Сэр Чандрасекхара Венката Раман ФРС ( / ˈ r ɑː m ə n / ; [1] 7 ноября 1888 — 21 ноября 1970) — индийский физик, известный своими работами в области рассеяния света . [2] Используя разработанный им спектрограф , он и его ученик К.С. Кришнан обнаружили, что когда свет проходит через прозрачный материал, отклоненный свет меняет свою длину волны и частоту . Это явление, доселе неизвестный тип рассеяния света, который они назвали «модифицированным рассеянием», впоследствии было названо комбинационным эффектом или комбинационным рассеянием . За это открытие Раман получил Нобелевскую премию по физике 1930 года и стал первым азиатом, получившим Нобелевскую премию в любой области науки. [3]
Раман родился в семье тамильских браминов и был не по годам развитым ребенком , получив среднее и высшее среднее образование в англо-индийской средней школе Святого Алоизия в возрасте 11 и 13 лет соответственно. В 16 лет он сдал экзамен на степень бакалавра Мадрасского университета с отличием по физике в Президентском колледже . Его первая исследовательская работа по дифракции света была опубликована в 1906 году, когда он был еще аспирантом. В следующем году он получил степень магистра. В 19 лет он присоединился к Индийской финансовой службе в Калькутте в качестве помощника генерального бухгалтера. Там он познакомился с Индийской ассоциацией развития науки (IACS), первым исследовательским институтом в Индии, что позволило ему проводить независимые исследования и где он внес свой большой вклад в акустику и оптику .
В 1917 году Ашутош Мукерджи назначил его первым профессором физики Palit в научном колледже Раджабазара при Калькуттском университете . Во время своей первой поездки в Европу наблюдение Средиземного моря побудило его определить преобладающее в то время объяснение синего цвета моря , а именно отраженный с неба свет, рассеянный Рэлеем , как неверное. Он основал Индийский журнал физики в 1926 году. Он переехал в Бангалор в 1933 году, чтобы стать первым индийским директором Индийского института науки . В том же году он основал Индийскую академию наук . В 1948 году он основал Рамановский научно-исследовательский институт , где работал до своих последних дней.
Эффект Рамана был открыт 28 февраля 1928 года. Этот день ежегодно отмечается правительством Индии как Национальный день науки .
К.В. Раман родился в Тируччираппалли в Мадрасе, президентстве Британской Индии (ныне Тируччирапалли , Тамилнад , Индия) в семье браминов Айера , [4] Чандрасекхара Раманатана Айера и Парвати Аммал. [5] Он был вторым из восьми братьев и сестер. [6] Его отец был учителем в местной средней школе и зарабатывал скромный доход. Он вспоминал: «Я родился с медной ложкой во рту. При моем рождении мой отец получал великолепную зарплату в десять рупий в месяц!» [7] В 1892 году его семья переехала в Вишакхапатнам (тогда Визагапатам или Визаг) в Андхра-Прадеше , поскольку его отец был назначен на факультет физики в колледже г-жи А. В. Нарасимха Рао . [8]
Раман получил образование в англо-индийской средней школе Святого Алоизия в Вишакхапатнаме . [9] Он сдал зачисление в 11 лет и первый экзамен по искусству (эквивалент сегодняшнего промежуточного экзамена, доуниверситетского курса ) со стипендией в 13 лет, [6] [10] обеспечив первое место в обоих случаях в штате Андхра-Прадеш. экзамен школьного совета (ныне Совет среднего образования штата Андхра-Прадеш ). [11]
В 1902 году Раман поступил в Президентский колледж в Мадрасе (ныне Ченнаи ), куда его отца перевели преподавать математику и физику. [12] В 1904 году он получил степень бакалавра в Мадрасском университете , где занял первое место и выиграл золотые медали по физике и английскому языку. [11] В 18 лет, еще будучи аспирантом, он опубликовал свою первую научную статью «Несимметричные дифракционные полосы из-за прямоугольной апертуры» в британском журнале Philosophical Magazine в 1906 году. [13] Он получил степень магистра там же. Университет с высшим отличием в 1907 году. [14] [15] Его вторая статья, опубликованная в том же журнале в том же году, была посвящена поверхностному натяжению жидкостей. [16] Это было рядом со статьей лорда Рэлея о чувствительности уха к звуку, [17] и с ее помощью лорд Рэлей начал общаться с Раманом, вежливо обращаясь к нему как к профессору. [11]
Зная о способностях Рамана, его учитель физики Ришард Ллевелин Джонс настоял на том, чтобы он продолжил исследования в Англии. Джонс организовал медицинский осмотр Рамана с полковником (сэром Джеральдом) Гиффардом. [18] Раман часто имел слабое здоровье и считался «слабаком». [19] Проверка показала, что он не выдержал суровых погодных условий Англии, [8] инцидент, о котором он позже вспомнил, и сказал: «[Джиффард] осмотрел меня и подтвердил, что я умру от туберкулеза … если я собирались поехать в Англию». [20]
Старший брат Рамана Чандрасекхара Субрахманья Айяр поступил на работу в Индийскую финансовую службу (ныне Индийскую службу аудита и бухгалтерского учета ), [21] самую престижную государственную службу в Индии. Не имея возможности учиться за границей, Раман последовал его примеру и получил квалификацию в Индийскую финансовую службу, заняв первое место на вступительных экзаменах в феврале 1907 года . ] Именно там на него произвело большое впечатление Индийская ассоциация развития науки (IACS), первый исследовательский институт, основанный в Индии в 1876 году. [20] Он сразу же подружился с Асутошем Деем, который в конечном итоге стал его пожизненным соратником Амритой. Лал Сиркар, основатель и секретарь IACS, и Ашутош Мукерджи , исполнительный член института и вице-канцлер Калькуттского университета . При их поддержке он получил разрешение проводить исследования в МАКО в свободное время даже «в очень необычные часы», как позже вспоминал Раман. [11] До этого времени институт еще не набирал штатных исследователей, [23] и не выпускал никаких исследовательских работ. [8] Статья Рамана «Кольца Ньютона в поляризованном свете», опубликованная в журнале Nature в 1907 году, стала первой статьей института. [24] Эта работа вдохновила МАКО на публикацию журнала « Бюллетень Индийской ассоциации развития науки» в 1909 году, в котором Раман был основным автором. [11]
В 1909 году Раман был переведен в Рангун , Британская Бирма (ныне Мьянма ), чтобы занять должность валютного служащего. Всего через несколько месяцев ему пришлось вернуться в Мадрас, так как его отец умер от болезни. Последующая смерть отца и погребальные ритуалы вынудили его остаться там до конца года. [25] Вскоре после того, как он возобновил свою работу в Рангуне, его перевели обратно в Индию в Нагпур , Махараштра, в 1910 году. [26] Еще до того, как он прослужил год в Нагпуре, в 1911 году его повысили до генерального бухгалтера и снова отправили в Калькутту. . [25]
С 1915 года Калькуттский университет начал назначать ученых-исследователей под руководством Рамана в МАКО. Судхангсу Кумар Банерджи (который позже стал генеральным директором метеорологического департамента обсерваторий Индии ), аспирант под руководством Ганеша Прасада , был его первым учеником. [27] Со следующего года этому примеру последовали другие университеты, в том числе Университет Аллахабада , Рангунский университет , Королевский колледж Индаура, Институт науки в Нагпуре , Кришнат-колледж и Мадрасский университет. К 1919 году Раман руководил более дюжиной студентов. [28] После смерти Сиркара в 1919 году Раман получил две почетные должности в МАКО: почетного профессора и почетного секретаря. [23] Он назвал этот период «золотой эрой» своей жизни. [29]
Раман был выбран Калькуттским университетом на должность профессора физики Палита - должность, учрежденная после благотворителя сэра Таракнатха Палита в 1913 году. Сенат университета произвел это назначение 30 января 1914 года, как записано в протоколе заседания:
Следующие назначения на должности профессоров Палит были произведены на заседании Сената 30 января 1914 года: доктор П.К. Рэй и г-н К.В. Раман, Массачусетс... Назначение каждого профессора должно быть постоянным. Профессор освобождает свою должность по достижении шестидесятилетнего возраста. [11]
До 1914 года Ашутош Мукерджи пригласил Джагадиша Чандру Боса занять эту должность, но Бозе отказался. [30] В качестве второго кандидата Раман стал первым профессором физики Палита, но был отложен из-за вступления в эту должность, когда разразилась Первая мировая война . И только в 1917 году, когда он поступил в научный колледж Раджабазара , кампус, созданный Калькуттским университетом в 1914 году, он стал полноценным профессором. [11] Он неохотно ушел с поста государственного служащего после десяти лет службы, что было описано как «высшая жертва» [23] , поскольку его зарплата как профессора составляла примерно половину его зарплаты на тот момент. Но в его пользу условия как профессора были четко указаны в отчете о его поступлении в университет, в котором говорилось:
Принятие г-ном К.В. Раманом звания профессора сэра Т.Н. Палита при условии, что ему не придется покидать Индию... Сообщается, что г-н К.В. Раман присоединился к своему назначению на должность профессора физики Палита с 2 июля 2017 года... Г-н Раман сообщил, что от него не будет требоваться выполнять какую-либо преподавательскую работу на курсах магистратуры и магистратуры в ущерб его собственным исследованиям или помощи студентам старших курсов в их исследованиях. [27]
Назначение Рамана профессором Палит вызвало категорические возражения со стороны некоторых членов Сената Калькуттского университета, особенно иностранных членов, поскольку он не имел докторской степени и никогда не учился за границей. В качестве своего рода опровержения Мукерджи организовал присвоение Раману почетной степени доктора наук , которую Калькуттский университет присвоил Раману в 1921 году. В том же году он посетил Оксфорд, чтобы прочитать лекцию на Конгрессе университетов Британской империи. [31] К тому времени он уже заработал хорошую репутацию, и его хозяевами были нобелевские лауреаты Дж. Дж. Томсон и лорд Резерфорд . [32] После своего избрания членом Королевского общества в 1924 году Мукерджи спросил его о планах на будущее, на что он ответил: «Конечно, Нобелевскую премию». [23] В 1926 году он основал Индийский физический журнал и выступил в качестве первого редактора. [33] Во втором томе журнала опубликована его знаменитая статья «Новое излучение», сообщающая об открытии эффекта Рамана . [34] [35]
В 1932 году на посту профессора Палит Рамана сменил Дебендра Мохан Бос . После его назначения директором Индийского института науки (IISc) в Бангалоре он покинул Калькутту в 1933 году . [36] Махараджа Кришнараджа Вадияр IV , король Майсура, Джамсетджи Тата и наваб сэр Мир Осман Али Хан , низам Хайдарабада , предоставили земли и средства для Индийского научного института в Бангалоре. Вице -король Индии лорд Минто одобрил создание учреждения в 1909 году, и британское правительство назначило его первым директором Морриса Трэверса . [37] Раман стал четвертым режиссером и первым индийским режиссером. Во время своего пребывания в IISc он нанял Г. Н. Рамачандрана , который впоследствии стал выдающимся кристаллографом рентгеновских лучей . Он основал Индийскую академию наук в 1934 году и начал публиковать журнал академии « Труды Индийской академии наук» (позже разделенный на «Труды математических наук» , «Журнал химических наук» и « Журнал наук о системе Земли »). [32] Примерно в это же время было основано Калькуттское физическое общество, концепцию которого он инициировал в начале 1917 года. [11]
Вместе со своим бывшим студентом Панчапакесой Кришнамурти Раман в 1943 году основал компанию Travancore Chemical and Manufacturing Co. Ltd. [38] Компания, переименованная в 1996 году в TCM Limited, была одним из первых производителей органических и неорганических химикатов в Индии. [39] В 1947 году новое правительство независимой Индии назначило Рамана первым национальным профессором. [40]
Раман ушел из IISC в 1948 году и годом позже основал Научно-исследовательский институт Рамана в Бангалоре. Он был его директором и оставался там до своей смерти в 1970 году .
Одним из интересов Рамана были научные основы музыкальных звуков. Его вдохновила книга Германа фон Гельмгольца «Ощущения тона» , книга, с которой он познакомился, когда присоединился к МАКО. [22] Он опубликовал свои открытия в период с 1916 по 1921 год. Он разработал теорию поперечной вибрации смычковых струнных инструментов , основанную на суперпозиции скоростей. Одно из его первых исследований было посвящено волчьему тону скрипок и виолончелей. [41] [42] Он изучал акустику различных скрипок и родственных инструментов, в том числе индийских струнных инструментов, [43] [44] и брызг воды. [45] Он даже выполнил то, что он назвал «Эксперименты с механически играемыми скрипками». [46]
Раман также изучал уникальность индийских барабанов. [47] Его анализ гармонической природы звуков таблы и мридангама был первым научным исследованием индийских ударных инструментов. [48] Он написал критическое исследование колебаний струны фортепиано , известное как теория Кауфмана. [49] Во время своего краткого визита в Англию в 1921 году ему удалось изучить, как звук распространяется в Шепчущей галерее купола собора Святого Павла в Лондоне, которая производит необычные звуковые эффекты. [50] [51] Его работа по акустике была важной прелюдией, как экспериментально, так и концептуально, к его более поздним работам по оптике и квантовой механике . [52]
Раман, расширяя свое предприятие в области оптики, начал исследовать рассеяние света, начиная с 1919 года. [53] Его первым феноменальным открытием в физике света был синий цвет морской воды . Во время путешествия домой из Англии на борту парохода «Наркунда» в сентябре 1921 года он созерцал синий цвет Средиземного моря . Используя простое оптическое оборудование, карманный спектроскоп и призму Николя в руке, он изучал морскую воду. [54] Из нескольких гипотез о цвете моря, выдвинутых в то время, [55] [56] лучшим объяснением была гипотеза лорда Рэлея в 1910 году, согласно которой: «Почитаемый темно-синий цвет глубокого моря Море не имеет ничего общего с цветом воды, а представляет собой просто синеву неба, видимую в отражении». [57] Рэлей правильно описал природу голубого неба с помощью явления, теперь известного как рэлеевское рассеяние , [58] рассеяние света и преломление света частицами в атмосфере. [59] Его объяснение синего цвета воды было инстинктивно принято как правильное. Раман мог рассматривать воду с помощью призмы Николя, чтобы избежать влияния солнечного света, отраженного от поверхности. Он описал, как море кажется еще более синим, чем обычно, что противоречит Рэлею. [60]
Как только SS «Наркунда» пришвартовался в гавани Бомбея (ныне гавань Мумбаи ), Раман закончил статью «Цвет моря», опубликованную в ноябрьском номере журнала Nature за 1921 год . Он отметил, что объяснение Рэлея «сомнительно с точки зрения простого способа наблюдения» (с использованием призмы Николя). [60] Он подумал:
Глядя вниз на воду с Николом перед глазом, чтобы отсекать отражения от поверхности, можно было увидеть, как следы солнечных лучей входят в воду и кажутся в силу перспективы сходящимися в точку на значительной глубине внутри нее. Вопрос в том, что именно преломляет свет и делает его прохождение видимым? Интересная возможность, которую следует учитывать в этой связи, состоит в том, что дифрагирующими частицами могут быть, по крайней мере частично, сами молекулы воды. [11]
Добравшись до Калькутты, он попросил своего студента К. Р. Раманатана из Рангунского университета провести дальнейшие исследования в МАКО. [61] К началу 1922 года Раман пришел к выводу, о чем он сообщил в Трудах Лондонского королевского общества :
В этой статье предлагается отстаивать совершенно иную точку зрения, согласно которой в этом явлении, как и в параллельном случае с цветом неба, молекулярная дифракция определяет наблюдаемую светимость и в значительной степени также ее цвет. В качестве необходимого предварительного обсуждения будут представлены теоретические расчеты и экспериментальные наблюдения интенсивности молекулярного рассеяния в воде. [62]
Верный своим словам, Раманатан опубликовал тщательно продуманные экспериментальные данные в 1923 году. [63] Его последующее исследование Бенгальского залива в 1924 году предоставило полные доказательства. [64] Теперь известно, что собственный цвет воды в основном объясняется избирательным поглощением более длинноволнового света в красной и оранжевой областях спектра из -за обертонов поглощающего инфракрасное излучение OH (кислорода и водорода вместе) растяжения. моды молекул воды. [65]
Вторым важным открытием Рамана в области рассеяния света стал новый тип излучения, одноименное явление, названное эффектом Рамана. [66] Открыв природу рассеяния света, вызывающего синий цвет воды, он сосредоточился на принципе, лежащем в основе этого явления. Его эксперименты 1923 года показали возможность образования других световых лучей в дополнение к падающим лучам , когда солнечный свет фильтруется через фиолетовое стекло в некоторых жидкостях и твердых веществах. Раманатан полагал, что это был случай «следа флуоресценции ». [11] В 1925 году К.С. Кришнан , новый научный сотрудник, отметил теоретическую основу существования дополнительной линии рассеяния помимо обычного поляризованного упругого рассеяния при рассеянии света через жидкость. [67] Он назвал это явление «слабой флуоресценцией». [68] Но теоретические попытки оправдать это явление в течение следующих двух лет оказались совершенно тщетными. [69]
Главным толчком стало открытие эффекта Комптона . Артур Комптон из Вашингтонского университета в Сент-Луисе в 1923 году нашел доказательства того, что электромагнитные волны также можно описать как частицы. [70] К 1927 году это явление было широко признано учеными, в том числе Раманом. [71] Когда в декабре 1927 года было объявлено о присуждении Комптону Нобелевской премии по физике , Раман в восторге сказал Кришнану, сказав:
«Отличные новости... действительно очень хорошие. Но взгляните сюда, Кришнан. Если это верно для рентгеновских лучей, то это должно быть верно и для света. Я всегда так думал. Должен быть оптический аналог эффекта Комптона. Мы должны преследуйте ее, и мы на правильном пути. Она должна и будет найдена. Нобелевская премия должна быть выиграна». [72]
Но происхождение вдохновения шло дальше. Как позже вспоминал Комптон, «вероятно, именно дебаты в Торонто привели его к открытию эффекта Рамана два года спустя». [22] Дебаты в Торонто касались дискуссии о существовании кванта света на встрече Британской ассоциации содействия развитию науки, состоявшейся в Торонто в 1924 году. Там Комптон представил свои экспериментальные результаты, которые Уильям Дуэйн из Гарвардского университета оспаривал со своими собственными. доказательства того, что свет был волной. [73] Раман встал на сторону Дуэйна и сказал: «Комптон, ты очень хороший спорщик, но истина не в тебе». [22]
Кришнан начал эксперимент в начале января 1928 года. [61] 7 января он обнаружил, что независимо от того, какую чистую жидкость он использовал, она всегда вызывала поляризованную флуоресценцию в видимом спектре света. Когда Раман увидел результат, он был удивлен, почему он никогда не наблюдал такого явления все эти годы. [61] Той ночью он и Кришнан назвали новое явление «модифицированным рассеянием», имея в виду эффект Комптона как немодифицированное рассеяние. 16 февраля они отправили в журнал Nature рукопись под названием «Новый тип вторичного излучения», которая была опубликована 31 марта. [75]
28 февраля 1928 года они получили спектры модифицированного рассеяния отдельно от падающего света . Из-за сложности измерения длин волн света они полагались на визуальное наблюдение цвета, исходящего от солнечного света, через призму. Раман изобрел тип спектрографа для обнаружения и измерения электромагнитных волн. [32] [76] Говоря об изобретении, Раман позже заметил: «Когда я получил Нобелевскую премию, я потратил едва ли 200 рупий на свое оборудование», [77] хотя было очевидно, что его общие затраты на весь эксперимент составили гораздо больше, чем это. [78] С этого момента они могли использовать прибор, используя монохроматический свет ртутной дуговой лампы , который проникал через прозрачный материал и попадал на спектрограф для записи его спектра. Линии рассеяния теперь можно было измерить и сфотографировать. [79] [80]
В тот же день Раман сделал заявление для прессы. Индийское агентство Associated Press сообщило об этом на следующий день, 29 февраля, как «Новая теория радиации: открытие профессора Рамана». [81] В статье говорилось следующее:
Профессор К.В. Раман, FRS, из Калькуттского университета, сделал открытие, которое обещает иметь фундаментальное значение для физики... Новое явление демонстрирует особенности, даже более поразительные, чем те, которые были открыты профессором Комптоном с помощью рентгеновских лучей. Основная наблюдаемая особенность состоит в том, что при возбуждении вещества светом одного цвета содержащиеся в нем атомы излучают свет двух цветов, один из которых отличается от возбуждающего цвета и находится ниже по спектру. Удивительно то, что измененный цвет совершенно не зависит от природы используемого вещества. [66]
Новость была воспроизведена газетой The Statesman 1 марта под заголовком «Рассеяние света атомами – новый феномен – открытие калькуттского профессора». [82] Раман представил журналу Nature отчет об открытии из трех абзацев 8 марта и был опубликован 21 апреля. [83] Фактические данные были отправлены в тот же журнал 22 марта и опубликованы 5 мая. [84] Раман представил официальное и подробное описание как «новое излучение» на заседании Южно-индийской научной ассоциации в Бангалоре 16 марта. Его лекция была опубликована в Индийском журнале физики 31 марта. [34] В этот день тысяча экземпляров перепечатки статьи была разослана ученым в разные страны. [35]
Некоторые физики, особенно французские и немецкие физики, поначалу скептически относились к подлинности открытия. Георг Йоос из Йенского университета имени Фридриха Шиллера спросил Арнольда Зоммерфельда из Мюнхенского университета : «Считаете ли вы, что работы Рамана по оптическому эффекту Комптона в жидкостях достоверны?... Резкость рассеянных линий в жидкостях кажется мне сомнительной. ". Затем Зоммерфельд попытался воспроизвести эксперимент, но потерпел неудачу. [85] 20 июня 1928 года Питер Прингсхайм из Берлинского университета смог успешно воспроизвести результаты Рамана. Он был первым, кто ввел термины Ramanefekt и Linien des Ramaneffekts в своих статьях, опубликованных в последующие месяцы. [86] [87] Сразу же последовало использование английских версий «Рамановский эффект» и «Рамановские линии». [88] [20] [89]
Помимо того, что эффект Рамана сам по себе является новым явлением, он стал одним из самых ранних доказательств квантовой природы света . Роберт В. Вуд из Университета Джонса Хопкинса был первым американцем, подтвердившим эффект Рамана в начале 1929 года. [90] Он провел серию экспериментальных проверок, после которых прокомментировал: «Мне кажется, что это очень красивое Открытие, ставшее результатом длительного и терпеливого изучения Раманом явления рассеяния света, является одним из наиболее убедительных доказательств квантовой теории». [91] [92] Область рамановской спектроскопии стала основана на этом явлении, и Эрнест Резерфорд , президент Королевского общества , назвал его в своем вручении медали Хьюза Раману в 1930 году «одним из трех лучших или четыре открытия в экспериментальной физике за последнее десятилетие». [72]
Раман был уверен, что он также получит Нобелевскую премию по физике, но был разочарован, когда Нобелевская премия досталась Оуэну Ричардсону в 1928 году и Луи де Бройлю в 1929 году. Он был настолько уверен в получении премии в 1930 году, что забронировал билеты в Июль, хотя награждение должно было быть объявлено в ноябре. Он просматривал ежедневную газету в поисках объявления о премии и выбрасывал ее, если в ней не было новостей. [93] В конце концов он выиграл в том году. [94]
Раман был связан с индуистским университетом Банарас в Варанаси . Он присутствовал на церемонии основания BHU [95] и читал лекции по математике и «Некоторые новые пути в физике» во время серии лекций, организованной в университете с 5 по 8 февраля 1916 года. [96] Он также занимал должность постоянного приглашенного профессора. . [97]
Вместе с Сури Бхагавантамом он определил спин фотонов в 1932 году , что еще раз подтвердило квантовую природу света. [98] [89] Вместе с другим студентом, Нагендрой Натхом, он предоставил правильное теоретическое объяснение акустооптического эффекта (рассеяния света звуковыми волнами) в серии статей, результатом которых стала знаменитая теория Рамана-Ната. [99] Модуляторы и системы переключения, основанные на этом эффекте, позволили использовать компоненты оптической связи на основе лазерных систем. [100]
Другие исследования, которые он провел, включали экспериментальные и теоретические исследования по дифракции света на акустических волнах ультразвуковых и гиперзвуковых частот [101] [102] и исследования по влиянию рентгеновских лучей на инфракрасные колебания в кристаллах, подвергнутых обычному свету, который были опубликованы между 1935 и 1942 годами. [103] [104]
В 1948 году, изучая спектроскопическое поведение кристаллов, он по-новому подошел к фундаментальным проблемам динамики кристаллов. [105] [106] Он занимался структурой и свойствами алмаза с 1944 по 1968 год, [107] [108] структурой и оптическим поведением многочисленных радужных веществ, включая лабрадорит , [109] жемчужный полевой шпат , [110] агат , [ 111] кварц , [112] опал , [113] и жемчуг в начале 1950-х годов. [114] Среди других его интересов была оптика коллоидов , а также электрическая и магнитная анизотропия . [115] [116] Его последние интересы в 1960-х годах были связаны с биологическими свойствами, такими как цвета цветов и физиология человеческого зрения . [117] [118] [119]
Раман женился на Локасундари Аммал, дочери С. Кришнасвами Айера, который был суперинтендантом морской таможни в Мадрасе, в 1907 году . Племянница и биограф Ума Парамешваран [ 123] раскрыла фактическую дату 2 июня 1907 года. [124] Это был брак по договоренности, и его жене было 13 лет. [125] [40] [126] (Источники противоречивы в отношении ее возраста, так как год ее рождения указан как 1892, [20] [121] [122] , то есть ей около 15 лет; но Парамесваран подтвердил, что 13- [127] это подтверждается ее некрологом в журнале Current Science , в котором на момент смерти 22 мая 1980 года ей было 86 лет . вина , когда они впервые встретились) как «дополнительное пособие, которое Министерство финансов давало женатым офицерам». [40] В то время под дополнительной надбавкой подразумевались дополнительные 150 индийских рупий для женатых офицеров. [21] Вскоре после того, как они переехали в Калькутту в 1907 году, пару обвинили в обращении в христианство. Это произошло потому, что они часто посещали церковь Св. Иоанна в Калькутте, поскольку Локасундари был очарован церковной музыкой, а Раман - акустикой. [40]
У них было два сына, Чандрасекхар Раман и Венкатраман Радхакришнан , радиоастроном . Раман был дядей по отцовской линии Субраманьяна Чандрасекара , лауреата Нобелевской премии по физике 1983 года. [129]
На протяжении всей своей жизни Раман собрал обширную личную коллекцию камней, минералов и материалов с интересными светорассеивающими свойствами, которые он получал во время своих путешествий по миру и в качестве подарков. [130] Он часто носил с собой небольшой портативный спектроскоп для изучения образцов. [131] Они вместе с его спектрографом выставлены в IISc. [132] [133]
Лорд Резерфорд сыграл важную роль в некоторые из самых важных моментов жизни Рамана. Он номинировал Рамана на Нобелевскую премию по физике в 1930 году, вручил ему медаль Хьюза как президента Королевского общества в 1930 году и рекомендовал его на должность директора IISc в 1932 году .
Раман был одержим Нобелевской премией. В своей речи в Калькуттском университете он сказал: «Мне не льстит честь, оказанная мне [стипендия Королевского общества в 1924 году]. Это небольшое достижение. Если и есть что-то, к чему я стремлюсь, то это — это Нобелевская премия. Вы увидите, что я получу ее через пять лет». [134] Он знал, что если ему суждено получить Нобелевскую премию, он не сможет дождаться объявления Нобелевского комитета, которое обычно делается ближе к концу года, учитывая время, необходимое для достижения Швеции морским путем. [135] С уверенностью он заказал два билета, один для своей жены, на пароход в Стокгольм в июле 1930 года. [136] Вскоре после получения Нобелевской премии его спросили в интервью о возможных последствиях, если бы он обнаружил Эффект Рамана ранее, на что он ответил: «Тогда я должен был разделить Нобелевскую премию с Комптоном, и мне это не должно было нравиться; я бы предпочел получить ее целиком». [137]
Хотя Раман почти не говорил о религии, он был открытым агностиком , [138] но возражал против того, чтобы его называли атеистом. [19] На его агностицизм во многом повлиял агностицизм его отца, который придерживался философии Герберта Спенсера , Чарльза Брэдло и Роберта Г. Ингерсолла . [139] Он возмущался индуистскими традиционными ритуалами, [140] но не отказывался от них в семейных кругах. [141] [142] На него также повлияла философия Адвайта Веданты . [143] Традиционный пагри (индийский тюрбан) с пучком внизу и упанаяна (индуистский священный шнур) были его фирменной одеждой. Хотя в культуре Южной Индии не было принято носить тюрбаны, он объяснил свою привычку так: «О, если бы я не носил тюрбан, у меня раздулась голова. Вы все меня так хвалите, а мне нужен тюрбан, чтобы сдержать свое эго. " [22] Он даже приписывал свой тюрбан признанию, которое он получил во время своего первого визита в Англию, в частности от Дж. Дж. Томсона и лорда Резерфорда. [40] Однажды в публичном выступлении он сказал:
Нет ни Рая, ни Сварги , ни Ада, ни возрождения, ни реинкарнации , ни бессмертия. Единственное, что верно, это то, что человек рождается, живет и умирает. Поэтому он должен прожить свою жизнь правильно. [144]
На дружеской встрече с Махатмой Ганди и немецким зоологом Гилбертом Рамом разговор зашел о религии. Раман говорил:
Я отвечу на ваш вопрос [Рама]. Если Бог есть, мы должны искать его во Вселенной. Если его нет, его не стоит искать... Растущие открытия в науке астрономии и физике кажутся все более и более дальнейшими откровениями Бога. [19]
На смертном одре он сказал жене: «Я верю только в Дух Человека» и попросил о его похоронах: «Для меня просто чистая и простая кремация, никакой чепухи, пожалуйста». [140]
В конце октября 1970 года у Рамана случилась остановка сердца , и он потерял сознание в своей лаборатории. Его перевезли в больницу, где врачи поставили ему диагноз и заявили, что он не проживет еще четыре часа. [145] Однако он прожил несколько дней и попросил остаться в садах своего института в окружении своих последователей. [146]
За два дня до смерти Раман сказал одному из своих бывших студентов: «Не позволяйте журналам Академии умереть, поскольку они являются чувствительными индикаторами качества науки, проводимой в стране, и того, укореняется ли в ней наука». или нет." [40] В тот вечер Раман встретился с правлением своего института в своей спальне и обсудил с ними судьбу руководства института. [146] Он также пожелал своей жене после его смерти провести простую кремацию без каких-либо ритуалов. Он умер естественной смертью рано утром следующего дня, 21 ноября 1970 года, в возрасте 82 лет. [145]
Узнав о смерти Рамана, премьер-министр Индира Ганди публично заявила:
Страна, Палата [парламента] и каждый из нас будут оплакивать смерть доктора К.В. Рамана. Он был величайшим ученым современной Индии и одним из величайших умов, которых наша страна породила за свою долгую историю. Его разум был подобен алмазу, который он изучал и объяснял. Дело его жизни заключалось в том, чтобы пролить свет на природу света, и мир во многом удостоил его чести за новые знания, которые он приобрел для науки. [147]
В 1928 году Григорий Ландсберг и Леонид Мандельштам в МГУ независимо друг от друга открыли эффект Рамана. Они опубликовали свои выводы в июльском номере журнала Naturwissenschaften [ 148] и представили свои выводы на Шестом конгрессе Российской ассоциации физиков, проходившем в Саратове с 5 по 16 августа. [149] В 1930 году они были номинированы на Нобелевскую премию вместе с Раманом. Однако, по мнению Нобелевского комитета: (1) русские не пришли к независимой интерпретации своего открытия, цитируя статью Рамана; 2) они наблюдали эффект только в кристаллах, тогда как Раман и Кришнан наблюдали его в твердых телах, жидкостях и газах и тем самым доказали универсальный характер эффекта; (3) проблемы, связанные с интенсивностью рамановских и инфракрасных линий в спектрах, были объяснены в прошлом году; (4) метод Рамана с большим успехом применялся в различных областях молекулярной физики; и (5) эффект Рамана эффективно помог проверить свойства симметрии молекул и, следовательно, проблемы, связанные со спином ядра в атомной физике. [150]
Нобелевский комитет предложил Шведской королевской академии наук на соискание Нобелевской премии только имя Рамана . [150] Позже появились доказательства того, что русские обнаружили это явление раньше, за неделю до открытия Рамана и Кришнана. [151] Согласно письму Мандельштама ( Оресту Хвольсону ), россиянин наблюдал спектральную линию 21 февраля 1928 года. [152]
Кришнан не был номинирован на Нобелевскую премию, хотя он был главным исследователем открытия эффекта Рамана. [85] Именно он один первым заметил новое рассеяние. [61] Кришнан был соавтором всех научных статей об открытии 1928 года, кроме двух. Он один написал все последующие исследования. [153] [154] [155] Сам Кришнан никогда не утверждал, что достоин этой награды. [156] Но Раман позже признал, что Кришнан был одним из первооткрывателей. [85] Однако он оставался открыто враждебным по отношению к Кришнану, что последний назвал «величайшей трагедией в моей жизни». [156] После смерти Кришнана Раман сказал корреспонденту The Times of India : «Кришнан был величайшим шарлатаном, которого я знал, и всю свою жизнь он маскировался под покров открытия другого человека». [157]
С октября 1933 года по март 1934 года Макс Борн работал в IISc в качестве преподавателя по теоретической физике по приглашению Рамана в начале 1933 года. [158] Борн в то время был беженцем из нацистской Германии и временно работал в колледже Святого Иоанна в Кембридже . [159] С начала 20-го века Борн разработал теорию динамики решетки , основанную на тепловых свойствах. [160] Он представил свою теорию в одной из своих лекций в IISc. К тому времени Раман разработал другую теорию и заявил, что теория Борна противоречит экспериментальным данным. [158] Их дебаты длились десятилетия. [161] [162]
В этом споре Борн получил поддержку большинства физиков [163] , поскольку его точка зрения оказалась лучшим объяснением. [158] Теория Рамана обычно рассматривалась как имеющая частичную значимость. [164] Помимо интеллектуальных дебатов, их соперничество распространялось на личный и социальный уровни. Позже Борн сказал, что Раман, вероятно, считал его «врагом». [158] Несмотря на растущее количество доказательств теории Борна, Раман отказался признать ее. Будучи редактором журнала Current Science, он отвергал статьи, поддерживающие теорию Борна. [165] Борн несколько раз номинировался на Нобелевскую премию специально за вклад в теорию решеток и в конечном итоге получил ее за свои статистические работы по квантовой механике в 1954 году. Эта статья была написана как «запоздалая Нобелевская премия». [166]
Раман испытывал отвращение к тогдашнему премьер-министру Индии Джавахарлалу Неру и политике Неру в области науки. В одном случае он разбил бюст Неру об пол. В другом он разбил молотком свой медальон Бхарат Ратна , подаренный ему правительством Неру. [167] [168] Он публично высмеял Неру, когда последний посетил Научно-исследовательский институт Рамана в 1948 году. Там они продемонстрировали кусок золота и меди против ультрафиолетового света. Неру обманом заставили поверить, что медь, которая светилась ярче любого другого металла, — это золото. Раман сразу заметил: «Господин премьер-министр, не все то золото, что блестит». [169]
В то же время Неру предложил Раману финансовую помощь своему институту, от чего Раман категорически отказался, ответив: «Я определенно не хочу, чтобы это стало еще одной правительственной лабораторией». [145] Раман был особенно против контроля правительством исследовательских программ, таких как создание Центра атомных исследований Бхабхи (BARC), Организации оборонных исследований и разработок (DRDO) и Совета научных и промышленных исследований (CSIR). . [165] [170] Он по-прежнему враждебно относился к людям, связанным с этими учреждениями, включая Хоми Дж. Бхабху , С.С. Бхатнагара и своего когда-то любимого ученика Кришнана. Он даже назвал такие программы «эффектом Неру-Бхатнагара». [171] [172] [173] В 1959 году Раман предложил создать еще один научно-исследовательский институт в Мадрасе. Правительство Мадраса посоветовало ему подать заявку на получение средств от центрального правительства. Но Раман ясно предвидел, отвечая Ч. Субраманиаму , тогдашнему министру финансового образования в Мадрасе, что его предложение правительству Неру «будет встречено отказом». Так закончился план. [170]
Раман охарактеризовал руководство AICC как «большую тамашу » (драму или спектакль), которая просто продолжает обсуждать проблемы, не предпринимая никаких действий. Что касается проблем с продовольственными ресурсами в Индии, его совет правительству заключался в следующем: «Мы должны прекратить размножаться, как свиньи, и вопрос решится сам собой». [134]
Индийская академия наук родилась в результате конфликтов во время процедур подачи предложений о создании национальной научной организации по линии Королевского общества. [174] В 1933 году Ассоциация Индийского научного конгресса (ISCA), в то время крупнейшая научная организация, планировала создать национальный научный орган, который будет уполномочен консультировать правительство по научным вопросам. [175] Сэр Ричард Грегори , тогдашний редактор журнала Nature, во время своего визита в Индию предложил Раману, как редактору журнала Current Science , основать Индийскую академию наук. Раман придерживался мнения, что это должно быть исключительно индийское членство, в отличие от общего мнения о том, что в состав должны быть включены британские члены. Он решил: «Как может индийская наука процветать под опекой академии, у которой есть свой собственный совет из 30 человек, 15 из которых являются британцами, из которых только двое или трое подходят для того, чтобы стать ее научными сотрудниками». 1 апреля 1933 г. он созвал отдельное собрание южноиндийских ученых. Он и Субба Рао официально ушли из ISCA. [176]
24 апреля Раман зарегистрировал новую организацию как Индийскую академию наук в Регистраторе обществ. [175] Это было предварительное название, которое будет изменено на Королевское общество Индии после утверждения Королевской хартией . Правительство Индии не признало его официальным национальным научным органом, поэтому 7 января 1935 года ICSA создало отдельную организацию под названием Национальный институт наук Индии (но в 1970 году он снова был переименован в Индийскую национальную академию наук ). [176] INSA возглавляли главные соперники Рамана, в том числе Мегнад Саха , Бхабха, Бхатнагар и Кришнан. [174]
У Рамана были серьезные разногласия с властями Индийского института науки (IISc). Его обвинили в предвзятом развитии физики при игнорировании других областей. [158] Ему не хватало дипломатичности по отношению к другим коллегам, о чем С. Рамасешан , его племянник, а затем директор IISc, вспоминал, говоря: «Раман вошел туда, как слон в посудную лавку». [140] Он хотел, чтобы исследования в области физики были на уровне западных институтов, но за счет других областей науки. [158] Макс Борн заметил: «Раман нашел сонное место, где очень мало работы выполнялось множеством чрезвычайно хорошо оплачиваемых людей». [140] На заседании Совета Кеннет Астон, профессор кафедры электротехнологий, резко раскритиковал Рамана и его вербовку Борна. Раман имел полное намерение передать Борну полную должность профессора. [22] Астон даже лично напал на Борна, назвав его человеком, «который был отвергнут своей собственной страной, ренегатом и, следовательно, второразрядным учёным, непригодным для работы на факультете, не говоря уже о том, чтобы быть главой физический факультет». [177]
Совет IISc сформировал наблюдательный комитет для наблюдения за поведением Рамана в январе 1936 года. Комитет под председательством Джеймса Ирвина , ректора и вице-канцлера Университета Сент-Эндрюс , сообщил в марте, что Раман злоупотребил средствами и полностью переместил « «центр тяжести» к исследованиям в области физики, а также то, что предложение Борна стать профессором математической физики (которое уже было одобрено Советом в ноябре 1935 года) было финансово невыполнимо. [158] Совет предложил Раману два варианта: либо уйти из института с 1 апреля, либо уйти с поста директора и продолжить работу профессором физики; если он не сделает выбор, его должны были уволить. Раман был склонен выбрать второй вариант. [178]
Раман, похоже, никогда не был высокого мнения о Содружестве Королевского общества. [134] Он подал заявление об отставке с поста члена 9 марта 1968 года, которое Совет Королевского общества принял 4 апреля. Однако точная причина не была документально подтверждена. [179] Одной из причин могло быть возражение Рамана против обозначения «британских подданных» как одной из категорий стипендиатов. В частности, после обретения Индией независимости , в Королевском обществе возникли собственные споры по этому поводу. [180]
По словам Субраманьяна Чандрасекара, The London Times однажды составила список стипендиатов, в котором Раман не был включен. Раман написал письмо Патрику Блэкетту , тогдашнему президенту общества, и потребовал объяснений. Он был удручен ответом Блэкетта о том, что общество не играет никакой роли в газете. [181] По словам Кришнана, другой причиной была неодобрительная рецензия, полученная Раманом на рукопись, которую он представил в Труды Королевского общества . Это могли быть именно эти совокупные факторы, как написал Раман в своем заявлении об отставке и сказал: «Я принял это решение после тщательного рассмотрения всех обстоятельств дела. Я прошу принять мою отставку и удалить мое имя из списка». членов Общества». [179]
Раман был удостоен многих почетных докторских степеней и членства в научных обществах. В Индии, помимо того, что он был основателем и президентом Индийской академии наук (FASc), [182] он был членом Азиатского общества Бенгалии (FASB), [183] а с 1943 г. — членом Фонда Индийской академии наук (FASc), [182] Ассоциация развития науки (ФИАС). [184] В 1935 году он был назначен научным сотрудником Национального института наук Индии (FNI, ныне Индийская национальная академия наук) . [183] [n 1] [n 2] Он был членом Немецкой академии наук Индии. Мюнхен, Швейцарское физическое общество Цюриха, Королевское философское общество Глазго , Ирландская королевская академия , Венгерская академия наук , Академия наук СССР , Оптическое общество Америки , Минералогическое общество Америки , Румынская академия наук , Кетгутское акустическое общество Америки и Чехословацкая академия наук . [187]
В 1924 году он был избран членом Королевского общества . [2] Однако он ушел из стипендии в 1968 году по неизвестным причинам, став единственным индийским ФРС, когда-либо сделавшим это. [188]
Он был президентом 16-й сессии Индийского научного конгресса в 1929 году. Он был президентом-основателем Индийской академии наук с 1933 года до своей смерти. [93] Он был членом Папской академии наук в 1961 году. [187]
В 1928 году в этом институте сэр К.В. Раман обнаружил, что когда луч цветного света попадает в жидкость, часть света, рассеянного этой жидкостью, имеет другой цвет. Комбинационный рассеянный свет показал, что природа этого рассеянного света зависела от типа присутствующего образца. Другие ученые быстро поняли значение этого явления как аналитического и исследовательского инструмента и назвали его эффектом Рамана. Этот метод стал еще более ценным с появлением современных компьютеров и лазеров. В настоящее время его применение варьируется от неразрушающей идентификации минералов до раннего обнаружения опасных для жизни заболеваний. За свое открытие Раману была присуждена Нобелевская премия по физике в 1930 году. [32]
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь ){{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
