阿爾伯特·邁克爾遜
第一位獲諾貝爾獎(jiǎng)的美國(guó)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(cè)定光的屬性，他的實(shí)驗(yàn)證明了光的速度是恒定的。他設(shè)計(jì)了第一臺(tái)能夠顯示分子運(yùn)動(dòng)的光譜儀，他還是世界上第一位測(cè)量出天體直徑的人。阿爾伯特·邁克爾遜的實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)對(duì)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(guó)統(tǒng)治下的普魯士。他2歲時(shí)，全家移民美國(guó)。當(dāng)時(shí)美國(guó)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(kāi)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(shí)，由于他在數(shù)理和科學(xué)上顯示出過(guò)人稟賦，校長(zhǎng)極力鼓勵(lì)他報(bào)考位于安納波利斯的美國(guó)海軍學(xué)院。邁克爾遜通過(guò)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(tīng)說(shuō)海軍學(xué)院通常留十個(gè)機(jī)動(dòng)名額給情況特殊的考生，便決意當(dāng)面向當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)格蘭特爭(zhēng)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(lái)到東海岸的華盛頓。他如愿以償?shù)匾?jiàn)到了格蘭特總統(tǒng)，但此時(shí)那十個(gè)名額已經(jīng)全部招滿了。在總統(tǒng)的鼓勵(lì)下，邁克爾遜直接向海軍學(xué)院院長(zhǎng)提出申請(qǐng)。鑒于邁克爾遜突出的成績(jī)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(jī)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(duì)光學(xué)的濃厚興趣，他對(duì)前人測(cè)定光速的方法進(jìn)行了修改，用簡(jiǎn)單的儀器測(cè)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(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在1879年4月的《美國(guó)科學(xué)學(xué)刊》上，令科學(xué)界對(duì)這個(gè)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(wèn)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(guó)，被聘為新成立的凱斯運(yùn)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(duì)光速的研究。自19世紀(jì)初以來(lái)，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(duì)于以太的存在而確定的。因此當(dāng)?shù)厍虼┻^(guò)以太圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光速會(huì)有所不同。邁克爾遜試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明以太對(duì)光速的影響。他設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)驗(yàn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何差異。邁克爾遜認(rèn)為自己的實(shí)驗(yàn)失敗，于是在訪學(xué)結(jié)束時(shí)將這一課題帶回美國(guó)。

1886年初，邁克爾遜和凱斯西儲(chǔ)大學(xué)的化學(xué)教授愛(ài)德華·莫利一起用更精密的干涉儀做了相同的實(shí)驗(yàn)，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(lái)對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)。大多數(shù)科學(xué)家，甚至包括邁克爾遜自己都對(duì)這一驚人發(fā)現(xiàn)難以接受，而另一些科學(xué)家則試圖對(duì)邁克爾遜的結(jié)論做出解釋。但直到將近十年后，天才的愛(ài)因斯坦才以他的狹義相對(duì)論為此提供了圓滿答案。

1889年，邁克爾遜離開(kāi)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(yùn)用干涉儀進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。長(zhǎng)期以來(lái)，光的波長(zhǎng)以一根特殊的鐵條上兩點(diǎn)之間的距離來(lái)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(cè)量單位取代舊的光速定義。他在光譜學(xué)和光速測(cè)量上的成就為他贏得了1907年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，成為第一個(gè)榮獲諾貝爾獎(jiǎng)的美國(guó)科學(xué)家。

從1891年開(kāi)始，邁克爾遜嘗試運(yùn)用干涉儀測(cè)量天體現(xiàn)象及其大小。1919年，邁克爾遜設(shè)計(jì)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(cè)量出太陽(yáng)系以外的星球的直徑，在當(dāng)時(shí)引起了巨大轟動(dòng)。直到晚年邁克爾遜仍然不斷地改進(jìn)和修正自己的實(shí)驗(yàn)，尋求用更精確的方法和儀器進(jìn)行光學(xué)研究中的測(cè)量。他一生發(fā)表了79篇論文，是當(dāng)時(shí)光學(xué)領(lǐng)域無(wú)可爭(zhēng)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(yù)博士學(xué)位。1888年，邁克爾遜被選為美國(guó)科學(xué)院院士，并于1923年到1927年間擔(dān)任院長(zhǎng)一職。此外，他還擔(dān)任過(guò)美國(guó)物理學(xué)會(huì)主席和美國(guó)科學(xué)發(fā)展協(xié)會(huì)主席。邁克爾遜在世界上享有極高的聲譽(yù)。他先后獲得過(guò)國(guó)內(nèi)外十幾個(gè)科學(xué)大獎(jiǎng)，幾乎所有美國(guó)和歐洲的著名科學(xué)學(xué)會(huì)都將他聘為會(huì)員。邁克爾遜的誠(chéng)實(shí)、才能和判斷力得到了國(guó)際科學(xué)界的尊重。除他自己之外，從來(lái)沒(méi)有人對(duì)他的實(shí)驗(yàn)提出任何質(zhì)疑或進(jìn)行重新驗(yàn)證。1920年，邁克爾遜與愛(ài)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(huì)面。愛(ài)因斯坦在講話中對(duì)邁克爾遜表示了敬意：“當(dāng)你開(kāi)始工作時(shí)，我還是個(gè)孩子。是你把物理學(xué)家們引上了一條新的道路，并且通過(guò)你杰出的實(shí)驗(yàn)為相對(duì)論的發(fā)展鋪平了道路。沒(méi)有你的研究工作，這個(gè)理論不過(guò)是一個(gè)有趣的推測(cè)而已?！?/p>

邁克爾遜曾經(jīng)結(jié)過(guò)兩次婚，有六個(gè)子女。他一生以光學(xué)為唯一目標(biāo)，淡泊處世，榮辱不驚。因?yàn)槌两趯?duì)科學(xué)的追求中，他對(duì)人對(duì)事都相當(dāng)疏遠(yuǎn)，世俗的愛(ài)恨情仇、妒忌野心從來(lái)不曾左右過(guò)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(duì)自然現(xiàn)象直覺(jué)的尊重和挑戰(zhàn)自然奧秘時(shí)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(huà)上頗有造詣。在芝加哥大學(xué)時(shí)，他曾經(jīng)不情愿地展出過(guò)自己的畫(huà)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(cuò)誤。但邁克爾遜認(rèn)為自己從未放棄過(guò)藝術(shù)，因?yàn)樗嘈潘囆g(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(guó)著名天文學(xué)家茅爾頓在悼念文章中寫(xiě)道：“他從不慌張或煩躁，無(wú)論是置身科學(xué)的前沿，踏上新的研究途徑，或者登上無(wú)人企及的高度，他都保持著寧?kù)o平和的風(fēng)度?！?/p>