密立根誕辰│科學史上的今天：3/22

2015/03/22 |

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1908 年，出生於 1868 年 3 月 22 日、邁入不惑之年的美國物理學家密立根 (Robert Millikan) 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、三個小孩、在芝加哥大學任教，而且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，那就是他還沒有足以名留青史的研究成果。仔細思考後，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，當名聲如願以償時，伴隨而來的，卻是難以抹平的陰影⋯⋯

雖然 J. J.湯姆生 (Joseph J. Thomson) 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，還是有共同的基本單位，始終沒有概念。J. J. 湯姆生帶領學生鑽研這個問題已好幾年，他們在雲霧室裡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，估算出平均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。這許多年來，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，那單調乏味的長期觀察終於有了成果，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在千分之五以內。

這項成就，再加上三年後又以實驗證實愛因斯坦的光電效應，密立根終於如願以償，在 1923 年獲頒諾貝爾物理獎（諷刺的是，他根本不相信光是量子，做實驗是想證明愛因斯坦是錯的）。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艾倫．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就是佛萊契爾建議的，但密立根卻隻字不提，自己獨佔所有功勞。

對於榮耀的渴求，固然能帶來鍥而不捨地追尋科學真理的動力，卻也容易誘使人們走向歧途，忘了科學精神比科學成果更重要。密立根的故事又怎能不讓人警惕？