著名的研究
盡管跟玻色子、玻色-愛因斯坦統(tǒng)計及玻色-愛因斯坦凝聚概念相關研究獲得的諾貝爾獎不止一個——最近的是2001年的物理學獎,因?qū)ΣI?愛因斯坦凝聚的理論進展有貢獻而獲獎的,玻色本人從未獲得過諾貝爾物理學獎。他多才多藝,能說多國語言之余,還會彈埃斯拉古琴(Esraj,一種跟小提琴相近的樂器)。
著名物理學家賈因特·納里卡(Jayant Narlikar)在他的《科學邊緣》一書中寫道:“S·N·玻色的粒子物理研究(約1922年),其中闡明了光子的表現(xiàn),并為統(tǒng)計遵從量子規(guī)則的微系統(tǒng)提供了機會,是二十世紀印度科學貢獻的前十名之一,是可被視為諾貝爾獎級數(shù)的研究。”
生平情況
早年
玻色生于印度西孟加拉邦的加爾各答,是七名孩子中的長子。他的父親蘇倫特拉納特·玻色(Surendranath Bose)曾任職于東印度鐵路工程部。
玻色就讀于加爾各答印度教學校(Hindu School),后就讀于也位于加爾各答的院長學院(Presidency College),他在這兩所當?shù)刂麑W府時都獲得了最高分。他接觸了一些優(yōu)秀的老師,如賈加迪什·錢德拉·玻色(Jagdish Chandra Bose,無血緣關系)及普拉富爾拉·錢德拉·羅伊(Prafulla Chandra Roy),他們都鼓舞了玻色要立好遠大志向。他于1911年至1921年任加爾各答大學物理學系講師。他于1921年轉(zhuǎn)到了當時成立不久的達卡大學物理學系(現(xiàn)位于孟加拉境內(nèi)),也是任職講師。
玻色于1924年寫了一篇推導普朗克量子輻射定律的論文,當中并沒有提到任何古典物理。在開始時未能發(fā)表的挫折下,他把論文直接寄給身在德國的艾爾伯特·愛因斯坦。愛因斯坦意識到這篇論文的重要性,不但親自把它翻譯成德語,還以玻色的名義把論文遞予名望頗高的《德國物理學刊》("Zeitschrift für Physik")發(fā)表。就是因為此次賞識,玻色能夠第一次離開印度,前往歐洲并逗留兩年,期間與路易·德布羅伊、居里夫人及愛因斯坦工作過。
玻色于1926年回到達卡,任教授兼物理學系主任,并繼續(xù)留在達卡大學教學至1945年。那時候他回到了加爾各答,在加爾各答大學教學至1956年,他退休時被授予名譽教授頭銜。
以后的研究
在這以后玻色的概念在物理學界廣受好評,達卡大學于1924年允許他休假到歐洲去。他在法國度過了一年,跟居里夫人共事,也跟多位知名科學家見過面。之后他又多游學一年,在柏林跟愛因斯坦共事。在1926年他回到達卡大學之后,就立即于被擢升為教授。他并沒有博士學位,一般來說他是不夠資格當教授的,但是愛因斯坦還是推薦了他。他的研究范圍很廣,從X射線晶體學到統(tǒng)一場理論都有涉獵。他還跟梅格·納德·薩哈(Megn Nad Saha)一起發(fā)表了真實氣體用的一條狀態(tài)方程。
除物理以外,他還研究過生物化學及文學(孟加拉語及英語)。他還深入地學習過化學、地質(zhì)學、動物學、人類學、工程學及其他科學。作為一個有孟加拉背景的人,他花了不少時間把孟加拉語推廣為教學語言,把科學論文翻成孟加拉語,以及推廣該地區(qū)的發(fā)展。
玻色于1944年被選為印度科學代表大會主席。
他于1958年獲選為英國皇家學會會員。
沒錯的錯誤
有一次玻色在達卡大學講課,課題是光電效應及紫外災難,玻色打算向?qū)W生展示當時理論的不適之處,因為理論預測的結(jié)果跟實驗不符。在講課期間,玻色在應用理論時犯了錯,意想不到的是居然得出一個跟實驗一致的預測。(他后來將講課內(nèi)容改寫成了一篇短文,叫《普朗克定律與光量子假說》。)
那錯誤是一個很簡單的錯──跟認為擲兩枚硬幣得兩正面的概率是三分之一是一樣的──任何對統(tǒng)計學有一點基礎理解的人都知道有問題。然而,預測結(jié)果跟實驗吻合,且玻色意識到這畢竟有可能不是錯誤。他首次提出麥克斯韋-玻爾茲曼分布對微觀粒子不會成立,這是因為由海森堡測不準原理所導致的變動此時會大得足夠構(gòu)成影響。故此他強調(diào)在每個體積為h的位相空間中找到粒子的概率而舍棄粒子不同的位置和動量。
好幾份物理學刊都沒有為玻色發(fā)表論文。他們認為他所展現(xiàn)的是一個簡單錯誤,而且玻色的發(fā)現(xiàn)被忽略了;倚牡乃麑懥朔庑沤o愛因斯坦,愛因斯坦馬上就同意他的觀點。愛因斯坦寫了一篇支持玻色理論的論文,遞予《德國物理學刊》發(fā)表,并要求把這兩篇論文一同發(fā)表,這時候玻色的理論終于受到推崇。這是1924年的事。玻色早前曾經(jīng)把愛因斯坦的廣義相對論論文從德語翻譯成英語。有人說玻色把愛因斯坦當成他的“祖師”。
玻色的“錯誤”能得出正確結(jié)果,這是因為光子們是不能被分辨出來的,也就是不能把任何兩個同能量的光子當作兩個能被明確識別的光子。比方說,如果在另一個宇宙里,硬幣表現(xiàn)得像光子及其他玻色子一樣,擲出兩正的概率會的而且確是三分之一(正反=反正)。玻色的“錯誤”現(xiàn)在被稱為玻色-愛因斯坦統(tǒng)計。
愛因斯坦采取了這個概念,并把它延伸到原子去。這為預測某個現(xiàn)象的存在鋪好了路,這個現(xiàn)象就是現(xiàn)在的玻色-愛因斯坦凝聚,在這現(xiàn)象中一組高密度的玻色子(自旋為整數(shù)的粒子,以玻色命名)在超低溫狀態(tài)中會成為玻色-愛因斯坦凝聚體,于1995年被實驗所證實。
軼事
1.有一次大科學家尼爾斯·玻爾正在講課。玻色列席。講課者講著講著,中途在解釋某一點時有難處。他一直都在黑板上寫著;他停下來,轉(zhuǎn)向玻色,問道,“玻色教授能幫我個忙嗎?”講課期間薩特延德拉都在閉著眼坐著。聽眾們都忍不住向玻爾教授的話報以微笑。令他們驚奇的是,玻色張開了眼睛;一下子就把講課者的難題給解決了。之后他坐下來又把眼睛閉上了!
2.1927年在意大利科莫舉行了科莫會議,除了愛因斯坦、薛定諤和狄拉克以外,當代最著名了物理學家,包括玻爾、海森堡、普朗克、洛倫茲、德布羅意等都出席了。但是玻色卻沒有能夠出席,原因很離奇。因為當時大會向遠在印度的玻色教授發(fā)出了邀請函,寄往了加爾各答大學,署名“寄給加爾各答大學的玻色教授”。但是當時玻色已經(jīng)離開加爾各答大學去了達卡大學,而加爾各答大學還有一位姓玻色,全名叫做D.M.玻色的教授,而當時的通訊并不如現(xiàn)在發(fā)達,于是這位名不見經(jīng)傳的玻色就代替了當時已經(jīng)很有名望的S.N.玻色,參加了眾星云集的科莫大會