學(xué)位，但卻有十一所大學(xué)，包括劍橋、耶魯?shù)仁澜缫涣鞯膶W(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)向他頒發(fā)榮譽博士學(xué)位。1888年，邁克爾遜被選為美國科學(xué)院院士，并于1923年到1927年間擔(dān)任院長一職。此外，他還擔(dān)任過美國物理學(xué)會主席和美國科學(xué)發(fā)展協(xié)會主席。邁克爾遜在世界上享有極高的聲譽。他先后獲得過國內(nèi)外十幾個科學(xué)大獎，幾乎所有美國和歐洲的著名科學(xué)學(xué)會都將他聘為會員。邁克爾遜的誠實、才能和判斷力得到了國際科學(xué)界的尊重。除他自己之外，從來沒有人對他的實驗提出任何質(zhì)疑或進(jìn)行重新驗證。1920年，邁克爾遜與愛因斯坦在一次晚宴上同為主賓。這是兩位偉大的物理學(xué)家第一次也是唯一一次會面。愛因斯坦在講話中對邁克爾遜表示了敬意：“當(dāng)你開始工作時，我還是個孩子。是你把物理學(xué)家們引上了一條新的道路，并且通過你杰出的實驗為相對論的發(fā)展鋪平了道路。沒有你的研究工作，這個理論不過是一個有趣的推測而已?！?/p>

邁克爾遜曾經(jīng)結(jié)過兩次婚，有六個子女。他一生以光學(xué)為唯一目標(biāo)，淡泊處世，榮辱不驚。因為沉浸于對科學(xué)的追求中，他對人對事都相當(dāng)疏遠(yuǎn)，世俗的愛恨情仇、妒忌野心從來不曾左右過他，但他仍然是一位富有責(zé)任感和同情心的丈夫、父親、朋友、同事和老師。在科學(xué)上，邁克爾遜單純的性格表現(xiàn)在他對自然現(xiàn)象直覺的尊重和挑戰(zhàn)自然奧秘時的大膽、執(zhí)著和智慧。此外，邁克爾遜還是一位藝術(shù)家，在小提琴和水彩畫上頗有造詣。在芝加哥大學(xué)時，他曾經(jīng)不情愿地展出過自己的畫作。一位女士告訴邁克爾遜，她認(rèn)為他當(dāng)年放棄藝術(shù)搞科學(xué)可能是一大錯誤。但邁克爾遜認(rèn)為自己從未放棄過藝術(shù)，因為他相信藝術(shù)只有在科學(xué)中才能得到最高的表達(dá)。

1931年5月9日，邁克爾遜因心肌梗塞去世，享年79歲。美國著名天文學(xué)家茅爾頓在悼念文章中寫道：“他從不慌張或煩躁，無論是置身科學(xué)的前沿，踏上新的研究途徑，或者登上無人企及的高度，他都保持著寧靜平和的風(fēng)度?！?/p>