1868–1953

После того, как Джозеф Джон Томсон открыл электрон, возникла задача определения его заряда. (Для тех, кто не в курсе, напомним, что электрон – отрицательно заряженная частица, входящая в состав атома.) С этой задачей блестяще справился американский физик Роберт Милликен, лауреат Нобелевской премии. Являясь талантливым учёным, он также был убеждённым христианином, не стеснявшимся выражать свою веру. Так однажды он заявил: «Я не могу представить себе, как может настоящий атеист быть учёным». К слову, Милликен – автор нескольких книг, посвящённых религии и науке.

Роберт Эндрюс Милликен родился 22 марта 1868 г. в американском городке Моррисон, штат Иллинойс. Его отец, Сайлас Франклин Милликен, был пастором церкви, а мать – Мэри Джейн Милликен в своё время занимала должность декана женского факультета колледжа Оливе в Мичигане. Закончив школу, Милликен-младший отправляется в Оберлин-колледж в Огайо, где штудирует древнегреческий язык и математику. Физикой он не «болел», а о 12-недельном курсе оной, прослушанном в том же колледже, даже отзывался позже как о напрасно потраченном времени. Но, как говорится, «не было бы счастья, так несчастье помогло»: в колледже срочно понадобился преподаватель физики для подготовительной школы. Должность оплачиваемая, а деньги Роберту нужны. Поэтому предложение преподавать принято, он запасается учебниками (надо же быть умнее своих учеников хотя бы на один вечер!) и приступает к работе. Вспоминая о том решении, Милликен напишет позже в автобиографии: «В последний год обучения … мой профессор по греческому … попросил меня прочесть курс по элементарной физике в подготовительном отделении в следующем году. На мой ответ, что я ничего не знаю из физики, он ответил – «любой, кто смог получить у меня хорошую отметку по греческому, может преподавать физику». «Хорошо, – ответил я – под вашу ответственность я попробую и посмотрю, что из этого получится». Сразу после этого я купил книгу Эвери «Начала физики» и провёл большую часть летних каникул 1889 года дома, … пытаясь вникнуть в предмет. … Сомневаюсь, преподавал ли я лучше когда-либо в моей жизни, чем во время того моего первого курса по физике в 1889 году. Я был настолько заинтересован в том, чтобы знать больше, чем мои ученики, что они, наверно, подхватили часть моего интереса и энтузиазма». В общем, «аппетит пришёл во время еды»: Милликен настолько «уходит» в преподавание, что останавливается лишь тогда, когда в 1893 г. ему присуждают магистерскую степень по физике (бакалавром по классическим наукам – языкам, философии, истории и искусству Древнего Средиземноморья – он стал двумя годами раньше).

Сразу после этого молодого перспективного физика отправляют в Колумбийский университет, назначивший ему аспирантскую стипендию. Там в 1895 г. двадцатисемилетний Милликен защищает докторскую диссертацию, посвящённую поляризации света. Защите предшествовали знакомство и совместная работа с известным физиком Альбертом Майкельсоном, благодаря которому сэр Роберт приходит к окончательному выводу о физике как о своём призвании. Не случайно, вернувшись на родину после путешествия по Европе и встреч с Анри Беккерелем и Максом Планком, Милликен становится ассистентом Майкельсона в Чикагском университете. Попутно он занимается написанием учебников по физике для американских студентов. Проект удался: ими будут пользоваться в колледжах и средних школах на протяжении последующих 50 лет.

В 34 Милликен решил жениться. Его избранница – Грета Ирвин Бланшар, специалист по древнегреческому языку, выпускница факультета классической филологии Чикагского университета. Все трое сыновей Роберта и Греты – Кларк, Гленн и Макс – станут впоследствии известными учёными.

В 39 лет Милликена назначают ассистент-профессором физики (полным профессором он станет лишь три года спустя). В это время Резерфорд ещё не открыл атомное ядро, Бор не придумал модель атома водорода, а Чедвик не открыл нейтрон. Поэтому все страсти разгораются вокруг открытого в 1897 г. Джозефом Томсоном электрона. Чему равен его заряд? На этот вопрос пытаются ответить несколько учёных, включая Милликена. Ему удалось поставить элегантный опыт, в котором через микроскоп можно было наблюдать за капельками наэлектризованной жидкости, находящимися между горизонтальными пластинами конденсатора. Меняя заряд на пластинах, Милликен уравнивает действующие на конкретную каплю в противоположных направлениях электрическое и гравитационное поля. Принцип прост: увеличил электрическое напряжение – капелька «ползёт» вверх под действием электрического поля, уменьшил напряжение – «ползёт» вниз под влиянием гравитации. Производя множество замеров и меняя жидкость для капелек (вначале использовалась вода, которую потом заменяют маслом), сэр Роберт устанавливает, что заряд любой капельки кратен (превышает в целое число раз) определённой величине, известной сегодня как заряд электрона. Милликен определяет этот заряд с такой точностью, что на протяжении следующих за этим открытием 70-ти лет никто не вносит поправок в найденное им значение. Так в 1910 г. мир впервые узнал о заряде электрона, без которого уже невозможно представить себе обычный школьный учебник физики.

Четыре года спустя Милликен опубликует результаты ещё одного эксперимента. На сей раз он удосужился проверить теорию Альберта Эйнштейна, посвящённую фотоэффекту – явлению высвобождения электронов из металла под действием падающего на его поверхность света. Эйнштейн развил учение о световых частицах – фотонах, продолжив высказанную прежде Максом Планком идею о квантах – порциях излучённой атомами энергии. Новая теория была корпускулярной, т. е. представляла свет как поток частиц. В то же время большинство физиков придерживались взгляда, согласно которому свет является электромагнитной волной. Мнения разошлись, и разрешить спор предстояло экспериментаторам. Милликен, собрав замысловатую установку, провёл опыт и доказал, что соотношение Эйнштейна, связывающее энергию вырванных из металла электронов и частоту квантов падающего света, является правильным.

Благодаря этим двум открытиям Милликену досталась Нобелевская премия по физике 1923 года «за работы по определению элементарного электрического заряда и фотоэлектрическому эффекту». На лекции, которую Милликен читал при вручении премии, он сказал свои знаменитые слова: «наука шагает вперёд на двух ногах – на теории и эксперименте… Иногда вперёд выдвигается одна нога, иногда другая, но неуклонный прогресс достигается лишь тогда, когда шагают обе».

Ну а какое место в жизни Милликена занимает вера, о которой он слышал в детстве от отца-священнослужителя? В автобиографии, составленной за три года до его перехода в вечность, учёный отводит этому вопросу целую главу, назвав её «Две важнейших составляющих прогресса». Там он заявляет: «Благополучие и прогресс человечества зиждутся на двух столпах. Если один из них рухнет – погибнет всё строение. Эти два столпа суть культивирование и распространение по всему миру: 1) духа религии; 2) духа науки». Ранее, в одном из интервью, озаглавленном «Бог учёных», Милликен сказал: «Я как минимум могу с уверенностью утверждать, что научного основания для того, чтобы отвергать религию, нет, равно как, на мой взгляд, нет и никакого оправдания конфликту между наукой и религией, так как они принадлежат к совершенно разным областям. Те, кто очень плохо разбирается в науке, и те, кто очень плохо разбирается в религии, действительно иногда затевают ссоры, и сторонним наблюдателям кажется, что происходит конфликт между наукой и религией, хотя на самом деле конфликт этот только между двумя видами невежества. Первая серьёзная ссора подобного рода произошла, когда Коперник выдвинул свою теорию, согласно которой Земля – не плоская поверхность и не центр вселенной, а всего лишь одна из многочисленных маленьких планет, которая за день совершает оборот вокруг своей оси, а за год – вокруг Солнца. Коперник был священником, настоятелем собора, человеком, прежде всего, религиозным, а не учёным. Он знал, что основания подлинной религии сокрыты там, где их не могут потревожить никакие научные открытия. Он подвергся гонениям не потому, что восстал против религиозного учения, а потому что, согласно его теории, человек не был центром вселенной, – и для ряда эгоистов эта новость оказалась весьма неприятной».

Кроме «нобелевских» открытий Милликен занимается исследованием броуновского движения в газах, работает консультантом по вакуумным приборам в компании «Вестерн электрик», разрабатывает совместно с коллегами методы связи с подводными лодками, возглавляет Бриджесскую физическую лабораторию в Пасадене, штат Калифорния, ищет разгадку таинственных космических лучей (специфического излучения, падающего на Землю из космоса).

Милликен умер 19 декабря 1953 г. в Сан-Марино, штат Калифорния. Помимо многочисленных наград, учёный был почётным доктором 25 университетов и членом 21 научной академии.