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测结果区分为“最好”、“很好”、“好”、“一般”四种等级,还有些数据明显偏离其它 观测值,他将其归结为实验出错而舍去,带有明显的个人判断因素。这暗示同一数据也可以 支持不同的理论,是密立根的理论偏向和对数据的选择导致他做出存在单位电荷的结论。 但是,就在这一时期,密立根又开始了新的一轮实验。在温尼伯会议之后,他一直思 考如何消除水滴蒸发问题,并致力于对斯托克斯定律进一步修正。他最终成功地用油滴取代 水滴。油滴蒸发很慢、稳定性更好,使他可以任意长时间地观测单个带电油滴的运动,得出 稳定的结果。同时,其它相关的技术设备也得到改进,包括计时技术、光学技术,以及得到 稳定控制的环境温度、气压、电场等。1911年,密立根在《物理评论》上发表了他油滴实 验的初步结果,确信其实验方法是精确测定电子电量的最好方法。4从1911年10月至1912 年4月,他连续观测多个捕获电子的油滴的运动,计算出电子电量的平均值,文章于1913 年发表,得出€=(4.774牡0.009)×1010静电单位。1他报告的数据显得非常完美和一致,以至 同行惊叹其高超的实验技巧和实验的精确性。虽然埃伦哈夫特仍然坚持他们的实验,不断发 表有分数电荷存在的证据,但其报告很快被同行冷落,争论逐渐平息下来。 三,霍尔顿的“翻案” 随着密立根1913年发表的数据得到同行普遍认可,他也因此实验(以及验证爱因斯坦 光电效应的实验)被授予1923年度诺贝尔物理学奖,争议似乎可以终结。但是,埃伦哈夫 特并不就此罢休。此后多年,他和他的部分学生一直坚持他们的实验路线,不断报告有分数 电荷存在的证据,直到1940年代他的晚年。对此状况,曾经有不少科学家表示过担忧。比 如,洛伦兹(H.A.Lorentz)在1916年仍坚持认为,“这一问题不能说已经得到完全的解释”。 2,p.9巴尔(R.Br)在1922年也评论道:“至少,(埃伦哈夫特的)实验给人们留下了不舒 服的感觉”。2,仰9甚至在密立根获诺贝尔奖三年之后,俄裔德籍物理学家奇沃尔松(O.D. Chwolson)称这是一场“微妙的”争论,“它已经持续了17年,直到今天,还不能宣称情 况最终对那一边有利,…即是说,所有科研人员只能采纳双方可能的解决办法之一种。事 情的状况显得很奇快。”2,.28毕竞,当时一直没有直接的证据来否证埃伦哈夫特的实验。 但是,密立根的实验结果不断得到后续更精确实验的支持,科学界对其可靠性确信无疑。 可是,在埃伦哈夫特与密立根去世二十余年后(两人分别于1952、1953年离世),美国 哈佛大学科学史家杰拉德·霍尔顿(Gerald Holton)重新去追溯这段历史,从密立根当年实 验的笔记及相关档案资料挖掘史料,得出惊人的发现,对密立根的“精确”、“完美”实验给 出颠覆性的解释。 密立根1913年发表在《物理评论》上的文章,以及1917年初版,1924、1934年两次 再版的重要著作《电子及其它质点》中,一再宣称其数据“代表了60天连续实验的所有油 滴”,)“我们可知这组实验,研究了五十八个油珠,这些油珠,代表那些经过六十天所连 续研究过的油珠,其中没有一个是省略了的。”阿意味他的结论完全忠实于实验自然得出的 结果,没有个人主观选择判断的因素。可是,霍尔顿从加州理工学院档案馆查询到密立根当 时实验的两本笔记,其中完整记录了从1911年10月28日至1912年4月16日的全部实验, 在近六个月时间里,密立根总共做了近140次观测。笔记里每一页记录了一次实验,标明实 验的时间和实验状况,并对观测计算的数据做了评价,比如,“漂亮。一定发表,漂亮”,“错 误严重,不能用”,或者“太低,某个地方出错”,等等。显然,密立根是从这140次观测中 挑选出他认为比较好的58次进行计算和发表,而不是他所声明的全部数据,这才使结果显 得完美一致。 密立根为何要隐瞒实验的真实过程?他选择数据的根据又是什么?据霍尔顿的分析,密 立根有自己明确的目标,他早己对原子论和电荷量子化假设确信无疑,其实验就是测量单个 33 测结果区分为“最好”、“很好”、“好”、“一般”四种等级,还有些数据明显偏离其它 观测值,他将其归结为实验出错而舍去,带有明显的个人判断因素。这暗示同一数据也可以 支持不同的理论,是密立根的理论偏向和对数据的选择导致他做出存在单位电荷的结论。 但是,就在这一时期,密立根又开始了新的一轮实验。在温尼伯会议之后,他一直思 考如何消除水滴蒸发问题,并致力于对斯托克斯定律进一步修正。他最终成功地用油滴取代 水滴。油滴蒸发很慢、稳定性更好,使他可以任意长时间地观测单个带电油滴的运动,得出 稳定的结果。同时,其它相关的技术设备也得到改进,包括计时技术、光学技术,以及得到 稳定控制的环境温度、气压、电场等。1911 年,密立根在《物理评论》上发表了他油滴实 验的初步结果,确信其实验方法是精确测定电子电量的最好方法。[4]从 1911 年 10 月至 1912 年 4 月,他连续观测多个捕获电子的油滴的运动,计算出电子电量的平均值,文章于 1913 年发表,得出 e=(4.774±0.009)×10 -10 静电单位。[5]他报告的数据显得非常完美和一致,以至 同行惊叹其高超的实验技巧和实验的精确性。虽然埃伦哈夫特仍然坚持他们的实验,不断发 表有分数电荷存在的证据,但其报告很快被同行冷落,争论逐渐平息下来。 三,霍尔顿的“翻案” 随着密立根 1913 年发表的数据得到同行普遍认可,他也因此实验(以及验证爱因斯坦 光电效应的实验)被授予 1923 年度诺贝尔物理学奖,争议似乎可以终结。但是,埃伦哈夫 特并不就此罢休。此后多年,他和他的部分学生一直坚持他们的实验路线,不断报告有分数 电荷存在的证据,直到 1940 年代他的晚年。对此状况,曾经有不少科学家表示过担忧。比 如,洛伦兹(H.A.Lorentz)在 1916 年仍坚持认为,“这一问题不能说已经得到完全的解释”。 [2, (p.79)]巴尔(R.Bär)在 1922 年也评论道:“至少,(埃伦哈夫特的)实验给人们留下了不舒 服的感觉”。[2, (p.79)]甚至在密立根获诺贝尔奖三年之后,俄裔德籍物理学家奇沃尔松(O. D. Chwolson)称这是一场“微妙的”争论,“它已经持续了 17 年,直到今天,还不能宣称情 况最终对那一边有利,……即是说,所有科研人员只能采纳双方可能的解决办法之一种。事 情的状况显得很奇快。” [2,(p.28)]毕竟,当时一直没有直接的证据来否证埃伦哈夫特的实验。 但是,密立根的实验结果不断得到后续更精确实验的支持,科学界对其可靠性确信无疑。 可是,在埃伦哈夫特与密立根去世二十余年后(两人分别于 1952、1953 年离世),美国 哈佛大学科学史家杰拉德·霍尔顿(Gerald Holton)重新去追溯这段历史,从密立根当年实 验的笔记及相关档案资料挖掘史料,得出惊人的发现,对密立根的“精确”、“完美”实验给 出颠覆性的解释。 密立根 1913 年发表在《物理评论》上的文章,以及 1917 年初版,1924、1934 年两次 再版的重要著作《电子及其它质点》中,一再宣称其数据“代表了 60 天连续实验的所有油 滴”,[5]“我们可知这组实验,研究了五十八个油珠,这些油珠,代表那些经过六十天所连 续研究过的油珠,其中没有一个是省略了的。”[6]意味他的结论完全忠实于实验自然得出的 结果,没有个人主观选择判断的因素。可是,霍尔顿从加州理工学院档案馆查询到密立根当 时实验的两本笔记,其中完整记录了从 1911 年 10 月 28 日至 1912 年 4 月 16 日的全部实验, 在近六个月时间里,密立根总共做了近 140 次观测。笔记里每一页记录了一次实验,标明实 验的时间和实验状况,并对观测计算的数据做了评价,比如,“漂亮。一定发表,漂亮”,“错 误严重,不能用”,或者“太低,某个地方出错”,等等。显然,密立根是从这 140 次观测中 挑选出他认为比较好的 58 次进行计算和发表,而不是他所声明的全部数据,这才使结果显 得完美一致。 密立根为何要隐瞒实验的真实过程?他选择数据的根据又是什么?据霍尔顿的分析,密 立根有自己明确的目标,他早已对原子论和电荷量子化假设确信无疑,其实验就是测量单个
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