Сатьендра Нат Бос - Satyendra Nath Bose
Сатьендра Нат Бос
| |
---|---|
Родился |
Калькутта , Бенгалия Президентство , Британская Индия
|
1 января 1894 г.
Умер | 4 февраля 1974 г.
Калькутта , Индия
|
(80 лет)
Национальность | Индийский |
Альма-матер | Калькуттский университет |
Известен |
Конденсат Бозе – Эйнштейна Статистика Бозе – Эйнштейна Распределение Бозе – Эйнштейна Корреляции Бозе – Эйнштейна Бозе-газ Бозон Идеальное Бозе-уравнение состояния Фотонный газ |
Супруг (а) | Ушабати Бозе (урожденная Гош) |
Награды |
Падма Вибхушан, член Королевского общества |
Научная карьера | |
Поля | Физика |
Учреждения |
Университет Калькутты Университет Дакки Висва-Бхарати |
Академические консультанты |
Джагадиш Чандра Босе Прафулла Чандра Рэй |
Докторанты |
Пурнима Синха Партха Гхош Шива Брата Бхаттачерджи |
Другие известные студенты |
Мани Лал Бхаумик Лилабати Бхаттачарджи Асима Чаттерджи Ратан Лал Брахмачари |
Член парламента Раджья Сабха | |
В офисе 3 апреля 1952 г. - 2 апреля 1960 г. | |
Подпись | |
Часть цикла статей о |
Квантовая механика |
---|
Бозе FRS / б oʊ s / (1 января 1894 - 4 февраля 1974) был индийский математик и физик , специализирующийся в области теоретической физики . Он наиболее известен своими работами по квантовой механике в начале 1920-х годов, когда он сотрудничал с Альбертом Эйнштейном в разработке основы статистики Бозе – Эйнштейна и теории конденсата Бозе – Эйнштейна . Сотрудник из Королевского общества , он был награжден второй самой высокой гражданской награды Индии, в Падма Вибхушан в 1954 году правительством Индии .
Класс частиц, которые подчиняются статистике Бозе – Эйнштейна, бозоны , был назван в честь Бозе Полем Дираком .
Эрудит , 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 суверенной Индии .
Ранние годы
Бос родился в Калькутте (ныне Калькутта), он был старшим из семи детей в семье бенгальских каястхов . Он был единственным сыном, после него было шесть сестер. Его прародина находилась в деревне Бара Джагулия, в районе Надия , в Бенгальском президентстве . Его обучение в школе началось в возрасте пяти лет, недалеко от дома. Когда его семья переехала в Гобаган, его приняли в Новую индийскую школу. В последний год школы его приняли в индуистскую школу . Он сдал вступительный экзамен ( аттестат зрелости ) в 1909 году и занял пятое место в рейтинге заслуг. Затем он присоединился к промежуточной науке курс в президенты колледжа , Калькутте , где его учителями включены Джагадиш Chandra Bose , Шарада прасанна Дас и Прафулла Чандра Рей .
Бос получил степень бакалавра смешанной математики в Президентском колледже , заняв первое место в 1913 году. Затем он поступил в недавно созданный научный колледж сэра Ашутоша Мукерджи, где он снова стал первым на экзамене на степень магистра смешанной математики в 1915 году. новый рекорд в анналах Калькуттского университета , который еще предстоит превзойти.
После получения степени магистра наук Бозе поступил в научный колледж Калькуттского университета в качестве исследователя в 1916 году и начал свои исследования в области теории относительности . Это была захватывающая эпоха в истории научного прогресса. Квантовая теория только что появилась на горизонте, и начали поступать важные результаты.
Его отец, Сурендранат Бос, работал в инженерном отделе Ост-Индской железнодорожной компании . В 1914 году в возрасте 20 лет Сатьендра Нат Бос женился на Ушабати Гхош, 11-летней дочери известного калькуттского врача. У них было девять детей, двое из которых умерли в раннем детстве. Когда он умер в 1974 году, он оставил после себя жену, двух сыновей и пять дочерей.
Как полиглот , Бос хорошо знал несколько языков, таких как бенгали , английский, французский, немецкий и санскрит, а также поэзию лорда Теннисона , Рабиндраната Тагора и Калидаса . Он мог играть на эсрадж , индийском музыкальном инструменте, похожем на скрипку. Он принимал активное участие в организации вечерних школ, которые стали известны как Институт рабочих.
Исследовательская карьера
Боз учился в индуистской школе в Калькутте , а затем поступил в Президентский колледж , также в Калькутте, получив наивысшие оценки в каждом учебном заведении, в то время как сокурсник и будущий астрофизик Мегнад Саха занял второе место. Он вошел в контакт с такими учителями, как Джагадиш Чандра Бос , Прафулла Чандра Рэй и Наман Шарма, которые вдохновили его на достижение высоких целей в жизни. С 1916 по 1921 год , он был преподавателем в физическом факультете в Rajabazar колледжа науки при университете Калькутты . Вместе с Саха Бозе подготовил первую книгу на английском языке, основанную на немецком и французском переводах оригинальных статей по специальной и общей теории относительности Эйнштейна в 1919 году. В 1921 году он стал читателем факультета физики недавно основанного Университета Дакки (в современный Бангладеш). Bose созданы целые новые отделы, в том числе лабораторий, научить углубленные курсы для магистерских и бакалаврских отличием и преподавали термодинамику , а также Джеймс Клерк Максвелл «с теорией о электромагнетизма .
Сатьендра Нат Бос, вместе с Саха, представил несколько работ по теоретической физике и чистой математике, начиная с 1918 года. В 1924 году, работая читателем (профессором без кафедры) на физическом факультете Университета Дакки , Боз написал статью, в которой выводил квантовый закон излучения Планка без каких-либо ссылок на классическую физику , используя новый способ подсчета состояний с идентичными частицами. . Эта статья была плодотворной в создании очень важной области квантовой статистики . Хотя его сразу не приняли к публикации, он отправил статью непосредственно Альберту Эйнштейну в Германию. Эйнштейн, осознавая важность статьи, сам перевел ее на немецкий язык и от имени Бозе представил в престижную газету Zeitschrift für Physik . В результате этого признания Бозе смог проработать два года в европейских рентгеновских лабораториях и лабораториях кристаллографии , в течение которых он работал с Луи де Бройлем , Мари Кюри и Эйнштейном.
Статистика Бозе – Эйнштейна
Читая лекцию в Университете Дакки по теории излучения и ультрафиолетовой катастрофы , Боз намеревался показать своим студентам, что современная теория неадекватна, поскольку она предсказывала результаты, не соответствующие результатам экспериментов.
В процессе описания этого несоответствия Бозе впервые занял позицию, согласно которой распределение Максвелла – Больцмана не будет верным для микроскопических частиц, где флуктуации, обусловленные принципом неопределенности Гейзенберга, будут значительными. Таким образом, он подчеркнул вероятность обнаружения частиц в фазовом пространстве , каждое состояние которого имеет объем h 3 , и отбросив четкое положение и импульс частиц.
Боз преобразовал эту лекцию в небольшую статью под названием «Закон Планка и гипотеза световых квантов» и отправил ее Альберту Эйнштейну со следующим письмом:
Уважаемый господин, я рискнул послать вам сопроводительную статью для ознакомления и заключения. Мне не терпится узнать, что вы об этом думаете. Вы увидите, что я попытался вывести коэффициент 8π ν 2 / c 3 в законе Планка независимо от классической электродинамики, только предполагая, что окончательная элементарная область в фазовом пространстве имеет содержание h 3 . Я недостаточно знаю немецкий, чтобы переводить статью. Если вы считаете, что статья заслуживает публикации, я буду благодарен, если вы организуете ее публикацию в Zeitschrift für Physik . Хотя вы совершенно незнакомы, я без колебаний обращаюсь с такой просьбой. Потому что мы все ваши ученики, хотя извлекаем пользу только из ваших учений через ваши сочинения. Не знаю, помните ли вы, что кто-то из Калькутты просил вашего разрешения перевести ваши статьи по теории относительности на английский язык. Вы согласились на запрос. С тех пор книга была опубликована. Я был тем, кто перевел вашу статью по общей теории относительности.
Эйнштейн согласился с ним, перевел статьи Бозе «Закон Планка и гипотеза световых квантов» на немецкий язык и опубликовал их в Zeitschrift für Physik под именем Бозе в 1924 году.
Две головы | Два хвоста | По одному из каждого |
Монета 1 | |||
---|---|---|---|
Голова | Хвост | ||
Монета 2 | Голова | HH | HT |
Хвост | TH | TT |
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 образования двух голов действительно была бы одной третью (хвост-голова = голова-хвост).
Интерпретация Бозе теперь называется статистикой Бозе – Эйнштейна . Этот результат, полученный Бозом, заложил основу квантовой статистики , и особенно революционно новой философской концепции неразличимости частиц, признанной Эйнштейном и Дираком. Когда Эйнштейн встретился с Бозе лицом к лицу, он спросил его, знал ли он, что он изобрел новый тип статистики, и очень откровенно сказал, что нет, он не был так хорошо знаком со статистикой Больцмана и не знал. Я понимаю, что он делал расчеты иначе. Он был столь же откровенен со всеми, кто просил.
Конденсат Бозе – Эйнштейна
Стандартная модель в физике элементарных частиц |
---|
Эйнштейн также сначала не осознавал, насколько радикальным был уход Бозе, и в своей первой работе после Бозе он руководствовался, как и Бозе, тем фактом, что новый метод дал правильный ответ. Но после второй статьи Эйнштейна, использующей метод Бозе, в которой Эйнштейн предсказал конденсат Бозе-Эйнштейна (на фото слева ), он начал понимать, насколько он радикален, и сравнил его с дуальностью волна / частица, заявив, что некоторые частицы не ведут себя. точно так же, как частицы. Боз уже отправил свою статью в британский журнал Philosophical Magazine , который отклонил ее до того, как он отправил ее Эйнштейну. Неизвестно, почему он был отклонен.
Эйнштейн принял эту идею и распространил ее на атомы. Это привело к предсказанию существования явления, которое стало известно как конденсат Бозе-Эйнштейна , плотный набор бозонов (которые представляют собой частицы с целым спином , названные в честь Бозе), существование которого было продемонстрировано экспериментально в 1995 году.
Дакка
После своего пребывания в Европе Боз вернулся в Дакку в 1926 году. У него не было докторской степени, и поэтому обычно, согласно действующим правилам, он не мог претендовать на должность профессора, на которую он претендовал, но Эйнштейн рекомендовал его. Затем он был назначен главой факультета физики в Университете Дакки . Он продолжал руководить и преподавать в Университете Дакки.
Бозе сам разработал оборудование для лаборатории рентгеновской кристаллографии . Он создал лаборатории и библиотеки, чтобы сделать отдел центром исследований в области рентгеновской спектроскопии, дифракции рентгеновских лучей, магнитных свойств вещества, оптической спектроскопии, беспроводной связи и единой теории поля . Он также опубликовал уравнение состояния для реальных газов с Мегхнадами Саа . Он также был деканом факультета естественных наук Университета Дакки до 1945 года.
Калькутта
Когда раздел Индии стал неизбежным (1947 г.), он вернулся в Калькутту (ныне известную как Калькутта) и преподавал там до 1956 г. Он настаивал на том, чтобы каждый студент проектировал свое собственное оборудование с использованием местных материалов и местных технических специалистов. После выхода на пенсию он получил звание почетного профессора . Затем он стал проректором Университета Вишва-Бхарати в Шантиникетане . Он вернулся в Калькуттский университет, чтобы продолжить исследования в области ядерной физики и завершить более ранние работы по органической химии. В последующие годы он занимался прикладными исследованиями, такими как добыча гелия в горячих источниках Бакрешвара .
Другие поля
Помимо физики, он провел некоторые исследования в области биотехнологии и литературы ( бенгальского и английского языков). Он глубоко изучал химию , геологию, зоологию , антропологию , инженерию и другие науки. Будучи бенгальцем , он посвятил много времени продвижению бенгали в качестве языка обучения, переводу на него научных статей и содействию развитию региона.
Почести
В 1937 году Рабиндранат Тагор посвятил свою единственную научную книгу « Вишва-Паричай» Сатьендре Натх Босе. Бос был удостоен титула Падма Вибхушан правительством Индии в 1954 году. 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 в Солт-Лейк-Сити, Калькутта, постановлением парламента Индии был учрежден Национальный центр фундаментальных наук им. С. Н. Боса .
Бозе стал советником недавно 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 назначен членом Раджья Сабха .
Партха Гхош заявил, что
Работа Бозе стояла на стыке «старой квантовой теории» Планка, Бора и Эйнштейна и новой квантовой механики Шредингера , Гейзенберга , Борна , Дирака и других.
Номинация на Нобелевскую премию
С. Н. Бозе был номинирован К. Банерджи (1956), Д. С. Котари (1959), С. Н. Багчи (1962) и А. К. Дутта (1962) на Нобелевскую премию по физике за его вклад в статистику Бозе-Эйнштейна и единую теорию поля. . Например, Кедаресвар Банерджи, глава физического факультета Университета Аллахабада, в письме от 12 января 1956 г. написал Нобелевскому комитету следующее: «(1). Он (Бозе) внес выдающийся вклад в физику, разработав статистику, известную в честь его имени как статистика Бозе. В последние годы выяснилось, что эта статистика имеет огромное значение для классификации элементарных частиц и внесла огромный вклад в развитие ядерной физики. (2). В период с 1953 года по настоящее время он сделал ряд очень интересных вкладов с далеко идущими последствиями в отношении унитарной теории поля Эйнштейна » . Работу Бозе оценил эксперт Нобелевского комитета Оскар Кляйн , который действительно счел его работу достойной Нобелевской премии.
Наследие
Бозоны , класс элементарных субатомных частиц в физике элементарных частиц, были названы Дираком в честь Сатьендры Нат Боса в ознаменование его вклада в науку.
Хотя семь Нобелевских премий присуждены за исследования , связанные с понятиями С. Н. Бозе в бозона , статистике Бозе-Эйнштейна и Бозе-Эйнштейна конденсат , сам Bose не был удостоен Нобелевской премии.
В своей книге The Scientific Edge физик Джаянт Нарликар заметил:
Работа С. Н. Бозе по статистике частиц (около 1922 г.), которая прояснила поведение фотонов ( частиц света в корпусе) и открыла дверь к новым идеям статистики микросистем, подчиняющихся правилам квантовой теории, была одной из 10 лучших достижений индийской науки ХХ века и могут считаться лауреатами Нобелевской премии.
Когда самому Бозе однажды задали этот вопрос, он просто ответил: «Я получил все признание, которого заслуживаю» - вероятно, потому, что в области науки, к которой он принадлежал, важен не Нобелевский титул, а то, будет ли жить чье-то имя. в научных дискуссиях в ближайшие десятилетия. Один из главных учебных корпусов Университета Раджшахи , научный корпус № 1 недавно был назван его именем.
Работы (подборка)
- Bose (1924), «Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese», Zeitschrift für Physik (на немецком языке), 26 (1): 178–181, Bibcode : 1924ZPhy ... 26..178B , doi : 10.1007 / BF01327326 , S2CID 186235974.
Примечания
использованная литература
внешние ссылки
- Работы Сатьендры Натха Боса или о нем в Интернет-архиве
- Сатьендра Нат Бос в Британской энциклопедии
- Паис, Авраам (1982), Тонкий - это Господь ...: Наука и жизнь Альберта Эйнштейна , Оксфорд и Нью-Йорк: Oxford University Press, стр. 423–34, ISBN 978-0-19-853907-0.
- Саха; Шривастхава, Тепло и термодинамика.
- Питаевский, Лев ; Stringari, Sandro (2003), Конденсация Бозе – Эйнштейна , Оксфорд: Clarendon Press.
- Вали, Камешвар C (2009), Сатьендра Нат Бос: его жизнь и времена (избранные работы с комментариями), Сингапур: World Scientific, ISBN 978-981-279-070-5
- О'Коннор, Джон Дж .; Робертсон, Эдмунд Ф. , "Satyendra Nath Bose" , архив истории математики MacTutor , Университет Сент-Эндрюс
- "Бозоны - птицы, которые собираются и поют вместе" , Вигьян Прасар , Индиана , январь 2002 г. (биография Бозе и конденсация Бозе – Эйнштейна).
- Программа стипендиатов SN Bose , Висконсин.
- Квантовые индейцы: фильм Раджи Чоудхури о Бозе, Рамане и Саха на YouTube ,снятый PSBT и Indian Public Diplomacy .