Satyendra Nath Bose - Satyendra Nath Bose

Satyendra Nath Bose

FRS , MP , PV
SatyenBose1925.jpg
Satyendra Nath Bose im Jahr 1925
Geboren ( 1894-01-01 )1. Januar 1894
Ist gestorben 4. Februar 1974 (1974-02-04)(80 Jahre)
Kalkutta , Indien
Staatsangehörigkeit indisch
Alma Mater Universität Kalkutta
Bekannt für Bose-Einstein-Kondensat
Bose-Einstein-Statistik
Bose-Einstein-Verteilung
Bose-Einstein-Korrelationen
Bose-Gas
Boson
Ideale Bose-Zustandsgleichung
Photonengas
Ehepartner Ushabati Bose (geb. Ghosh)
Auszeichnungen Padma Vibhushan
Fellow der Royal Society
Wissenschaftlicher Werdegang
Felder Physik
Institutionen Universität Kalkutta
Universität Dhaka
Visva-Bharati
Akademische Berater Jagadish Chandra Bose
Prafulla Chandra Ray
Doktoranden Purnima Sinha
Partha Ghose
Siva Brata Bhattacherjee
Andere bemerkenswerte Studenten Mani Lal Bhaumik
Lilabati Bhattacharjee
Asima Chatterjee
Ratan Lal Brahmachary
Abgeordneter, Rajya Sabha
Im Amt
3. April 1952 – 2. April 1960
Unterschrift
Signatur Satyendranath Bose.svg

Satyendra Nath Bose FRS / b s / (1. Januar 1894 - 4. Februar 1974) war ein indischer Mathematiker und Physiker , spezialisiert auf die theoretische Physik . Er ist vor allem für seine Arbeiten zur Quantenmechanik in den frühen 1920er Jahren bekannt und arbeitete mit Albert Einstein an der Entwicklung der Grundlagen für die Bose-Einstein-Statistik und die Theorie des Bose-Einstein-Kondensats . Als Fellow der Royal Society erhielt er 1954 von der indischen Regierung Indiens zweithöchste zivile Auszeichnung, den Padma Vibhushan .

Die Klasse von Teilchen, die der Bose-Einstein-Statistik gehorchen, Bosonen , wurde von Paul Dirac nach Bose benannt .

Als Universalgelehrter hatte er ein breites Spektrum an Interessen in verschiedenen Bereichen, darunter Physik , Mathematik , Chemie , Biologie, Mineralogie , Philosophie , Kunst , Literatur und Musik . Er war in vielen Forschungs- und Entwicklungsausschüssen im souveränen Indien tätig .

Frühen Lebensjahren

Bose wurde in Kalkutta (heute Kolkata) als ältestes von sieben Kindern einer bengalischen Kayastha- Familie geboren. Er war der einzige Sohn mit sechs Schwestern nach ihm. Sein Stammsitz war im Dorf Bara Jagulia, im Distrikt Nadia , in der bengalischen Präsidentschaft . Seine Schulausbildung begann im Alter von fünf Jahren in der Nähe seines Wohnortes. Als seine Familie nach Goabagan zog, wurde er in die New Indian School aufgenommen. Im letzten Schuljahr wurde er in die Hinduschule aufgenommen . Er legte 1909 seine Aufnahmeprüfung ( Immatrikulation ) ab und belegte den fünften Platz in der Verdienstordnung. Als nächstes besuchte er den naturwissenschaftlichen Mittelstufenkurs am Presidency College in Kalkutta , wo seine Lehrer Jagadish Chandra Bose , Sarada Prasanna Das und Prafulla Chandra Ray waren .

Bose erhielt eine Bachelor of Science in gemischter Mathematik aus Presidency College , stand zuerst im Jahr 1913. Dann trat er Sir Ashutosh Mukherjee neugebildeten Science College , wo er zunächst wieder in der stand MSc gemischten Mathematik - Prüfung in 1915. Seine Marken in der MSc Prüfung erstellt einem neuer Rekord in den Annalen der Universität von Kalkutta , der noch nicht übertroffen werden soll.

Nach seinem MSc trat Bose 1916 als Forschungsstipendiat am Science College der Calcutta University ein und begann sein Studium der Relativitätstheorie . Es war eine aufregende Ära in der Geschichte des wissenschaftlichen Fortschritts. Die Quantentheorie war gerade am Horizont aufgetaucht und wichtige Ergebnisse hatten begonnen.

Sein Vater, Surendranath Bose, arbeitete in der Ingenieurabteilung der East Indian Railway Company . 1914 heiratete Satyendra Nath Bose im Alter von 20 Jahren Ushabati Ghosh, die 11-jährige Tochter eines prominenten Arztes aus Kalkutta. Sie hatten neun Kinder, von denen zwei im frühen Kindesalter starben. Als er 1974 starb, hinterließ er seine Frau, zwei Söhne und fünf Töchter.

Als Polyglott war Bose in mehreren Sprachen wie Bengali , Englisch, Französisch, Deutsch und Sanskrit sowie in der Poesie von Lord Tennyson , Rabindranath Tagore und Kalidasa versiert . Er konnte Esraj spielen , ein indisches Musikinstrument ähnlich einer Geige. Er war aktiv am Betrieb von Abendschulen beteiligt, die als Working Men's Institute bekannt wurden.

Forschungskarriere

Bose besuchte die Hindu School in Kalkutta und später das Presidency College , ebenfalls in Kalkutta, und erhielt an jeder Institution die besten Noten, während die Kommilitonin und zukünftige Astrophysikerin Meghnad Saha den zweiten Platz belegte. Er kam in Kontakt mit Lehrern wie Jagadish Chandra Bose , Prafulla Chandra Ray und Naman Sharma, die ihm Inspiration gaben, um im Leben hoch hinaus zu gehen. Von 1916 bis 1921 war er Dozent an der Fakultät für Physik des Rajabazar Science College unter University of Calcutta . Zusammen mit Saha, Bose das erste Buch in englischer Sprache erstellt , basierend auf Deutsch und Französisch Übersetzungen von Originalarbeiten auf Einsteins spezielle und die allgemeine Relativitätstheorie im Jahre 1919. Im Jahre 1921 trat er als Leser von der Fakultät für Physik der neu gegründeten Universität von Dhaka (in das heutige Bangladesch). Bose setzen ganz neue Abteilungen, einschließlich Labors, Fortgeschrittenenkurse für MSc und BSc Ehren zu lehren und lehrte Thermodynamik sowie James Clerk Maxwell ‚s Theorie des Elektromagnetismus .

Satyendra Nath Bose präsentierte zusammen mit Saha ab 1918 mehrere Aufsätze in theoretischer Physik und reiner Mathematik. Im Jahr 1924 schrieb Bose während seiner Tätigkeit als Reader (Professor ohne Lehrstuhl) am Physik-Department der University of Dhaka einen Artikel, in dem er das Plancksche Quantenstrahlungsgesetz ohne Bezug auf die klassische Physik herleitete, indem er eine neuartige Methode zum Zählen von Zuständen mit identischen Teilchen verwendete . Dieses Papier war wegweisend bei der Schaffung des sehr wichtigen Gebiets der Quantenstatistik . Obwohl er nicht sofort zur Veröffentlichung angenommen wurde, schickte er den Artikel direkt an Albert Einstein in Deutschland. Einstein, der die Bedeutung des Papiers erkannte, übersetzte es selbst ins Deutsche und reichte es im Auftrag von Bose bei der renommierten Zeitschrift für Physik ein . Aufgrund dieser Anerkennung konnte Bose zwei Jahre lang in europäischen Röntgen- und Kristallographielabors arbeiten, wobei er mit Louis de Broglie , Marie Curie und Einstein zusammenarbeitete.

Bose-Einstein-Statistiken

Während er an der Universität von Dhaka einen Vortrag über die Theorie der Strahlung und der ultravioletten Katastrophe hielt , wollte Bose seinen Studenten zeigen, dass die zeitgenössische Theorie unzureichend war, weil sie Ergebnisse vorhersagte, die nicht mit experimentellen Ergebnissen übereinstimmten.

Bei der Beschreibung dieser Diskrepanz vertrat Bose erstmals die Position, dass die Maxwell-Boltzmann-Verteilung für mikroskopische Teilchen nicht zutreffen würde, bei denen die Fluktuationen aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation signifikant sein werden. Daher betonte er die Wahrscheinlichkeit, Teilchen im Phasenraum zu finden , wobei jeder Zustand das Volumen h 3 hat , und die unterschiedliche Position und das Momentum der Teilchen verwerfen .

Bose adaptierte diesen Vortrag in einen kurzen Artikel mit dem Titel "Planck's Law and the Hypothesis of Light Quanta" und schickte ihn mit folgendem Brief an Albert Einstein :

Sehr geehrter Herr, ich habe es gewagt, Ihnen den begleitenden Artikel zur Durchsicht und Meinungsäußerung zuzusenden. Ich bin gespannt, was Sie davon halten. Sie werden sehen, dass ich versucht habe, den Koeffizienten 8π ν 2 / c 3 im Planckschen Gesetz unabhängig von der klassischen Elektrodynamik herzuleiten , nur unter der Annahme, dass die ultimative Elementarregion im Phasenraum den Inhalt h 3 hat . Ich kenne nicht genügend Deutsch, um die Arbeit zu übersetzen. Wenn Sie die Arbeit für publikationswürdig halten, bin ich Ihnen dankbar, wenn Sie die Veröffentlichung in der Zeitschrift für Physik veranlassen . Obwohl ich Ihnen völlig fremd bin, zögere ich nicht, eine solche Bitte zu stellen. Weil wir alle deine Schüler sind, obwohl wir nur von deiner Lehre durch deine Schriften profitieren. Ich weiß nicht, ob Sie sich noch erinnern, dass jemand aus Kalkutta Sie um Erlaubnis gebeten hat, Ihre Aufsätze über Relativität ins Englische zu übersetzen. Sie haben der Anfrage zugestimmt. Das Buch ist inzwischen erschienen. Ich war derjenige, der Ihren Artikel über die Allgemeine Relativitätstheorie übersetzt hat.

Einstein stimmte ihm zu, übersetzte Boses Schriften "Planck's Law and Hypothesis of Light Quanta" ins Deutsche und ließ sie 1924 in der Zeitschrift für Physik unter Boses Namen veröffentlichen.

Mögliche Ergebnisse beim Werfen von zwei Münzen
Zwei Köpfe Zwei Schwänze Einer von jedem
(1) Es gibt drei Ergebnisse. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, zwei Köpfe zu produzieren?
Ergebniswahrscheinlichkeiten
  Münze 1
Kopf Schwanz
Münze 2 Kopf HH HT
Schwanz NS TT
(2) Da die Münzen verschieden sind, gibt es zwei Ergebnisse, die Kopf und Zahl ergeben. Die Wahrscheinlichkeit von zwei Köpfen beträgt ein Viertel.

Der Grund, warum Boses Interpretation zu genauen Ergebnissen führte, war, dass man nicht zwei Photonen mit gleicher Energie als zwei verschiedene identifizierbare Photonen behandeln kann, da Photonen nicht voneinander zu unterscheiden sind. Wenn sich Münzen in einem alternativen Universum analog wie Photonen und andere Bosonen verhalten würden , wäre die Wahrscheinlichkeit, zwei Köpfe zu produzieren, tatsächlich ein Drittel (Schwanz-Kopf = Kopf-Schwanz).

Boses Interpretation heißt jetzt Bose-Einstein-Statistik . Dieses von Bose abgeleitete Ergebnis legte den Grundstein der Quantenstatistik und insbesondere der revolutionären neuen philosophischen Konzeption der Ununterscheidbarkeit von Teilchen, wie sie von Einstein und Dirac anerkannt wurde. Als Einstein Bose von Angesicht zu Angesicht traf, fragte er ihn, ob ihm bewusst gewesen sei, dass er eine neue Art von Statistik erfunden habe, und er sagte ganz offen, dass er mit Boltzmanns Statistik nicht so vertraut sei und nicht erkennen, dass er die Berechnungen anders anstellte. Er war ebenso offen mit jedem, der fragte.

Bose-Einstein-Kondensat

Geschwindigkeitsverteilungsdaten eines Gases aus Rubidiumatomen , die die Entdeckung einer neuen Materiephase, des Bose-Einstein-Kondensats, bestätigen . Links: kurz vor dem Auftreten eines Bose-Einstein-Kondensats. Mitte: kurz nach dem Auftreten des Kondensats. Rechts: Nach weiterer Verdunstung bleibt eine Probe von fast reinem Kondensat zurück.

Auch Einstein war sich zunächst nicht bewusst, wie radikal Boses Abgang war, und ließ sich in seiner ersten Arbeit nach Bose wie Bose davon leiten, dass die neue Methode die richtige Antwort lieferte. Aber nach Einsteins zweiter Veröffentlichung mit Boses Methode, in der Einstein das Bose-Einstein-Kondensat vorhersagte ( Bild links ), begann er zu erkennen, wie radikal es war, und verglich es mit der Welle/Teilchen-Dualität und sagte, dass sich einige Teilchen nicht verhielten genau wie Teilchen. Bose hatte seinen Artikel bereits beim British Journal Philosophical Magazine eingereicht , das ihn jedoch ablehnte, bevor er ihn an Einstein schickte. Warum es abgelehnt wurde, ist nicht bekannt.

Einstein übernahm die Idee und erweiterte sie auf Atome. Dies führte zur Vorhersage der Existenz von Phänomenen, die als Bose-Einstein-Kondensat bekannt wurden , eine dichte Ansammlung von Bosonen (das sind Teilchen mit ganzzahligem Spin , benannt nach Bose), deren Existenz 1995 experimentell nachgewiesen wurde.

Dhaka

Bose an der Universität Dhaka in den 1930er Jahren

Nach seinem Aufenthalt in Europa kehrte Bose 1926 nach Dhaka zurück. Er hatte keinen Doktortitel und wäre daher nach den geltenden Vorschriften normalerweise nicht für die von ihm beantragte Professorenstelle qualifiziert, aber Einstein empfahl ihn. Anschließend wurde er zum Leiter der Fakultät für Physik der Universität Dhaka ernannt . Er führte und lehrte weiterhin an der Dhaka University.

Bose entwarf selbst Geräte für ein Röntgenkristallographielabor . Er richtete Labore und Bibliotheken ein, um die Abteilung zu einem Forschungszentrum für Röntgenspektroskopie, Röntgenbeugung, magnetische Eigenschaften der Materie, optische Spektroskopie, drahtlose und einheitliche Feldtheorien zu machen . Außerdem veröffentlichte er mit Meghnad Saha eine Zustandsgleichung für reale Gase . Außerdem war er bis 1945 Dekan der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Dhaka.

Kalkutta

Als die Teilung Indiens unmittelbar bevorstand (1947), kehrte er nach Kalkutta (heute Kolkata) zurück und unterrichtete dort bis 1956. Er bestand darauf, dass jeder Schüler seine eigene Ausrüstung mit lokalen Materialien und lokalen Technikern konstruierte. Nach seiner Emeritierung wurde er zum emeritierten Professor ernannt. Anschließend wurde er Vizekanzler der Visva-Bharati-Universität in Santiniketan . Er kehrte an die Universität von Kalkutta zurück, um seine Forschungen in der Kernphysik fortzusetzen und frühere Arbeiten in der organischen Chemie abzuschließen. In den Folgejahren arbeitete er in der angewandten Forschung wie der Gewinnung von Helium in heißen Quellen von Bakreshwar .

Andere Felder

Neben der Physik forschte er in Biotechnologie und Literatur ( Bengalisch und Englisch). Er machte tiefe Studien in Chemie , Geologie, Zoologie , Anthropologie , Ingenieurwissenschaften und anderen Wissenschaften. Als Bengali widmete er sich viel Zeit der Förderung des Bengalischen als Unterrichtssprache, der Übersetzung wissenschaftlicher Arbeiten in diese Sprache und der Förderung der Entwicklung der Region.

Ehrungen

SN Bose mit anderen Wissenschaftlern der Universität Kalkutta
Büste von Satyendra Nath Bose, die sich im Garten des Birla Industrial & Technological Museum befindet .

1937 widmete Rabindranath Tagore Satyendra Nath Bose sein einziges wissenschaftliches Buch Visva-Parichay . Bose wurde 1954 von der indischen Regierung mit dem Titel Padma Vibhushan geehrt . 1959 wurde er zum National Professor ernannt, der höchsten Auszeichnung des Landes für einen Gelehrten, eine Position, die er 15 Jahre lang innehatte. 1986 wurde das SN Bose National Center for Basic Sciences durch ein Gesetz des Parlaments der indischen Regierung in Salt Lake, Kalkutta, gegründet.

Bose wurde Berater des damals neu gebildeten Council of Scientific and Industrial Research . Er war Präsident der Indian Physical Society und des National Institute of Science. Er wurde zum Generalpräsidenten des Indian Science Congress gewählt . Er war Vizepräsident und dann Präsident des Indian Statistical Institute . 1958 wurde er Fellow der Royal Society . Er wurde als Mitglied von Rajya Sabha nominiert .

Partha Ghose hat das erklärt

Boses Arbeit stand am Übergang zwischen der 'alten Quantentheorie' von Planck, Bohr und Einstein und der neuen Quantenmechanik von Schrödinger , Heisenberg , Born , Dirac und anderen.

Nominierung für den Nobelpreis

SN Bose wurde von K. Banerji (1956), DS Kothari (1959), SN Bagchi (1962) und AK Dutta (1962) für seinen Beitrag zur Bose-Einstein-Statistik und zur einheitlichen Feldtheorie für den Nobelpreis für Physik nominiert . Kedareswar Banerjee, Leiter der Physikabteilung der Universität Allahabad, schrieb beispielsweise in einem Brief vom 12. Januar 1956 an das Nobelkomitee wie folgt: „(1). Er (Bose) hat durch die Entwicklung der nach seinem Namen als Bose-Statistik bekannten Statistik sehr herausragende Beiträge zur Physik geleistet. In den letzten Jahren hat sich herausgestellt, dass diese Statistik von grundlegender Bedeutung bei der Klassifizierung von Elementarteilchen ist und immens zur Entwicklung der Kernphysik beigetragen hat. (2). In der Zeit von 1953 bis heute hat er eine Reihe hochinteressanter Beiträge mit weitreichenden Folgen zum Thema Einsteins Einheitlicher Feldtheorie geleistet .“ Boses Arbeit wurde von einem Experten des Nobelkomitees, Oskar Klein , bewertet , der seine Arbeit für nobelpreiswürdig hielt.

Erbe

Bose auf einer Indien-Briefmarke von 1994

Bosonen , eine Klasse von elementaren subatomaren Teilchen in der Teilchenphysik, wurden von Dirac nach Satyendra Nath Bose benannt, um an seine Beiträge zur Wissenschaft zu erinnern.

Obwohl sieben Nobelpreise für Forschungen zu SN Boses Konzepten des Bosons , der Bose-Einstein-Statistik und des Bose-Einstein-Kondensats verliehen wurden , erhielt Bose selbst keinen Nobelpreis.

In seinem Buch The Scientific Edge beobachtete der Physiker Jayant Narlikar :

SN Bose Arbeiten Teilchenstatistik (c. 1922), die das Verhalten von geklärter Photonen (die Teilchen des Lichts in einem Gehäuse) und öffnete die Tür für neue Ideen über die Statistik des Microsystems , dass befolgen die Regeln der Quantentheorie, war einer der Top-Ten-Errungenschaften der indischen Wissenschaft des 20. Jahrhunderts und könnten in die Nobelpreisklasse aufgenommen werden.

Als Bose selbst einmal diese Frage gestellt wurde, antwortete er einfach: "Ich habe die Anerkennung, die ich verdiene" - wahrscheinlich, weil in den Bereichen der Wissenschaft, zu der er gehörte, nicht ein Nobelpreis wichtig ist, sondern ob der Name leben wird in den kommenden Jahrzehnten in die wissenschaftliche Diskussion einfließen. Eines der wichtigsten akademischen Gebäude der Universität Rajshahi , das Wissenschaftsgebäude Nr. 1, wurde kürzlich nach ihm benannt.

Werke (Auswahl)

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

Anmerkungen

Verweise

Externe Links

Akademische Ämter
Vorangestellt
Upacharya , Vishwa Bharati
1956–58
gefolgt von