アルバート・A・マイケルソン

アルバート・A・マイケルソン FRAS FRAS の
1907年のマイケルソン
生まれる	アルバート・アブラハム・マイケルソン ( 1852-12-19 )1852年12月19日 プロイセン王国、ストレリノ（現在のポーランド、ストレリノ）
死亡	1931年5月9日(1931-05-09)（享年78歳） パサデナ、カリフォルニア州、米国
母校	アメリカ海軍兵学校 ベルリン大学
知られている	光の速度 超微細構造 微細構造 マイケルソン・モーリー実験 マイケルソン・ゲール・ピアソン実験 マイケルソン干渉計 マイケルソン恒星干渉計
配偶者たち	マーガレット・ヘミングウェイ ​ ​ （ 1877年結婚 、 1898年離婚）  エドナ・スタントン ​ （ 1899年生まれ）
子供たち	6
受賞歴	マテウチメダル（1903年） コプリーメダル（1907年） ノーベル物理学賞(1907) エリオット・クレソン・メダル（1912年） ヘンリー・ドレイパー・メダル（1916年） アルバートメダル（1920年） RAS金メダル（1923年） フランクリンメダル（1923年） ダデルメダルと賞(1929)
科学者としてのキャリア
フィールド	物理
機関	ケース・ウェスタン・リザーブ大学 クラーク大学 シカゴ大学
博士課程の指導教員	ヘルマン・フォン・ヘルムホルツ
その他の学術アドバイザー	ゲオルク・ヘルマン・クインケ[1] マリー・アルフレッド・コルニュ[1]
博士課程の学生	ロバート・ミリカン ウィリアム ・スマイス
軍歴
忠誠	アメリカ合衆国
支店	アメリカ海軍 アメリカ海軍予備隊 [2]
勤続年数	1873–1881; 1918–1921 [2]
ランク	司令官
ユニット	アメリカ海軍兵学校
サイン

アルバート・エイブラハム ・マイケル ソン（姓の英語発音は「マイケルソン」、1852年12月19日 - 1931年5月9日）は、ドイツ系アメリカ人の物理学者で、光速の測定に関する研究、特にマイケルソン・モーリーの実験で知られている。1907年にノーベル物理学賞を受賞し、科学分野でノーベル賞を受賞した初のアメリカ人となった。彼は、ケース応用科学大学院（現在のケース・ウェスタン・リザーブ大学）とシカゴ大学の物理学部の創設者であり、初代学部長であった。^{[3] [4] [5]}

ミシェルソンはプロイセン王国ポーゼン県ストレリノ（現在のポーランド、ストレリノ）で、ユダヤ人の両親のもとに生まれた^[6] 。父はサミュエル・ミシェルソン^[7]、母はロザリア・プジルブスカ^[8] 。 1855年、2歳の時に両親とともにアメリカに移住した。父親が商人をしていたカリフォルニア州マーフィーズキャンプやネバダ州バージニアシティといった炭鉱の町で育った。家族は無宗教で、ミシェルソン自身も生涯不可知論者だった^[9]。 [ ^{10] [11]}高校時代はサンフランシスコで、叔母のヘンリエッタ・レヴィ（旧姓ミシェルソン）の家で過ごした。レヴィは作家ハリエット・レーン・レヴィの母親である^[12] 。 妹は小説家のミリアム・ミシェルソンである。

ユリシーズ・グラント大統領は1869年にマイケルソンに米国海軍兵学校への特別任命を与えた。^[13]士官学校で士官候補生として過ごした4年間で、マイケルソンは光学、熱、気候学、製図に秀でた。1873年に卒業し、2年間海上で過ごした後、1875年に海軍兵学校に戻り、1879年まで物理学と化学の講師となった。1879年、ワシントンの航海年鑑事務所（米国海軍天文台の一部）に配属され、^{[14] [15] [16]}サイモン・ニューカムのもとで働いた。翌年、ヨーロッパでの研究を続けるために休学し、ベルリン大学、ハイデルベルク大学、パリのコレージュ・ド・フランス、エコール・ポリテクニークを訪問した。

マイケルソンは科学、特に光速の測定の問題に魅了されていました。アナポリス在学中、1877年に授業のデモンストレーションの一環として、光速に関する最初の実験を行いました。アナポリスの実験は改良され、1879年に^[17]空気中の光速が299,864 ± 51キロメートル/秒で、真空中の光の速度を次のように推定した。299,940 km /  s、または186 380  mi/s。^{[18] [19] [20]}ヨーロッパで2年間研究した後、彼は1881年に海軍を辞職しました。1883年にオハイオ州クリーブランドのケース応用科学学校の物理学教授の職に就き、改良された干渉計の開発に専念しました。1887年に彼とエドワード・モーリーは有名なマイケルソン・モーリーの実験を行いましたが、光子を運ぶエーテルの存在の証拠を検出できませんでした。彼は後に天体干渉計を使用して恒星の直径を測定し、連星の間隔を測定するように なりました。

1889年、マイケルソンはマサチューセッツ州ウースターのクラーク大学の教授となり、1892年には新設されたシカゴ大学の物理学科の教授兼初代学部長に任命された。1902年、彼はアメリカ哲学協会の会員に選出された。^[21]

1907 年、マイケルソンは「光学精密機器と、それを用いて行った分光学的および計量学的研究」により、アメリカ人として初めてノーベル物理学賞を受賞した。また、1907 年にコプリー賞、 1916 年にヘンリー ドレイパー賞、 1923 年に王立天文学会金メダルも受賞した。月面のクレーターには彼の名が付けられている。^[要出典]

彼は第一次世界大戦の終盤に海軍予備役少佐として軍務に復帰し、兵器局に勤務した。1919年5月に予備役司令官に昇進し、第9海軍管区の現役任務に短期間復帰した後、1921年9月30日に除隊となった。^[2]

マイケルソンはカリフォルニア州パサデナで78歳で亡くなった。^[22]シカゴ大学の学生寮はマイケルソンとその業績を偲んで「マイケルソン・ハウス」を建立した。ケース・ウェスタン・リザーブ大学は彼にちなんでマイケルソン・ハウスを建立し、アメリカ海軍兵学校のマイケルソン・ホール（理科の教室、実験室、オフィスがある学術施設）も彼の名前を冠している。カリフォルニア州リッジクレストのチャイナレイク海軍航空兵器ステーションにあるマイケルソン研究所は彼にちなんで名付けられた。研究所の一般公開エリアには、マイケルソンのノーベル賞メダルの複製、受賞書類、回折格子のサンプルなどが展示されている。2017年には、シカゴ大学で新しく改装された物理学研究センターもマイケルソンに敬意を表して改名された。^[23]

アルバート・A・マイケルソンの名を冠した賞、講演、栄誉が数多く創設されている。^[24]現在、マイケルソンの名を冠した賞や講演には、コブレンツ協会が2017年まで毎年授与しているボメン・マイケルソン賞・講演会、 ^[25]ケース・ウェスタン・リザーブ大学が毎年開催しているマイケルソン・モーリー賞・講演会、マイケルソン講演シリーズ、 ^[26]およびマイケルソン・ポスドク賞講演会^{[27] 、}コンピュータ計測グループが毎年授与するAAマイケルソン賞、^[28]米国海軍連盟が授与するアルバート・A・マイケルソン賞、^[29]米国海軍兵学校の数学・科学部門が毎年授与するマイケルソン記念講演シリーズ^[30]などがある。

1877年、マイケルソンはニューヨークの裕福な株式仲買人兼弁護士の娘で、彼の指揮官ウィリアム・T・サンプソンの姪であるマーガレット・ヘミングウェイと結婚した。二人の間には2人の息子と1人の娘がいた。^{[31] [32]}

1899年にエドナ・スタントンと結婚し、3人の娘を育てた。^[32]

彼は物理学者ピーター・マイケルソンの大叔父である。^[33]

マイケルソンは生涯を通じて光に魅了されていた。かつて、なぜ光を研究するのかと尋ねられたとき、彼は「とても楽しいから」と答えたと伝えられている。^[34]

1869年、アメリカ海軍士官を務めていたマイケルソンは、改良された光学系とより長い基線を用いて、光速を測定するレオン・フーコーの回転鏡法を再現する計画を開始した。1878年に、マイケルソンは主に即席の装置を使用して予備測定を行ったが、その頃、すでに独自の研究計画を進めていた航海年鑑局長 サイモン・ニューカムの目に留まった。

マイケルソンの正式な実験は1879年の6月から7月にかけて行われた。彼は海軍兵学校の北側の防波堤に沿って機械を収容する木造の建物を建設した。^[35]マイケルソンは1879年に299,910±50km/sという結果を発表し、その後ワシントンDCでニューカムの測定に協力した。こうして二人の間には長い専門的な協力関係と友情が始まった。

サイモン・ニューカムは、より十分な資金を得たプロジェクトで、299,860 ± 30 km/s という値を得ました。これは、マイケルソンの測定値とぎりぎり一致する値でした。マイケルソンは、自分の方法を「改良」し続け、1883 年に、指導者の測定値にかなり近い 299,853 ± 60 km/s という測定値を発表しました。

1906 年、 EB ローザと国立標準局は、斬新な電気的手法を用いて、光速の値を299,781 ± 10 km/s と算出しました。この結果は、当時使用されていた電気規格の低さによって大きく偏っていたことが後に判明しましたが、この結果によって、より低い測定値が流行したようです。

1920年から、マイケルソンは、約22マイル離れたサンアントニオ山（「オールドボールディ」）の南の尾根にある目立つ隆起であるルックアウト山を基準線として、ウィルソン山天文台からの決定的な測定を計画し始めました。

1922年、米国沿岸測地測量局は、当時入手可能だったインバーテープを使用して、2年間にわたる入念な基線測定を開始しました。1924年に確立された基線長をもとに、その後2年間にわたって測定が行われ、299,796±4km/sという公表値が得られました。^[37]

この測定は有名であるが、森林火災の煙によって生じたもやによって鏡像がぼやけるなど、多くの問題に悩まされた。また、1925年6月29日のサンタバーバラ地震（マグニチュード6.3と推定）による基準線のずれによって、誤差が100万分の1未満と推定される測地測量の徹底した詳細な作業が損なわれた可能性もある。

今では有名になったマイケルソン・モーリーの実験は、同様の光学機器を使用して、同業者のアルバート・アインシュタインの一般相対性理論と特殊相対性理論の検証の試みにも影響を与えた。これらの機器と関連する共同作業には、同僚の物理学者デイトン・ミラー、ヘンドリック・ローレンツ、ロバート・シャンクランドの参加が含まれていた。

1927 年以降は、新しい電気光学装置を使った光速の新しい測定法が登場した時期であり、その値はすべてマイケルソンの 1926 年の値よりも大幅に低いものであった。

マイケルソンは別の測定を試みましたが、今度は真空管で測定しました。大気の影響による画像の解釈の困難を避けるためです。1929年、彼はフランシス・G・ピーズとフレッド・ピアソンと共同で、カリフォルニア州サンタアナ近郊のアーバイン牧場にある直径3フィートの1.6kmの管で測定を行いました。^{[38] [39]}多重反射により、光路は5マイルに増加しました。史上初めて、光速が0.5mmHgのほぼ完全な真空で測定されました。マイケルソンは233回の測定シリーズのうち36回しか完了していない状態で亡くなり、実験はその後、地質学的不安定性と凝縮の問題に悩まされ、最終的に結果が出ました。299 774 ± 11 km/sという、当時の電気光学値と一致する値が、1935年に死後に発表された。^[39]

1879 年 6 月から 7 月上旬にかけて、マイケルソンは、イポリット・フィゾーとレオン・フーコーが開発した実験装置を改良した。実験装置は次のようなものであった。光源から発せられた光は、固定プレートのスリットを通して回転鏡に向けられる。回転鏡は入射光を、ある角度で、入射光線に対して表面が垂直な別の固定平面鏡が置かれている方向に反射する。光線が戻って固定プレートの方向に再び反射されるまでに、回転鏡は角度 α回転しているはずである(固定鏡と回転鏡の間の距離は Dとして記録される)。スリットからの変位がプレート上で検出され、それが dと測定される。回転鏡から固定プレートまでの距離は半径rとして指定され、鏡の 1 秒あたりの回転数はωとして記録される。このようにして、tan(2 α ) = d / rである。Δ t = ( α /2 π )/ ω ; 光速は c = 2 D /Δ tとして導出できます。

一見すると、距離D、半径r、変位d、および回転鏡の1秒あたりの回転数 ωという4つの測定量が関係しており、単純に見えますが、当時の測定技術の限界に基づいて、マイケルソンは系統的誤差を減らし、その後の修正を適用するために多大な努力を払いました。たとえば、彼は長さが100フィートとされる鋼鉄の巻尺を採用し、距離を何十回も測定するつもりでした。それでも、彼は公式の標準ヤードのコピーと比較してその長さを測り、それが100.006フィートであることを突き止め、小さいながらも系統的誤差を排除しました。

系統的誤差を可能な限り減らす努力とは別に、より正確な結果を得るために複数のレベルで繰り返し測定が行われた。RJ MacKayとRW Oldfordが論文^[40]で述べているように、 「マイケルソンが測定の変動を減らす平均化の力を理解していたことは明らかである」、平均の変動が少ないという特性をマイケルソンが念頭に置いていたことは明らかであり、これは正式には次のように説明される。n個の独立したランダム変数の平均の標準偏差は、単一のランダム変数の標準偏差よりも nの平方根倍小さくなる。これを実現するために、彼は各測定値が互いに影響を及ぼさないようにし、したがって相互に独立したランダム変数となるようにも努めた。

独立性または同一分布を仮定した繰り返し測定の統計モデルは非現実的である。光速研究の場合、各測定は関心のある量と測定誤差の合計として扱われる。系統的誤差がない場合、光速の測定誤差は、未知の期待値と有限分散を持つ分布からのランダムサンプルによってモデル化できる。したがって、光速はモデル分布の期待値によって表され、最終的な目標は、取得したデータセットでモデル分布の期待値を推定することである。大数の法則は、サンプル平均によって期待値を推定することを示唆している。^[41]

1887年、マイケルソンはウェスタンリザーブ大学（現在はケースウェスタンリザーブ大学の一部）の同僚エドワード・ウィリアムズ・モーリーとマイケルソン・モーリーの実験で協力した。光が伝わる仮想媒体であるエーテルに対する地球の予想運動に関する彼らの実験は、ゼロ結果に終わった。驚いたマイケルソンは、その後数年間、より精度の高い実験を繰り返したが、エーテルを測定する方法は依然として見つからなかった。マイケルソン・モーリーの結果は物理学界に多大な影響を与え、ヘンドリック・ローレンツはゼロ結果を説明する手段として、今では有名なローレンツ収縮方程式を考案するに至った。

アルバート・アインシュタインが、エーテルは「不要」であると宣言した特殊相対性理論を開発した際に、マイケルソン＝モーリーの結果を知っていたかどうかについては、歴史的に論争が続いている。後のインタビューで、アインシュタインはマイケルソン＝モーリーの実験について、「それが直接私に影響を与えたとは意識していなかった...おそらく、それが真実であると当然のこととして受け止めていたのだろう」と語っている。 ^[42] アインシュタインの具体的な知識にかかわらず、この実験は今日、検出可能なエーテルが存在しないことを示す標準的な実験であると考えられている。^{[43] [44]}

彼らの装置の精度により、マイケルソンとモーリーは原子スペクトル線の微細構造の正確な値を得ることに初めて成功しました^[45] 。 1916年にアルノルド・ゾンマーフェルトは微細構造定数を導入して理論的説明を行いました。

1920年、マイケルソンとフランシス・G・ピーズは太陽以外の恒星の直径を初めて測定した。マイケルソンは天文干渉計を発明し、ウィルソン山天文台にそのような装置を製作し、赤色巨星 ベテルギウスの直径を測定するために使用された。潜望鏡の配置が使用され、最大20フィート（6メートル）離れた2つの副瞳からの光が100インチ（2.5メートル）のフッカー望遠鏡の主瞳に向けられ、接眼レンズを通して観察される干渉縞が生成された。これ以降、恒星の直径と連星の間隔の測定は、マイケルソンの人生のますます多くの時間を占めるようになった。

1970年代初頭、天体干渉法が復活し、2つ（またはそれ以上）の別々の開口部（開口部の間隔に比べて直径が小さい）を使用する構成は、しばしば「マイケルソン恒星干渉法」と呼ばれました。これは、スペックル干渉法と区別するためでしたが、マイケルソン干渉計と混同しないでください。マイケルソン干渉計は、マイケルソン・モーリーの実験で使用された干渉計など、一般的な実験室干渉計構成の1つです。かなりの距離（ただし、その距離、つまり基線は現在では数百メートルにもなることがよくあります）を隔てた2つの比較的小さな開口部からの光を干渉させるというマイケルソンの概念は、 VLTI、CHARA、米国海軍のNPOIなどの現代の運用天文台で採用されています。

重力波は、レーザー光源を備えたマイケルソン干渉計を使用して検出されます。2020年には、3台のマイケルソン干渉計重力波検出器が稼働しており、4台目が建設中です。これらのマイケルソン干渉計は、長さ4キロメートルのアームが互いに90度の角度で設置されており、光は全長にわたって直径1メートルの真空管を通過します。通過する重力波は、一方のアームをわずかに伸ばし、もう一方のアームを短くします。これはまさに、これらのマイケルソン干渉計が最も敏感な動きです。2020年現在、これらのマイケルソン干渉計を使用して15回の重力波イベントが観測されています。

1890年代にマイケルソンは、フーリエ級数の係数を計算し、その部分和のグラフを描くためのハーモニックアナライザーと呼ばれる機械装置を製作した。彼とS.W.ストラットンは、1898年にこの機械に関する論文をアメリカ科学誌に発表した。^{[46] [47]}

テレビシリーズ『ボナンザ』シーズン3エピソード26 （「星に目を向けよ」、1962年3月18日放送）で、ベン・カートライト（ローン・グリーン）は、偏見に満ちた町の教師（ウィリアム・シャラート）の反対にもかかわらず、16歳のマイケルソン（25歳のダグラス・ランバート（1936年 - 1986年）が米国海軍兵学校への入学許可を得るのを手伝う。 『ボナンザ』は、マイケルソンが海軍兵学校へ向かう前に両親と住んでいたネバダ州バージニアシティとその周辺が舞台である。エピソードの最後のナレーションで、グリーンはマイケルソンの1907年のノーベル賞について言及している。

カリフォルニア州マーフィーズ キャンプでマイケルソンが子供時代に住んでいた家は、父親の店でした。最初はカリフォルニア州マーフィーズのメイン ストリート、スペリー & ペリー ホテルの向かいにあり、1859 年の火災後はホテルの隣にありました。叔母のバーサ マイヤーズは町の東端のメイン ストリートに家を所有しており、マイケルソンはおそらく彼女の家族を頻繁に訪れていたと思われます。

ニュービーストシアターワークスはハイコンセプトラボラトリーズと共同で、マイケルソンとその強迫的な仕事スタイル、そしてそれが彼の家族生活に与えた影響について描いた「セミオペラ」を制作した。この作品は2011年2月11日から2月26日までシカゴのザ・ビルディングステージで上演された。マイケルソン役はジョン・スタッツマンが演じた。この劇はデビッド・マラルが監督し、ジョシュア・デュマスが作曲した。^[要出典]

ノーマン・フィッツロイ・マクリーンは「ビリヤードは良いゲーム」というエッセイを書いた。これはノーマン・マクリーン読本（O・アラン・ウェルツィエン編、2008年）に掲載されたもので、マクリーンが大学院生としてマイケルソンのビリヤードのプレーを定期的に観察していた視点からマイケルソンを評価したものだ。^[48]

• 1888年 –ランフォード賞
• 1903年 –マテウチメダル
• 1907年 –コプリーメダル
• 1907年 –ノーベル物理学賞^[36]
• 1912年 –エリオット・クレソン・メダル
• 1916年 –米国科学アカデミーよりヘンリー・ドレイパーメダルを受賞^[49]
• 1922 –ジュール・ヤンセン賞、フランス天文学協会、フランス天文学協会の最高賞。
• 1922年 –アメリカ光学会名誉会員^[50]
• 1923年 –王立天文学会金メダル
• 1923年 –フランクリンメダル

マイケルソンは、王立協会、米国科学アカデミー、アメリカ物理学会 、アメリカ科学振興協会の会員であった。

Computer Measurement Group は毎年AA Michelson 賞を授与しています。

• ユダヤ人ノーベル賞受賞者リスト
• 海軍兵学校のノーベル賞受賞者リスト
• ポーランド人リスト

• ジャッフェ、バーナード（1960）『マイケルソンと光の速度』ダブルデイ、ニューヨーク

• リヴィングストン、DM（1973）。『光の巨匠：アルバート・A・マイケルソンの伝記』シカゴ大学出版局。ISBN 978-0-226-48711-3。
• レヴィ、ハリエット・レーン（1996年）。920 O'Farrell Street。バークレー：Heyday Books。ISBN 978-0-930588-91-5。

• 光波とその用途。シカゴ：大学出版局。1907年。
• 長期にわたる光の評価実験の決定。パリ : Gauthier-Villars et fils、1894. ( 「光の速度の実験的決定」のフランス語訳)

• 
  光波とその利用(1907)
• 
  光速度の実験的測定（1894）のフランス語訳

• キャリアの絶頂期にあったアルバート・アブラハム・マイケルソンの姿を垣間見る 3 つの場面 このビデオには、マイケルソンのスピーチの音声が含まれています。
• 米国科学アカデミー伝記
• アメリカ物理学会のマイケルソンの生涯と作品 2012年7月16日アーカイブ、Wayback Machineより
• アメリカ海軍兵学校と海軍
• USNA からノーベル賞まで: アルバート A. マイケルソンの生涯と貢献^{[永久リンク切れ]}
• シカゴ大学のマイケルソンハウス
• Nobelprize.org の Albert A. Michelson1907年12月12日のノーベル賞受賞講演を含む分光学の最近の進歩
• プロジェクト・グーテンベルクのアルバート・A・マイケルソンの作品
• インターネット アーカイブにある Albert A. Michelson の著作または Albert A. Michelson に関する著作
• IMDB: ボナンザのエピソード「星に目を向けて」
• ノーマン・マクリーン：「ビリヤードは良いゲーム」：ゲームセンスとアメリカ初のノーベル賞科学者。ラパムズ・クォータリー誌に再掲載
• アメリカ海軍兵学校天文台のプログラムと過ぎ去った時代: 2つのドームの物語
• 「NAWS チャイナ レイク」。2008 年 9 月 22 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010 年9 月 3 日閲覧。
• アメリカ海軍兵学校における19世紀の天文学

• アルバート・A・マイケルソン文書ガイド 1891-1969 2019年9月7日アーカイブ、シカゴ大学特別コレクション研究センターのウェイバックマシンにて
• USNA アルバート A. マイケルソン コレクション ガイド、1803-1989
• ウィリアム・ポーク・ジェシーの学生ノート、1919～1921年、ニールス・ボーア図書館・アーカイブ（アルバート・A・マイケルソンの講義のノート、マイケルソンが担当したコース「力学と波動、電気と磁気、物理光学」を含む）