1 玻色的生平
1894年，薩特延德拉·納特玻色(Satyendra Nath Bose)出生于英屬印度首都加爾各答的一個(gè)中產(chǎn)階級(jí)家庭口。作為家中的長(zhǎng)子兼獨(dú)子，他在父權(quán)主導(dǎo)的社會(huì)背景下，受到了父親的極大關(guān)注和培養(yǎng)。他的父親蘇倫特拉·納特。玻色(Surendra Nath Bose)，曾在東印度鐵路工程部為殖民地政府服務(wù)。得益于父親的努力和支持玻色接受了優(yōu)質(zhì)的教育。玻色5歲時(shí)開始在師范學(xué)校上小學(xué)，學(xué)校離當(dāng)時(shí)他父親在加爾各答的約拉巴根租的房子很近。后來他們搬到戈巴根自己的房子，玻色轉(zhuǎn)入附近新印第安人學(xué)校繼續(xù)學(xué)習(xí)，在那里，他學(xué)習(xí)英語、孟加拉語、歷史、地理、數(shù)學(xué)和梵語:他對(duì)數(shù)學(xué)特別感興趣，尤其喜歡鉆研高里·�？�·戴的算術(shù)和代數(shù)教科書。同一時(shí)期，孟加拉國(guó)老師薩拉特·錢德拉·沙斯特里(SaratChandra Shastri)激發(fā)了玻色對(duì)孟加拉國(guó)語言和文學(xué)的熱情。
1905年7月19日，印度總督柯松勛爵(Lord Curzon)對(duì)孟加拉國(guó)實(shí)施分裂政策，引發(fā)了印度民族主義情緒。當(dāng)時(shí)11歲的玻色受斯瓦德什(Swadeshi)運(yùn)動(dòng)影響，懷著愛國(guó)主義情感參與學(xué)生抗議中然而，由于父親的嚴(yán)格要求，他只能被迫遠(yuǎn)離革命活動(dòng)。在嚴(yán)格的父親、慈愛的母親，以及妹妹的影響下，玻色表現(xiàn)出羞怯、謙遜和溫順的天性，這限制了他的政治表達(dá)。盡管如此，他對(duì)革命者仍保持一定的關(guān)注和同情21孟加拉國(guó)的分裂深刻影響了玻色，雖然他傾向民族主義，但受限于童年時(shí)代的經(jīng)歷和經(jīng)濟(jì)狀況，他并未積極從事革命活動(dòng)。1907年，玻色進(jìn)入印度教學(xué)校后，表現(xiàn)出對(duì)語言的喜愛和天賦，特別是在梵語和法語方面，后來他還學(xué)習(xí)了德語。他雖然視力不佳，卻閱讀了許多印度和西方作家的作品，是一個(gè)有思想的讀者。他特別喜歡詩人丁尼生(Tennyson)和泰戈?duì)?Tagore)，還精通卡利達(dá)薩(Kalidasa)的梵語作品《梅加杜姆》(Meghadootam)，這些影響了他的寫作風(fēng)格。1908年，玻色因?yàn)樯″e(cuò)過了中級(jí)科學(xué)班的入學(xué)考試曰，只能繼續(xù)在印度教學(xué)校學(xué)習(xí)，直到1909年進(jìn)入總統(tǒng)學(xué)院。在這期間，他不僅掌握了高等數(shù)學(xué)，還閱讀了多部印度的梵語經(jīng)典著作。
玻色在1913年獲得理學(xué)碩士學(xué)位，并在1915年獲得加爾各答大學(xué)混合數(shù)學(xué)(類似于應(yīng)用數(shù)學(xué))學(xué)位。在這兩門學(xué)位考試中，他都排名第一，第二名是梅格納德·薩哈(Megn Nad Saha)四。1916年，玻色受聘擔(dān)任新成立的加爾各答大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系講師。當(dāng)時(shí)，甘尼什·普拉薩德(GaneshPrasad)是加爾各答大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)的教授。不過，由于和普拉薩德相處得不好，玻色后來轉(zhuǎn)到了物理系。當(dāng)時(shí)，物理系教職人手不足，玻色不僅要承擔(dān)教學(xué)任務(wù)，同時(shí)還要兼顧系里的組織事務(wù)。盡管如此，他仍抽時(shí)間學(xué)習(xí)法語和德語，并閱讀了大量他所關(guān)注的歐洲物理學(xué)文獻(xiàn)。
1921年，玻色擔(dān)任達(dá)卡大學(xué)物理系教授。1924年，在校長(zhǎng)哈托格(Hartog)慷慨提供的研究津貼的資助下，他開始了為期兩年的歐洲旅行和研究休假。同年10月，玻色從孟買出發(fā)抵達(dá)巴黎，與從事量子研究的物理學(xué)家建立了緊密聯(lián)系。之后，他前往德國(guó)訪問，與當(dāng)?shù)乜茖W(xué)家交流學(xué)習(xí)，并在柏林與愛因斯坦共事。1926年返回達(dá)卡大學(xué)后，他繼續(xù)擔(dān)任教授，并兼任物理系主任。1945年至1956年，玻色在加爾各答大學(xué)教書，并于退休時(shí)獲得名譽(yù)教授頭銜。1958年，玻色當(dāng)選英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1974年2月4日，這位偉大的物理學(xué)家去世。
2 玻色的主要物理成就
起源于德國(guó)的量子物理學(xué)對(duì)印度科學(xué)家比相對(duì)論14-61更具吸引力。玻色成長(zhǎng)于亞洲的一個(gè)偏遠(yuǎn)殖民地，卻成功躋身于當(dāng)時(shí)這個(gè)物理學(xué)前沿領(lǐng)域，并以其獨(dú)特的量子統(tǒng)計(jì)對(duì)量子物理學(xué)的發(fā)展作出卓越的貢獻(xiàn)?-。1918年，他與薩哈在《哲學(xué)雜志》上發(fā)表了論文《論分子有限體積對(duì)狀態(tài)方程的影響》，這是玻色在理論物理學(xué)領(lǐng)域的首個(gè)重要貢獻(xiàn)!91。1919年玻色在加爾各答數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)上展示了兩篇論文。次年，他與薩哈再次在《哲學(xué)雜志》上發(fā)表了論文《狀態(tài)的方程式》!1。
受到愛因斯坦論文的啟發(fā)，玻色和薩哈合作出版了一本關(guān)于相對(duì)論的論文集。此外，玻色將愛因斯坦1916年發(fā)表的廣義相對(duì)論的奠基論文中翻譯成英文，由加爾各答大學(xué)出版社出版，這是該論文的第一個(gè)英文版本�？紤]到他們當(dāng)時(shí)身處遠(yuǎn)離歐洲的殆民地，這是一個(gè)非凡的成就。此后，玻色在《哲學(xué)雜志》上閱讀了玻爾關(guān)于對(duì)應(yīng)原理的論文叫，又從德本德拉莫漢·玻色(Debendramohan Bose)那里得到了索末菲(Sommerfeld)關(guān)于多重量子化和譜線精細(xì)結(jié)構(gòu)的論文中2。1920年，玻色在《哲學(xué)雜志》上發(fā)表了《關(guān)于從光譜發(fā)射的量了理論中推斷出里德伯格定律》-文國(guó)。
除物理學(xué)外，玻色對(duì)化學(xué)、文學(xué)(孟加拉語及英語)、地質(zhì)學(xué)、動(dòng)物學(xué)、人類學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科進(jìn)行了研究。他還投入大量時(shí)間推廣孟加拉語作為教學(xué)語言，將科學(xué)論文翻譯成孟加拉語，推動(dòng)該地區(qū)自然科學(xué)的發(fā)展。
2.1 普朗克定律和光量子假說
20世紀(jì)早期的物理學(xué)家們?nèi)栽谂鉀Q光的波粒二象性問題。盡管歐洲科學(xué)家普遍接受麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，認(rèn)為光是一種波動(dòng)現(xiàn)象，但愛因斯坦在1905年提出了光量子假說"，表明光也具有粒子的性質(zhì)。1909年，在薩爾茨堡，愛因斯坦提出的公式揭示了在輻射能量密度中，代表粒子和波的線性項(xiàng)與平方項(xiàng)之和的能量均方波動(dòng)。馬丁�？巳R因(Martin Klein)指出，“愛因斯坦認(rèn)為，產(chǎn)生波動(dòng)有兩個(gè)獨(dú)立的原因，輻射理論必須同時(shí)提供波和粒子機(jī)制”“5。這一結(jié)論為后來對(duì)波粒二象性和互補(bǔ)性理論的理解奠定了基礎(chǔ)，并在隨后的量子物理學(xué)研究中引發(fā)廣泛而深入的探討。盡管越來越多的科學(xué)家認(rèn)為空腔內(nèi)的輻射應(yīng)該被視作“光量子氣體”，但在1905年前后，愛因斯坦沒有深入研究黑體輻射的“量子氣體”模型，原因有二:①光量子唯一的類粒子特征是其能量:②光量子不可能像常規(guī)粒子那樣相互獨(dú)立。如果光量子在統(tǒng)計(jì)上是獨(dú)立的，那么一個(gè)“光子氣體”將服從維恩定律，而不是普朗克定律。然而，玻色對(duì)這場(chǎng)關(guān)于令人費(fèi)解的波粒二象性和對(duì)光的不連續(xù)性質(zhì)的討論1并不知情。
根據(jù)保羅·埃倫費(fèi)斯特(PaulEhrenfest)的觀察，場(chǎng)激發(fā)的能量應(yīng)該是量子化的。彼得·德拜(Peter Debye)利用彈性振動(dòng)量子化的概念重新推導(dǎo)了普朗克定律，旨在解釋固體的比熱。1916年，愛因斯坦基于輻射平衡給出普朗克定律的另一個(gè)唯象推導(dǎo)，這種輻射平衡同時(shí)考慮了受激輻射和自發(fā)輻射的結(jié)果。然而，玻色在他1924年發(fā)表的《普朗克定律和光量子假說》中指出中7，上述推導(dǎo)在邏輯上存在不合理之處。當(dāng)時(shí)，玻色可參考的物理文獻(xiàn)為德拜1910年在《物理學(xué)年鑒》上發(fā)表的推導(dǎo)普朗克定律的相關(guān)文章。在達(dá)卡大學(xué)教授熱力學(xué)和電磁理論的同時(shí)，玻色還進(jìn)行相對(duì)論和量子理論研究。他發(fā)現(xiàn)在普朗克輻射定律的推導(dǎo)過程中存在明顯的問題。
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責(zé)編：微科普