Satyendra Nath Bose - Satyendra Nath Bose

Satyendra Nath Bose

FRS , MP , PV
SatyenBose1925.jpg
Satyendra Nath Bose w 1925 r.
Urodzić się ( 1894-01-01 )1 stycznia 1894 r
Kalkuta , Prezydencja Bengalska , Indie Brytyjskie
Zmarł 4 lutego 1974 (1974-02-04)(w wieku 80 lat)
Kalkuta , Indie
Narodowość indyjski
Alma Mater Uniwersytet w Kalkucie
Znany z Kondensat
Bosego-Einsteina Statystyka
Bosego-Einsteina Rozkład
Bosego-Einsteina Korelacje
Bosego -Einsteina Gaz
bozonowy Bozon
Idealny Równanie Bosowe stanu
gazu fotonowego
Małżonkowie Ushabati Bose (z domu Ghosh)
Nagrody Padma Vibhushan
Członek Towarzystwa Królewskiego
Kariera naukowa
Pola Fizyka
Instytucje Uniwersytet w Kalkucie
Uniwersytet Dhaka
Viśva-Bharati
Doradcy akademiccy Jagadish Chandra Bose
Prafulla Chandra Ray
Doktoranci Purnima Sinha
Partha Ghose
Siva Brata Bhattacherjee
Inni ważni studenci Mani Lal Bhaumik
Lilabati Bhattacharjee
Asima Chatterjee
Ratan Lal Brahmachary
Poseł Rajya Sabha
W urzędzie
3 kwietnia 1952 – 2 kwietnia 1960
Podpis
Podpis Satyendranath Bose.svg

Satyendra Nath Bose FRS / b s / (01 stycznia 1894 - 4 lutego 1974) był indyjski matematyk i fizyk specjalizujący się w fizyce teoretycznej . Najbardziej znany jest ze swojej pracy nad mechaniką kwantową we wczesnych latach dwudziestych XX wieku, współpracując z Albertem Einsteinem przy opracowywaniu podstaw statystyki Bosego-Einsteina i teorii kondensatu Bosego-Einsteina . Fellow w Royal Society , przyznano mu drugie najwyższe odznaczenie cywilne Indii, The Order Padma Vibhushan w 1954 roku przez rząd Indii .

Klasa cząstek podlegających statystyce Bosego-Einsteina, bozony , została nazwana na cześć Bosego przez Paula Diraca .

Był erudytą , interesował się różnymi dziedzinami, w tym fizyką , matematyką , chemią , biologią, mineralogią , filozofią , sztuką , literaturą i muzyką . Zasiadał w wielu komitetach badawczo-rozwojowych w suwerennych Indiach .

Wczesne życie

Bose urodził się w Kalkucie (obecnie Kalkuta), jako najstarszy z siedmiorga dzieci w bengalskiej rodzinie Kayastha . Był jedynym synem, a po nim miał sześć sióstr. Jego rodzinny dom znajdował się w wiosce Bara Jagulia, w dystrykcie Nadia , w prezydium bengalskim . Jego nauka rozpoczęła się w wieku pięciu lat, niedaleko jego domu. Kiedy jego rodzina przeprowadziła się do Goabagan, został przyjęty do New Indian School. W ostatnim roku szkoły został przyjęty do szkoły hinduskiej . Egzamin wstępny ( maturę ) zdał w 1909 r. i zajął piąte miejsce w kolejności zasług. Następnie dołączył do średniego kursu nauk ścisłych w President College w Kalkucie , gdzie jego nauczycielami byli Jagadish Chandra Bose , Sarada Prasanna Das i Prafulla Chandra Ray .

Bose otrzymał tytuł Bachelor of Science w dziedzinie matematyki mieszanej w President College , zajmując pierwsze miejsce w 1913 roku. Następnie dołączył do nowo utworzonego Science College Sir Ashutosha Mukherjee, gdzie ponownie zajął pierwsze miejsce na egzaminie magisterskim z matematyki mieszanej w 1915 roku. nowy rekord w annałach Uniwersytetu w Kalkucie , który nie został jeszcze pobity.

Po ukończeniu studiów magisterskich Bose dołączył do Kolegium Naukowego Uniwersytetu w Kalkucie jako naukowiec w 1916 roku i rozpoczął studia w zakresie teorii względności . To była ekscytująca era w historii postępu naukowego. Na horyzoncie pojawiła się właśnie teoria kwantów i zaczęły napływać ważne wyniki.

Jego ojciec, Surendranath Bose, pracował w Wydziale Inżynierii East Indian Railway Company . W 1914 roku, w wieku 20 lat, Satyendra Nath Bose poślubiła Ushabati Ghosh, 11-letnią córkę wybitnego lekarza z Kalkuty. Mieli dziewięcioro dzieci, z których dwoje zmarło we wczesnym dzieciństwie. Kiedy zmarł w 1974 roku, pozostawił żonę, dwóch synów i pięć córek.

Jako poliglota Bose był dobrze zorientowany w kilku językach, takich jak bengalski , angielski, francuski, niemiecki i sanskryt, a także w poezji Lorda Tennysona , Rabindranatha Tagore i Kalidasa . Potrafił grać na esraj , indyjskim instrumencie muzycznym podobnym do skrzypiec. Był czynnie zaangażowany w prowadzenie szkół wieczorowych, które stały się znane jako Instytut Robotników.

Kariera naukowa

Bose uczęszczał do szkoły hinduskiej w Kalkucie , a później uczęszczał do President College , również w Kalkucie, zdobywając najwyższe oceny w każdej instytucji, podczas gdy kolega i przyszły astrofizyk Meghnad Saha zajął drugie miejsce. Nawiązał kontakt z nauczycielami, takimi jak Jagadish Chandra Bose , Prafulla Chandra Ray i Naman Sharma, którzy dostarczyli inspiracji do osiągania wysokich celów w życiu. Od 1916 do 1921 był wykładowcą na wydziale fizyki na Rajabazar Science College pod Uniwersytecie w Kalkucie . Wraz z Saha, Bose przygotowało pierwszą książkę w języku angielskim w oparciu o niemieckie i francuskie tłumaczenia oryginalnych dokumentów na specjalnej i ogólnej teorii względności Einsteina w roku 1919. W 1921 roku dołączył jako Reader Wydziału Fizyki niedawno założonym Uniwersytecie Dhaka (w dzisiejszy Bangladesz). Bose utworzyć zupełnie nowe działy, w tym laboratoriów, uczyć zaawansowanych kursach magisterskich i inżynierskich dla zaszczytów i wykładał termodynamikę jak James Clerk Maxwell „s teorii z elektromagnetyzmu .

Satyendra Nath Bose wraz z Saha przedstawił kilka artykułów z fizyki teoretycznej i czystej matematyki od 1918 roku. W 1924 roku, pracując jako lektor (profesor bez katedry) na Wydziale Fizyki Uniwersytetu w Dhace , Bose napisał artykuł wywodzący się z prawa promieniowania kwantowego Plancka bez żadnego odniesienia do fizyki klasycznej , używając nowatorskiego sposobu liczenia stanów z identycznymi cząstkami . Artykuł ten był przełomowy w tworzeniu bardzo ważnej dziedziny statystyki kwantowej . Chociaż nie został od razu przyjęty do publikacji, wysłał artykuł bezpośrednio do Alberta Einsteina w Niemczech. Einstein, uznając wagę artykułu, sam przetłumaczył go na niemiecki i w imieniu Bose przekazał do prestiżowego Zeitschrift für Physik . W wyniku tego uznania Bose mógł pracować przez dwa lata w europejskich laboratoriach rentgenowskich i krystalograficznych , podczas których pracował z Louisem de Broglie , Marią Curie i Einsteinem.

Statystyki Bosego-Einsteina

Wygłaszając na Uniwersytecie w Dhace wykład na temat teorii promieniowania i katastrofy ultrafioletowej , Bose zamierzał pokazać swoim studentom, że współczesna teoria jest niewystarczająca, ponieważ przewiduje wyniki niezgodne z wynikami eksperymentów.

W procesie opisywania tej rozbieżności Bose po raz pierwszy stanął na stanowisku, że rozkład Maxwella-Boltzmanna nie będzie prawdziwy dla cząstek mikroskopijnych, gdzie fluktuacje wynikające z zasady nieoznaczoności Heisenberga będą znaczące. W ten sposób podkreślił prawdopodobieństwo znalezienia cząstek w przestrzeni fazowej , każdy stan ma objętość h 3 , i odrzucił odrębne położenie i pęd cząstek.

Bose zaadaptował ten wykład do krótkiego artykułu zatytułowanego „Prawo Plancka i hipoteza kwantu światła” i wysłał go do Alberta Einsteina z następującym listem:

Szanowny Panie, zaryzykowałem przesłanie towarzyszącego artykułu do wglądu i opinii. Chcę wiedzieć, co o tym myślisz. Zobaczysz, że próbowałem wydedukować współczynnik 8π ν 2 / c 3 w prawie Plancka niezależnie od klasycznej elektrodynamiki, zakładając tylko, że ostateczny obszar elementarny w przestrzeni fazowej ma zawartość h 3 . Nie znam dostatecznie języka niemieckiego, aby przetłumaczyć artykuł. Jeśli uważasz, że artykuł jest wart publikacji, będę wdzięczny, jeśli zorganizujesz jego publikację w Zeitschrift für Physik . Chociaż jestem dla ciebie zupełnie obca, nie waham się, czy wystosować taką prośbę. Ponieważ wszyscy jesteśmy twoimi uczniami, chociaż czerpiemy korzyści tylko z twoich nauk poprzez twoje pisma. Nie wiem, czy pamiętasz jeszcze, że ktoś z Kalkuty poprosił cię o pozwolenie na przetłumaczenie twoich prac z teorii względności na angielski. Przychyliłeś się do prośby. Książka została opublikowana. To ja przetłumaczyłem twój artykuł na temat ogólnej teorii względności.

Einstein zgodził się z nim, przetłumaczył na niemiecki artykuły Bosego „Planck's Law and Hypothesis of Light Quanta” i wydał je w Zeitschrift für Physik pod nazwiskiem Bose w 1924 roku.

Możliwe wyniki rzutu dwiema monetami
Dwie głowy Dwa ogony Jeden z każdego
(1) Istnieją trzy wyniki. Jakie jest prawdopodobieństwo wyprodukowania dwóch głów?
Prawdopodobieństwo wyniku
  Moneta 1
Głowa Ogon
Moneta 2 Głowa HH HT
Ogon NS TT
(2) Ponieważ monety są różne, są dwa wyniki, które dają głowę i ogon. Prawdopodobieństwo dwóch głów wynosi jedna czwarta.

Powodem, dla którego interpretacja Bosego dała dokładne wyniki, było to, że ponieważ fotony są nie do odróżnienia od siebie, nie można traktować dwóch fotonów o równej energii jako dwóch odrębnych, identyfikowalnych fotonów. Analogicznie, gdyby w alternatywnym wszechświecie monety zachowywały się jak fotony i inne bozony , prawdopodobieństwo wytworzenia dwóch głów rzeczywiście wynosiłoby jedną trzecią (ogień-głowa = głowa-ogon).

Interpretacja Bosego nazywa się teraz statystyką Bosego-Einsteina . Ten wynik uzyskany przez Bosego położył podwaliny pod statystykę kwantową , a zwłaszcza rewolucyjną nową koncepcję filozoficzną dotyczącą nierozróżnialności cząstek, jak uznali Einstein i Dirac. Kiedy Einstein spotkał się z Bose twarzą w twarz, zapytał go, czy zdaje sobie sprawę z tego, że wynalazł nowy rodzaj statystyk, a on bardzo szczerze odpowiedział, że nie, nie był zaznajomiony ze statystykami Boltzmanna i nie zdać sobie sprawę, że robił obliczenia inaczej. Był równie szczery wobec każdego, kto o to prosił.

Kondensat Bosego-Einsteina

Dane o rozkładzie prędkości gazu atomów rubidu , potwierdzające odkrycie nowej fazy materii, kondensatu Bosego-Einsteina . Po lewej: tuż przed pojawieniem się kondensatu Bosego-Einsteina. Środek: tuż po pojawieniu się kondensatu. Po prawej: po dalszym odparowaniu, pozostawiając próbkę prawie czystego kondensatu.

Einstein również początkowo nie zdawał sobie sprawy, jak radykalne było odejście Bosego, iw swoim pierwszym artykule po Bose kierował się, podobnie jak Bose, faktem, że nowa metoda dała właściwą odpowiedź. Ale po drugiej pracy Einsteina wykorzystującej metodę Bosego, w której Einstein przewidział kondensat Bosego-Einsteina (na zdjęciu po lewej ), zaczął zdawać sobie sprawę, jak bardzo jest radykalny, i porównał to do dualizmu fala/cząstka, mówiąc, że niektóre cząstki nie zachowywały się. dokładnie jak cząsteczki. Bose przesłał już swój artykuł do British Journal Philosophical Magazine , który odrzucił go, zanim wysłał go do Einsteina. Nie wiadomo, dlaczego został odrzucony.

Einstein przyjął tę ideę i rozszerzył ją na atomy. Doprowadziło to do przewidywania istnienia zjawisk, które stały się znane jako kondensat Bosego-Einsteina , gęsty zbiór bozonów (które są cząstkami o spinie całkowitym , nazwanym na cześć Bosego), którego istnienie wykazano eksperymentalnie w 1995 roku.

Dhaka

Bose na Uniwersytecie w Dhace w latach 30. XX wieku

Po pobycie w Europie Bose wrócił do Dhaki w 1926 roku. Nie miał doktoratu, więc normalnie, zgodnie z obowiązującymi przepisami, nie miał kwalifikacji na stanowisko profesora, o które się ubiegał, ale Einstein go polecił. Następnie został kierownikiem Wydziału Fizyki na Uniwersytecie w Dhace . Kontynuował prowadzenie i nauczanie na Uniwersytecie Dhaka.

Bose sam zaprojektował sprzęt do laboratorium krystalografii rentgenowskiej . Założył laboratoria i biblioteki, aby uczynić z wydziału centrum badań w zakresie spektroskopii rentgenowskiej, dyfrakcji rentgenowskiej, właściwości magnetycznych materii, spektroskopii optycznej, bezprzewodowych i zunifikowanych teorii pola . Opublikował również równanie stanu dla gazów rzeczywistych z Meghnad Saha . Był także dziekanem Wydziału Nauki na Uniwersytecie w Dhace do 1945 roku.

Kalkuta

Kiedy podział Indii stał się nieunikniony (1947), wrócił do Kalkuty (obecnie znanej jako Kalkuta) i nauczał tam do 1956. Nalegał, aby każdy uczeń zaprojektował swój własny sprzęt przy użyciu lokalnych materiałów i lokalnych techników. Po przejściu na emeryturę został profesorem emerytowanym . Następnie został wicekanclerzem Uniwersytetu Visva-Bharati w Santiniketanie . Powrócił na Uniwersytet w Kalkucie, aby kontynuować badania z zakresu fizyki jądrowej i dokończyć wcześniejsze prace z chemii organicznej. W kolejnych latach zajmował się badaniami stosowanymi, takimi jak wydobycie helu w gorących źródłach Bakreshwar .

Inne pola

Oprócz fizyki prowadził badania z zakresu biotechnologii i literatury ( bengalskiej i angielskiej). Odbył głębokie studia z chemii , geologii, zoologii , antropologii , inżynierii i innych nauk. Będąc bengalskim poświęcił wiele czasu na promowanie bengalskiego jako języka nauczania, tłumaczenie na niego prac naukowych i promowanie rozwoju regionu.

Korona

SN Bose z innymi naukowcami z Uniwersytetu w Kalkucie
Popiersie Satyendry Nath Bose, które znajduje się w ogrodzie Muzeum Przemysłu i Techniki Birla .

W 1937 Rabindranath Tagore poświęcił swoją jedyną książkę o nauce, Viśva-Parichay , Satyendrze Nath Bose. Bose został uhonorowany tytułem Padma Vibhushan przez rząd Indii w 1954 roku. W 1959 roku został mianowany profesorem narodowym, najwyższym wyróżnieniem w kraju dla uczonego, które piastował przez 15 lat. W 1986 roku w Salt Lake w Kalkucie zostało utworzone Narodowe Centrum Nauk Podstawowych SN Bose na mocy ustawy parlamentu rządu Indii.

Bose został doradcą nowo utworzonej wówczas Rady Badań Naukowych i Przemysłowych . Był prezesem Indyjskiego Towarzystwa Fizycznego i Narodowego Instytutu Nauki. Został wybrany generalnym prezesem Indyjskiego Kongresu Naukowego . Był wiceprezesem, a następnie prezesem Indyjskiego Instytutu Statystycznego . W 1958 został członkiem Towarzystwa Królewskiego . Został nominowany na członka Rajya Sabha .

Partha Ghose stwierdziła, że

Prace Bosego stały na przejściu między „starą teorią kwantową” Plancka, Bohra i Einsteina a nową mechaniką kwantową Schrödingera , Heisenberga , Borna , Diraca i innych.

Nominacja do Nagrody Nobla

SN Bose był nominowany przez K. Banerji (1956), DS Kothari (1959), SN Bagchi (1962) i AK Duttę (1962) do Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, za wkład w statystykę Bosego-Einsteina i zunifikowaną teorię pola. . Na przykład Kedareswar Banerjee, kierownik Wydziału Fizyki Uniwersytetu Allahabadu, w liście z 12 stycznia 1956 r. napisał do Komitetu Noblowskiego: „(1). On (Bose) wniósł wybitny wkład w fizykę, opracowując statystyki znane od jego imienia jako statystyki Bose. Odkryto, że w ostatnich latach statystyki te mają ogromne znaczenie w klasyfikacji cząstek elementarnych i przyczyniły się ogromnie do rozwoju fizyki jądrowej. (2). W okresie od 1953 do chwili obecnej dokonał wielu bardzo interesujących wkładów o dalekosiężnych konsekwencjach na temat teorii pola jednolitego Einsteina ”. Prace Bosego oceniał ekspert Komitetu Nobla, Oskar Klein , który uznał jego pracę za godną Nagrody Nobla.

Spuścizna

Bose na znaczku Indii z 1994 r.

Bozony , klasa elementarnych cząstek subatomowych w fizyce cząstek elementarnych, zostały nazwane przez Diraca na cześć Satyendry Nath Bose dla upamiętnienia jego wkładu w naukę.

Chociaż siedem Nagrody Nobla przyznano za badania związane z pojęciami SN Bose z Higgsa , Statystyka Bosego-Einsteina i Kondensat Bosego-Einsteina , sam Bose nie otrzymał Nagrodę Nobla.

W swojej książce The Scientific Edge fizyk Jayant Narlikar zauważył:

Praca SN Bosego na temat statystyki cząstek (ok. 1922), która wyjaśniła zachowanie fotonów ( cząstek światła w obudowie) i otworzyła drzwi dla nowych pomysłów dotyczących statystyki mikrosystemów, które przestrzegają zasad teorii kwantowej, była jednym z Dziesięć najważniejszych osiągnięć XX-wiecznej nauki indyjskiej i można je zaliczyć do klasy Nagrody Nobla.

Kiedy raz zadano to pytanie samemu Bose'owi, odpowiedział po prostu: „Dostałem całe uznanie, na jakie zasługuję” – prawdopodobnie dlatego, że w dziedzinach nauki, do których należał, nie jest ważny Nobel, ale to, czy czyjeś nazwisko będzie żywe. w dyskusjach naukowych w nadchodzących dziesięcioleciach. Jeden z głównych budynków akademickich Uniwersytetu Rajshahi , budynek naukowy nr 1 został niedawno nazwany jego imieniem.

Prace (wybór)

  • Bose (1924), "Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese", Zeitschrift für Physik (w języku niemieckim), 26 (1): 178-181, Bibcode : 1924ZPhy...26..178B , doi : 10.1007/BF01327326 , S2CID  186235974.

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Biura akademickie
Poprzedzony
Upacharya , Vishwa Bharati
1956-58
zastąpiony przez