Ist Millikans berühmtes Öltropfen-Experiment ein Betrug?

In Millikans Veröffentlichungen stellte er kategorisch fest, dass jeder einzelne beobachtete Öltropfen eine Ladung hatte, die ein Vielfaches von war$e$, ohne Ausnahmen oder Auslassungen. Aber seine Notizbücher sind voll von Notizen wie „schöne Daten, behalten“ und „schlecht laufen, wegwerfen“.

Richard Feynman schrieb einen Aufsatz mit dem Titel „Cargo Cult Science“, in dem er darauf hinwies:

Millikan maß die Ladung eines Elektrons durch ein Experiment mit fallenden Öltropfen und erhielt eine Antwort, von der wir heute wissen, dass sie nicht ganz richtig ist. Es ist ein bisschen daneben, weil er den falschen Wert für die Viskosität von Luft hatte. Es ist interessant, die Geschichte der Messungen der Ladung eines Elektrons nach Millikan zu betrachten. Wenn Sie sie als Funktion der Zeit auftragen, stellen Sie fest, dass das eine ein bisschen größer ist als das von Millikan, das nächste ein bisschen größer ist und das nächste ein bisschen größer ist, bis sie sich schließlich darauf einpendeln eine Zahl, die höher ist.

Warum haben sie nicht sofort entdeckt, dass die neue Zahl höher war? Es ist eine Sache, für die sich Wissenschaftler schämen – diese Geschichte –, weil es offensichtlich ist, dass Menschen solche Dinge getan haben: Als sie eine Zahl bekamen, die zu hoch über der von Millikan lag, dachten sie, dass etwas nicht stimmen müsste – und sie würden nach und suchen einen Grund finden, warum etwas nicht stimmt. Als sie eine Zahl in der Nähe von Millikans Wert bekamen, schauten sie nicht so genau hin.

Also im Grunde ist die Antwort ja. Das Experiment war betrügerisch.

Hinweis : Ich präsentiere hier einige Informationen zur Verteidigung von Millikan, aber bitte beachten Sie, dass ich nicht unbedingt mit dem Artikel übereinstimme, aus dem er stammt.

Aus dem Leitartikel „ In Defense of Robert Andrews Millikan “ von David Goodstein ( American Scientist , Januar-Februar 2001):

Ungünstigerweise zeigt eine Untersuchung von Millikans privaten Laborbüchern, dass er tatsächlich nicht jedes Tröpfchen, für das er Daten aufzeichnete, aufgenommen hat. Er veröffentlichte die Messergebnisse von nur 58 Tropfen, während die Notizbücher zeigen, dass er in der Zeit vom 11. November 1911 bis zum 16. April 1912 etwa 175 Tropfen untersuchte. In einem klassischen Fall des Kochens, so der Vorwurf, habe er Ergebnisse gemeldet unterstützte seine eigene Hypothese der kleinsten Ladungseinheit und verwarf jene gegensätzlichen Ergebnisse, die Ehrenhafts Position gestützt hätten. Und um die Sache noch viel schlimmer zu machen, log er darüber. Millikans Aufsatz von 1913 enthält diese ausdrückliche Behauptung: „ Es muss auch bemerkt werden, dass dies keine ausgewählte Gruppe von Tropfen ist, sondern alle Tropfen repräsentiert, mit denen an 60 aufeinanderfolgenden Tagen experimentiert wurde, währenddessen der Apparat mehrmals abgebaut und neu aufgebaut wurde.“ (Hervorhebung im Original). So wird Millikan in einer der wichtigsten wissenschaftlichen Abhandlungen des Betrugs angeklagt und dann durch Lügen verschlimmert 20. Jahrhundert.

Der Autor verteidigt einige von Millikans Handlungen.

[...] Mehr als einer der Einträge in seinen Notizbüchern zeigt das Ergebnis einer Berechnung und dann den Kommentar "sehr niedrig, etwas stimmt nicht", vielleicht mit einem Hinweis darauf, was Millikan dachte, dass es die Messung gestört haben könnte. Natürlich waren solche Einträge nicht in den 58 von Millikan veröffentlichten Tropfen enthalten.

Auf den ersten Blick erscheint dieses Vorgehen sicherlich fragwürdig. Aber man muss tiefer graben. Die Notizbücher enthalten auch eine Berechnung mit dem Kommentar "Das stimmt fast genau, das Beste, was ich je hatte!!!" Und doch hat Millikan diesen Rückgang auch nicht in seine entscheidende Arbeit von 1913 aufgenommen. Diese verworfenen Messungen, die guten und die schlechten, waren alle Teil einer Aufwärmphase, während der Millikan seinen Apparat und seine Technik allmählich verfeinerte, um die Einheit der elektrischen Ladung so gut wie möglich zu bestimmen. Die erste Beobachtung, die die Musterung bestand und in den Druck gelangte, wurde am 13. Februar 1912 aufgenommen, und alle veröffentlichten Daten wurden zwischen diesem Zeitpunkt und dem 16. April aufgenommen. Auf diesen Zeitraum von ungefähr zwei Monaten bezieht sich Millikan, wenn er von „60 aufeinanderfolgenden Tagen“ spricht.

Während dieser neun Wochen zeichnete Millikan in seinen Notizbüchern Messungen an ungefähr 100 einzelnen Tropfen auf. Davon werden etwa 25 Serien offensichtlich während des Laufs abgebrochen und können daher nicht als vollständige Datensätze gezählt werden. Von den verbleibenden etwa 75 wählte er 58 zur Veröffentlichung aus. Millikans Standards für die Akzeptanz waren anspruchsvoll. Wenn ein Tropfen zu klein war, wurde er übermäßig durch die Brownsche Bewegung oder zumindest durch die Ungenauigkeit des Stokesschen Gesetzes für die viskose Kraft der Luft beeinflusst. Wenn es zu groß wäre, würde es für eine genaue Messung zu schnell fallen. Er zog es auch vor, einen Tropfen im Laufe der Beobachtung mehrmals ein Ion einfangen zu lassen, um sowohl Änderungen als auch die Gesamtladung untersuchen zu können, die ein ganzzahliges Vielfaches der Grundeinheit sein musste, z .

[...] Er hatte keine besondere Voreingenommenheit bei der Auswahl der zu verwerfenden Tropfen: Allan Franklin von der University of Colorado analysierte 1981 Millikans Rohdaten erneut und stellte fest, dass sich sein endgültiger Wert für e und seine Fehlerspanne kaum geändert hätte, wenn er es getan hätte nutzte alle Daten, die er hatte, und nicht nur die 58 Tropfen, die er auswählte.

Es gibt tatsächlich viel mehr als das, was ich zitiert habe. Der Artikel enthält die komplette Geschichte.

Als Physiker muss ich sagen, dass es ziemlich darauf ankommt, was genau in diesen Läufen passiert ist, und es gibt nicht genügend Informationen, um das beurteilen zu können.

Vielleicht konnte er sich nicht auf ein Tröpfchen konzentrieren oder ihm nicht richtig folgen und wusste, dass die Daten „schlecht“ sein würden. Meiner Meinung nach ist das in Ordnung.

Wenn er andererseits die Gebühr für jeden Lauf berechnen und auf dieser Grundlage entscheiden würde, Läufe abzulehnen, wäre das betrügerisch.