stringtranslate.com

Сатьендра Нат Бос

Satyendra Nath Bose FRS , MP [1] ( / ˈ b oʊ s / ; [4] [a] 1 января 1894 – 4 февраля 1974) был индийским физиком-теоретиком и математиком . Он наиболее известен своими работами по квантовой механике в начале 1920-х годов, в разработке основ статистики Бозе-Эйнштейна и теории конденсата Бозе-Эйнштейна . Член Королевского общества , он был награжден второй по величине гражданской наградой Индии, Падма Вибхушан , в 1954 году правительством Индии . [5] [6] [7]

Класс частиц, подчиняющихся статистике Бозе, бозоны , был назван в честь Бозе Полем Дираком . [8] [9]

Полимат , он имел широкий круг интересов в различных областях, включая физику , математику , химию , биологию , минералогию , философию , искусство , литературу и музыку . Он работал во многих комитетах по исследованиям и разработкам в Индии после обретения независимости. [10]

Ранний период жизни

Бозе родился в Калькутте (ныне Колката), был старшим из семи детей в бенгальской семье каястха . [11] Он был единственным сыном, и у него было шесть сестер. Его родовой дом находился в деревне Бара Джагулия, в округе Надия , в Бенгальском президентстве . Его обучение началось в возрасте пяти лет, недалеко от его дома. Когда его семья переехала в Гоабаган, он был принят в Новую индийскую школу. В последний год обучения в школе он был принят в индуистскую школу . Он сдал вступительный экзамен ( аттестат зрелости ) в 1909 году и занял пятое место в списке заслуг. Затем он поступил на промежуточный курс естественных наук в Президентском колледже в Калькутте , где его учителями были Джагадиш Чандра Бос , Сарада Прасанна Дас и Прафулла Чандра Рэй .

Бозе получил степень бакалавра наук по смешанной математике в Президентском колледже , заняв первое место в 1913 году. Затем он присоединился к недавно созданному Научному колледжу сэра Ашутоша Мукерджи , где он снова занял первое место на экзамене магистра наук по смешанной математике в 1915 году. Его баллы на экзамене магистра наук создали новый рекорд в анналах Калькуттского университета , который до сих пор не превзойден. [12]

После получения степени магистра наук Бозе в 1916 году поступил в Научный колледж Калькуттского университета в качестве исследователя и начал изучать теорию относительности . Это была захватывающая эпоха в истории научного прогресса. Квантовая теория только что появилась на горизонте, и значительные результаты начали приходить. [12]

Его отец, Сурендранат Бозе, работал в инженерном отделе Восточно-Индийской железнодорожной компании . В 1914 году, в возрасте 20 лет, Сатьендра Нат Бозе женился на Ушабати Гхош, [3] [13] 11-летней дочери известного калькуттского врача. [14] У них было девять детей, двое из которых умерли в раннем детстве. Когда он умер в 1974 году, у него остались жена, два сына и пять дочерей. [12]

Будучи полиглотом , Бозе хорошо знал несколько языков, таких как бенгали , английский, французский, немецкий и санскрит , а также поэзию лорда Теннисона , Рабиндраната Тагора и Калидасы . Он мог играть на эсрадже , индийском инструменте, похожем на скрипку. [15] Он активно участвовал в управлении вечерними школами, которые стали известны как Институт рабочих. [7] [16]

Исследовательская карьера

Бозе посещал индуистскую школу в Калькутте , а затем учился в Президентском колледже , также в Калькутте, получая самые высокие оценки в каждом учреждении, в то время как его однокурсник и будущий астрофизик Мегхнад Саха занял второе место. [7] Он познакомился с такими учителями, как Джагадиш Чандра Бозе , Прафулла Чандра Рэй и Наман Шарма, которые вдохновили его на высокие цели в жизни. С 1916 по 1921 год он был преподавателем на физическом факультете Научного колледжа Раджабазара при Калькуттском университете . Вместе с Саха Бозе подготовил первую книгу на английском языке на основе немецких и французских переводов оригинальных статей по специальной и общей теории относительности Эйнштейна в 1919 году.

В 1921 году Сатьендра Нат Бозе присоединился в качестве доцента к кафедре физики недавно основанного Университета Дакки (в современном Бангладеш). [17] Бозе создал совершенно новые кафедры, включая лаборатории, для преподавания продвинутых курсов для магистров и бакалавров с отличием и преподавал термодинамику , а также теорию электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла . [18]

Бозе, вместе с индийским астрофизиком Мегнадом Саха , представили несколько статей по теоретической физике и чистой математике с 1918 года. В 1924 году, будучи доцентом на физическом факультете Университета Дакки , Бозе написал статью, выводящую квантовый закон излучения Планка без какой-либо ссылки на классическую физику , используя новый способ подсчета состояний с идентичными частицами . Эта статья была основополагающей в создании важной области квантовой статистики . [19] Хотя статья не была сразу принята к публикации, он отправил ее непосредственно Альберту Эйнштейну в Германию. Эйнштейн, осознав важность статьи, сам перевел ее на немецкий язык и представил от имени Бозе в Zeitschrift für Physik . В результате этого признания Бозе смог в течение двух лет работать в европейских рентгеновских и кристаллографических лабораториях, в течение которых он работал с Луи де Бройлем , Марией Кюри и Эйнштейном. [7] [20] [21] [22]

Статистика Бозе-Эйнштейна

Читая лекцию [23] в Университете Дакки по теории излучения и ультрафиолетовой катастрофе , Бозе намеревался показать своим студентам, что современная теория неадекватна, поскольку она предсказывает результаты, не соответствующие экспериментальным результатам.

В процессе описания этого несоответствия Бозе впервые занял позицию, что распределение Максвелла–Больцмана не будет верным для микроскопических частиц, где флуктуации из-за принципа неопределенности Гейзенберга будут существенными. Таким образом, он подчеркнул вероятность нахождения частиц в фазовом пространстве , каждое состояние которого имеет объем h 3 , и отбросил отдельные положение и импульс частиц.

Бозе переработал эту лекцию в короткую статью под названием «Закон Планка и гипотеза световых квантов» и отправил ее Альберту Эйнштейну со следующим письмом: [24]

Уважаемый сэр, я рискнул послать Вам сопроводительную статью для Вашего прочтения и мнения. Мне не терпится узнать, что Вы о ней думаете. Вы увидите, что я попытался вывести коэффициент 8π ν 2 / c 3 в законе Планка независимо от классической электродинамики, только предполагая, что конечная элементарная область в фазовом пространстве имеет содержание h 3 . Я недостаточно хорошо знаю немецкий язык, чтобы перевести статью. Если Вы считаете, что статья заслуживает публикации, я буду признателен, если Вы организуете ее публикацию в Zeitschrift für Physik . Хотя я Вам совершенно незнаком, я не испытываю никаких колебаний в обращении с такой просьбой. Поскольку мы все Ваши ученики, хотя и извлекаем пользу только из Ваших учений через Ваши труды. Я не знаю, помните ли Вы еще, что кто-то из Калькутты просил Вашего разрешения перевести Ваши статьи по теории относительности на английский язык. Вы удовлетворили просьбу. С тех пор книга была опубликована. Я был тем, кто перевел Вашу статью по обобщенной теории относительности.

Эйнштейн согласился с ним, перевел статьи Бозе «Закон Планка и гипотеза о световых квантах» на немецкий язык и опубликовал их в Zeitschrift für Physik под именем Бозе в 1924 году. [25]

(1) Есть три исхода. Какова вероятность выпадения двух орлов?
(2) Поскольку монеты различны, есть два исхода, которые дают орел и решку. Вероятность двух орлов составляет одну четверть.

Причина, по которой интерпретация Бозе дала точные результаты, заключалась в том, что, поскольку фотоны неотличимы друг от друга, нельзя рассматривать любые два фотона с одинаковой энергией как два отдельных идентифицируемых фотона. По аналогии, если бы в альтернативной вселенной монеты вели себя как фотоны и другие бозоны , вероятность выпадения двух орлов действительно была бы равна одной трети (решка-орел = орел-решка).

Интерпретация Бозе теперь называется статистикой Бозе–Эйнштейна . Этот результат, полученный Бозе, заложил основу квантовой статистики , и особенно революционной новой философской концепции неразличимости частиц, как признали Эйнштейн и Дирак. [25] Когда Эйнштейн встретился с Бозе лицом к лицу, он спросил его, знал ли он, что изобрел новый тип статистики, и тот очень откровенно ответил, что нет, он не был настолько знаком со статистикой Больцмана и не понимал, что тот делает вычисления по-другому. Он был столь же откровенен с каждым, кто спрашивал.

Конденсат Бозе-Эйнштейна

Данные о распределении скоростей газа атомов рубидия , подтверждающие открытие новой фазы материи, конденсата Бозе-Эйнштейна . [26] Слева: непосредственно перед появлением конденсата Бозе-Эйнштейна. В центре: непосредственно после появления конденсата. Справа: после дальнейшего испарения, в результате которого остается образец почти чистого конденсата.

Эйнштейн также не сразу понял, насколько радикальным был отход Бозе, и в своей первой статье после Бозе он руководствовался, как и Бозе, тем фактом, что новый метод дал правильный ответ. Но после второй статьи Эйнштейна, в которой он использовал метод Бозе, в которой Эйнштейн предсказал конденсат Бозе-Эйнштейна ( на фото слева ), он начал понимать, насколько радикальным он был, и сравнил его с дуализмом волна/частица, заявив, что некоторые частицы ведут себя не совсем как частицы. Бозе уже отправил свою статью в британский журнал Philosophical Magazine , который отклонил ее до того, как он отправил ее Эйнштейну. Неизвестно, почему она была отклонена. [27]

Эйнштейн принял эту идею и распространил ее на атомы. Это привело к предсказанию существования явления, которое стало известно как конденсат Бозе-Эйнштейна , плотная совокупность бозонов (частиц с целым спином , названных в честь Бозе), существование которой было продемонстрировано экспериментально в 1995 году.

Дакка

Бозе в Университете Дакки в 1930-х годах

После своего пребывания в Европе Бозе вернулся в Дакку в 1926 году. У него не было докторской степени, и поэтому обычно, согласно действующим правилам, он не имел бы квалификации для должности профессора, на которую он претендовал, но Эйнштейн рекомендовал его. Затем он был назначен заведующим кафедрой физики в Университете Дакки . Он продолжал руководить и преподавать в Университете Дакки и был деканом факультета естественных наук там до 1945 года.

Бозе сам спроектировал оборудование для лаборатории рентгеновской кристаллографии . Он создал лаборатории и библиотеки, чтобы сделать отдел центром исследований в области рентгеновской спектроскопии, рентгеновской дифракции, магнитных свойств вещества, оптической спектроскопии, беспроводной связи и единых теорий поля . Он также опубликовал уравнение состояния для реальных газов совместно с Мегнад Саха .

Калькутта

Когда раздел Индии стал неизбежным (1947), он вернулся в Калькутту (теперь известную как Колката) и преподавал там до 1956 года. Он настаивал на том, чтобы каждый студент проектировал собственное оборудование, используя местные материалы и местных техников. Он был назначен почетным профессором после выхода на пенсию. [20] [28] [7] Затем он стал вице-канцлером Университета Вишва-Бхарати в Шантиникетане . Он вернулся в Университет Калькутты, чтобы продолжить исследования в области ядерной физики и завершить более ранние работы по органической химии. В последующие годы он работал в прикладных исследованиях, таких как извлечение гелия из горячих источников Бакрешвара . [29]

Другие поля

Помимо физики, он занимался исследованиями в области биотехнологии и литературы ( бенгали и английского). Он проводил исследования в области химии , геологии, зоологии , антропологии , инженерии и других наук. Будучи бенгальцем , он посвятил значительное время продвижению бенгали как языка обучения, переводу на него научных работ и содействию развитию региона. [21] [30] [6]

Почести

Бозе с другими учеными в Калькуттском университете
Бюст Сатьендры Натха Боса, установленный в саду индустриально-технологического музея Бирла.

В 1937 году Рабиндранат Тагор посвятил свою единственную книгу о науке, Visva–Parichay , Сатьендре Натху Бозе. В 1954 году Бозе был удостоен звания Падма Вибхушан индийским правительством. В 1959 году он был назначен Национальным профессором, высшей наградой в стране для ученого, и занимал эту должность в течение 15 лет. В 1986 году актом парламента, правительства Индии, в Солт-Лейк-Сити, Калькутта, был создан Национальный центр фундаментальных наук имени С. Н. Бозе . [31] [32]

Бозе стал советником тогда только что сформированного Совета по научным и промышленным исследованиям . Он был президентом Индийского физического общества и Национального института науки. Он был избран генеральным президентом Индийского научного конгресса . Он был вице-президентом, а затем президентом Индийского статистического института . В 1958 году он стал членом Королевского общества . Он был номинирован на должность члена Раджья Сабхи .

Партха Гхош заявил, что [7]

Работа Бозе находилась на стыке « старой квантовой теории » Планка, Бора и Эйнштейна и новой квантовой механики Шредингера , Гейзенберга , Борна , Дирака и других.

Номинация на Нобелевскую премию

Бозе был номинирован К. Банерджи (1956), Д. С. Котари (1959), С. Н. Багчи (1962) и А. К. Даттой (1962) на Нобелевскую премию по физике за вклад в статистику Бозе-Эйнштейна и единую теорию поля . Банерджи, глава физического факультета Аллахабадского университета , в письме от 12 января 1956 года написал Нобелевскому комитету следующее: "(1). Он (Бозе) внес весьма выдающийся вклад в физику, разработав статистику, известную по его имени как статистика Бозе. В последние годы эта статистика оказалась чрезвычайно важной в классификациях фундаментальных частиц и внесла огромный вклад в развитие ядерной физики . (2). В период с 1953 года по настоящее время он внес ряд весьма интересных вкладов с далеко идущими последствиями в предмет унитарной теории поля Эйнштейна ". Работу Бозе оценил эксперт Нобелевского комитета Оскар Кляйн , который счел его работу недостойной Нобелевской премии. [33] [34] [35]

Наследие

Бозе на почтовой марке Индии 1994 года

Бозоны , класс элементарных субатомных частиц в физике элементарных частиц, были названы Дираком в честь Сатьендры Ната Бозе в ознаменование его вклада в науку. [36] [37]

Советский лауреат Нобелевской премии Лев Ландау вел список имен физиков, которых он ранжировал по логарифмической шкале производительности от 1 до 5. Альберт Эйнштейн имел ранг 0,5. Ландау присвоил ранг 1 Бозе вместе с основателями квантовой механики Нильсом Бором , Вернером Гейзенбергом , Полем Дираком и Эрвином Шредингером и другими. Ландау присвоил себе ранг 2,5 , но позже повысил его до 2. [38] [39]

Хотя за исследования, связанные с концепциями С. Н. Бозе о бозоне , статистикой Бозе–Эйнштейна и конденсатом Бозе–Эйнштейна , было присуждено семь Нобелевских премий, сам Бозе не был удостоен Нобелевской премии.

В своей книге «Научная грань » физик Джаянт Нарликар заметил:

Работа С. Н. Бозе по статистике частиц (ок. 1922 г.), которая прояснила поведение фотонов ( частиц света в замкнутом пространстве) и открыла дверь новым идеям по статистике микросистем, подчиняющихся правилам квантовой теории, была одним из десяти главных достижений индийской науки 20-го века и могла бы рассматриваться в качестве Нобелевской премии. [40]

Когда Бозе однажды задали этот вопрос, он ответил: «Я получил все признание, которого заслуживаю». [41]

Одно из главных учебных зданий Университета Раджшахи , научный корпус № 1, назван в его честь.

В дудле Google от 4 июня 2022 года Бозе был представлен в честь 98-й годовщины отправки им своей работы Эйнштейну. [42] [43] [44]

Работы (избранное)

Примечания

  1. ^ Английское произношение происходит от хиндустани, [səˈtjeːndrə ˈnaːtʰ ˈboːs] . Бенгальское произношение — [ʃotːendronatʰ boʃu] .

Ссылки

  1. ^ ab Mehra, J. (1975). «Сатьендра Нат Бозе 1 января 1894 г. – 4 февраля 1974 г.». Биографические мемуары членов Королевского общества . 21 : 116–126. doi :10.1098/rsbm.1975.0002. S2CID  72507392.
  2. ^ "Сатьендра Нат Бозе – бенгальский физик". Encyclopaedia Britannica . Архивировано из оригинала 3 июня 2023 года . Получено 5 декабря 2015 года .
  3. ^ ab "SN Bose Biography Project". Июль 2012. Архивировано из оригинала 17 октября 2017. Получено 24 июля 2015 .
  4. ^ "Bose, Satyendra Nath". Lexico UK English Dictionary . Oxford University Press . Архивировано из оригинала 18 июля 2021 г.
  5. ↑ Вали 2009, стр. xv, xxxiv.
  6. ^ ab Barran, Michel, "Bose, Satyendranath (1894–1974)", Science world (биография), Wolfram, архивировано из оригинала 1 августа 2018 г. , извлечено 24 января 2006 г..
  7. ^ abcdef Mahanti, Dr Subodh. "Satyendra Nath Bose, The Creator of Quantum Statistics". IN : Vigyan Prasar. Архивировано из оригинала 10 апреля 2016 года . Получено 1 февраля 2012 года .
  8. ^ Фармело, Грэм, «Самый странный человек», Заметки к лекции Дирака «Развитие атомной теории» в Le Palais de la Découverte, 6 декабря 1945 г. , UKNATARCHI Dirac Papers, стр. 331, примечание 64, BW83/2/257889.
  9. ^ Миллер, Шон (18 марта 2013 г.). Связанные вместе: культурная валюта теории струн как научного воображения. Издательство Мичиганского университета. стр. 63. ISBN 978-0-472-11866-3.
  10. ^ Вали 2009, стр. xl.
  11. ^ Сантимей Чаттерджи; Энакши Чаттерджи (1987). Сатьендра Натх Бос . Национальный книжный фонд . п. 10. ISBN 978-81-237-0492-0. OCLC  857799092. OL  13132713M. Wikidata  Q125628281. Сатьендра Натх родился в Калькутте первого января 1894 года в семье высшей касты каястхов, имея за плечами два поколения английского образования.
  12. ^ abc Камбл, доктор В.Б. (январь 2002 г.). «Вигьян Прасар». Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года . Проверено 10 декабря 2006 г.
  13. ^ Вали 2009, стр. xvii.
  14. ^ Мастерс, Барри Р. (апрель 2013 г.). "Сатьендра Нат Бозе и статистика Бозе–Эйнштейна" (PDF) . Новости оптики и фотоники . 24 (4): 41. Bibcode :2013OptPN..24...40M. doi :10.1364/OPN.24.4.000040. Архивировано (PDF) из оригинала 14 апреля 2016 г. . Получено 17 декабря 2015 г. .
  15. ^ "Vigyan Prasar – SC Bose". www.vigyanprasar.gov.in . Правительство Индии. Архивировано из оригинала 10 апреля 2016 года . Получено 14 июня 2017 года .
  16. ^ Вали 2009, стр. xvi.
  17. ↑ Md Mahbub Murshed (2012), «Bose, Satyendra Nath», в Sirajul Islam и Ahmed A. Jamal (ред.), Banglapedia: National Encyclopedia of Bangladesh (Second ed.), Asiatic Society of Bangladesh , архивировано из оригинала 7 января 2019 г. , извлечено 6 июля 2016 г.
  18. ^ Вали 2009, стр. xvii, xviii, xx.
  19. ^ Bose, SN (1994). "Planck's Law and the Light Quantum Hypothesis" (PDF) . Journal of Astrophysics and Astronomy . 15 : 3–7. Bibcode :1994JApA...15....3B. doi :10.1007/BF03010400. S2CID  121808581. Архивировано (PDF) из оригинала 11 октября 2021 г. . Получено 2 февраля 2018 г. .
  20. ^ ab Shanbhag, MR. "Scientist". Личности . Калькутта веб. Архивировано из оригинала 2 августа 2002 года.
  21. ^ ab O'Connor, JJ; Robertson, EF (октябрь 2003 г.). "Satyendranath Bose". Архив истории математики MacTutor . Великобритания: St Andrew's. Архивировано из оригинала 18 сентября 2015 г. Получено 1 февраля 2012 г.
  22. ^ Вали 2009, стр. xx–xxiii.
  23. ^ Shanbhag, MR. "Satyendra Nath Bose (1 января 1894 г. – 4 февраля 1974 г.)". Индийский статистический институт. Архивировано из оригинала 28 мая 2012 г. Получено 1 февраля 2012 г.
  24. ^ Венкатараман, Г. (1992), Бозе и его статистика , Universities Press, стр. 14, ISBN 978-81-7371-036-0
  25. ^ ab Wali 2009, стр. 414.
  26. ^ "Квантовая физика; конденсат Бозе-Эйнштейна", Галерея изображений, NIST, 11 марта 2006 г., архивировано из оригинала 16 мая 2012 г. , извлечено 12 апреля 2012 г..
  27. ↑ А. Дуглас Стоун, Глава 24, Индийская комета , в книге «Эйнштейн и квант» , Princeton University Press, Принстон, Нью-Джерси, 2013.
  28. ^ Вали 2009, стр. xxx, xxiv.
  29. ^ Вали 2009, стр. xxxvi, xxxviii.
  30. ^ Вали 2009, стр. xxiv, xxxix.
  31. ^ Вали 2009, стр. xxxiv, xxxviii.
  32. ↑ Ghose, Partha (3 января 2012 г.), «Оригинальное видение», The Telegraph (Мнение), IN , архивировано из оригинала 25 февраля 2014 г..
  33. ^ Сингх, Раджиндер (2016) Номинанты и номинанты на Нобелевскую премию Индии – практика номинации и географическое распределение , Shaker Publisher, Аахен, стр. 26–27. ISBN 978-3-8440-4315-0 
  34. ^ Сингх, Раджиндер (2016) Die Nobelpreise und die indische Elite , Shaker Verlag, Aachen, стр. 24–25. ISBN 978-3-8440-4429-4 
  35. ^ Сингх, Раджиндер (2016) Нобелевские премии по химии и физике – вклад Индии , Shaker Verlag, Аахен. ISBN 978-3-8440-4669-4 . 
  36. ^ Дейгл, Кэти (10 июля 2012 г.). «Индия: хватит о Хиггсе, давайте обсудим бозон». AP News . Архивировано из оригинала 16 марта 2019 г. Получено 10 июля 2012 г.
  37. ^ Бал, Хартош Сингх (19 сентября 2012 г.). «Боз в бозоне». Блог New York Times . Архивировано из оригинала 22 сентября 2012 г. Получено 21 сентября 2012 г.
  38. ^ «Новым Эйнштейнам нужна позитивная среда, независимый дух» (PDF) . Ноябрь 2006 г.
  39. ↑ Монтанер, Хорди (5 мая 2010 г.). «Будучи студентом, Ландау осмелился исправить Эйнштейна на лекции: Лев П. Питаевский». Архивировано из оригинала 9 ноября 2013 г.
  40. ^ Нарликар, Джаянт В. (2003), Научный край: индийский ученый от ведических времен до современности , Penguin Books, стр. 127, ISBN 978-0-14-303028-7. Среди других индийских ученых 20-го века, работы которых Нарликар считал достойными Нобелевской премии, были: Шриниваса Рамануджан , Чандрасекхара Венката Раман и Мегх Над Саха .
  41. ^ Алихан, Анвар (16 июля 2012 г.). «Искра на переполненном поле». Outlook India . Архивировано из оригинала 9 июля 2012 г. Получено 10 июля 2012 г.
  42. ^ "Google Doodle: বিশ্ব মঞ্চে শ্রেষ্ঠ শিরোপা! বিজ্ঞানী Satyendra Nath Bose-কে সম্মান গুগলের». Бенгальские хроники (на бенгали). 4 июня 2022 года. Архивировано из оригинала 10 августа 2022 года . Проверено 10 августа 2022 г.
  43. ^ "Celebrating Satyendra Nath Bose". www.google.com . Архивировано из оригинала 11 июня 2022 г. Получено 4 июня 2022 г.
  44. ^ "Сатьендра Нат Бозе: Google отдает дань уважения индийскому физику специальным дудлом". NDTV.com . Архивировано из оригинала 16 июня 2022 г. . Получено 4 июня 2022 г. .

Внешние ссылки

В Wikisource есть оригинальные работы, написанные или о которых:
Сатьендра Нат Бозе
На Викискладе есть медиафайлы по теме Сатьендранат Бос .