Satyendra Nath Bose FRS , MP [1] ( / ˈb oʊ s / ; [4] [a] 1 de enero de 1894 - 4 de febrero de 1974) fue un físico teórico y matemático indio . Es más conocido por su trabajo sobre mecánica cuántica a principios de la década de 1920, en el desarrollo de las bases para las estadísticas de Bose-Einstein y la teoría del condensado de Bose-Einstein . Miembro de la Royal Society , recibió el segundo premio civil más importante de la India, el Padma Vibhushan , por parte del Gobierno de la India en 1954. [5] [6] [7]
La clase de partículas que obedecen a la estadística de Bose, los bosones , recibió el nombre de Bose de manos de Paul Dirac . [8] [9]
Fue un gran erudito y mostró una amplia gama de intereses en campos variados, entre ellos la física , las matemáticas , la química , la biología , la mineralogía , la filosofía , las artes , la literatura y la música . Trabajó en muchos comités de investigación y desarrollo en la India después de la independencia. [10]
Bose nació en Calcuta (ahora Kolkata), el mayor de siete hijos de una familia bengalí kayastha . [11] Era el único varón, con seis hermanas después de él. Su hogar ancestral estaba en el pueblo de Bara Jagulia, en el distrito de Nadia , en la Presidencia de Bengala . Su escolarización comenzó a la edad de cinco años, cerca de su casa. Cuando su familia se mudó a Goabagan, fue admitido en la Nueva Escuela India. En su último año de escuela, fue admitido en la Escuela Hindú . Aprobó su examen de ingreso ( matriculación ) en 1909 y quedó quinto en el orden de mérito. Luego se unió al curso intermedio de ciencias en el Presidency College , Calcuta , donde sus maestros incluyeron a Jagadish Chandra Bose , Sarada Prasanna Das y Prafulla Chandra Ray .
Bose recibió una Licenciatura en Ciencias en matemáticas mixtas del Presidency College , quedando primero en 1913. Luego se unió al recién formado Science College de Sir Ashutosh Mukherjee , donde nuevamente quedó primero en el examen de maestría en matemáticas mixtas en 1915. Sus calificaciones en el examen de maestría crearon un nuevo récord en los anales de la Universidad de Calcuta , que aún no se ha superado. [12]
Después de completar su maestría, Bose se unió a la Facultad de Ciencias de la Universidad de Calcuta como investigador en 1916 y comenzó sus estudios sobre la teoría de la relatividad . Fue una época apasionante en la historia del progreso científico. La teoría cuántica acababa de aparecer en el horizonte y habían comenzado a llegar resultados significativos. [12]
Su padre, Surendranath Bose, trabajaba en el Departamento de Ingeniería de la East Indian Railway Company . En 1914, a los 20 años, Satyendra Nath Bose se casó con Ushabati Ghosh, [3] [13] la hija de 11 años de un destacado médico de Calcuta. [14] Tuvieron nueve hijos, dos de los cuales murieron en la primera infancia. Cuando murió en 1974, dejó atrás a su esposa, dos hijos y cinco hijas. [12]
Como políglota , Bose dominaba varios idiomas, como el bengalí , el inglés, el francés, el alemán y el sánscrito , así como la poesía de Lord Tennyson , Rabindranath Tagore y Kalidasa . Podía tocar el esraj , un instrumento indio similar al violín. [15] Participó activamente en la gestión de escuelas nocturnas que llegaron a conocerse como el Instituto de los Trabajadores. [7] [16]
Bose asistió a la escuela hindú en Calcuta y luego asistió al Presidency College , también en Calcuta, obteniendo las calificaciones más altas en cada institución, mientras que su compañero de estudios y futuro astrofísico Meghnad Saha quedó en segundo lugar. [7] Entró en contacto con maestros como Jagadish Chandra Bose , Prafulla Chandra Ray y Naman Sharma, quienes le brindaron inspiración para apuntar alto en la vida. De 1916 a 1921, fue profesor en el departamento de física del Rajabazar Science College de la Universidad de Calcuta . Junto con Saha, Bose preparó el primer libro en inglés basado en traducciones al alemán y al francés de artículos originales sobre la relatividad especial y general de Einstein en 1919.
En 1921, Satyendra Nath Bose se incorporó como profesor en el Departamento de Física de la recién fundada Universidad de Dhaka (en la actual Bangladesh). [17] Bose creó departamentos completamente nuevos, incluidos laboratorios, para enseñar cursos avanzados para los grados de maestría y licenciatura y enseñó termodinámica , así como la teoría del electromagnetismo de James Clerk Maxwell . [18]
Bose, junto con el astrofísico indio Meghnad Saha , presentó varios artículos sobre física teórica y matemáticas puras a partir de 1918. En 1924, mientras era profesor en el Departamento de Física de la Universidad de Dacca , Bose escribió un artículo en el que deducía la ley de radiación cuántica de Planck sin ninguna referencia a la física clásica utilizando una forma novedosa de contar estados con partículas idénticas . Este artículo fue fundamental para la creación del importante campo de la estadística cuántica . [19] Aunque no fue aceptado de inmediato para su publicación, envió el artículo directamente a Albert Einstein en Alemania. Einstein, reconociendo la importancia del artículo, lo tradujo él mismo al alemán y lo presentó en nombre de Bose al Zeitschrift für Physik . Como resultado de este reconocimiento, Bose pudo trabajar durante dos años en laboratorios europeos de rayos X y cristalografía , durante los cuales trabajó con Louis de Broglie , Marie Curie y Einstein. [7] [20] [21] [22]
Durante una conferencia [23] en la Universidad de Dhaka sobre la teoría de la radiación y la catástrofe ultravioleta , Bose pretendía mostrar a sus estudiantes que la teoría contemporánea era inadecuada, porque predecía resultados que no estaban de acuerdo con los resultados experimentales.
En el proceso de describir esta discrepancia, Bose por primera vez adoptó la posición de que la distribución de Maxwell-Boltzmann no sería cierta para partículas microscópicas, donde las fluctuaciones debidas al principio de incertidumbre de Heisenberg serán significativas. Por lo tanto, destacó la probabilidad de encontrar partículas en el espacio de fases , cada estado con un volumen h 3 , y descartó la posición y el momento distintos de las partículas.
Bose adaptó esta conferencia en un breve artículo llamado "La ley de Planck y la hipótesis de los cuantos de luz" y se lo envió a Albert Einstein con la siguiente carta: [24]
Estimado señor, me he atrevido a enviarle el artículo adjunto para su lectura y opinión. Estoy ansioso por saber qué piensa de él. Verá que he tratado de deducir el coeficiente 8π ν 2 / c 3 en la Ley de Planck independientemente de la electrodinámica clásica, asumiendo únicamente que la región elemental última en el espacio de fases tiene el contenido h 3 . No sé suficiente alemán para traducir el artículo. Si cree que vale la pena publicarlo, le agradeceré que se encargue de que se publique en Zeitschrift für Physik . Aunque soy un completo desconocido para usted, no tengo ninguna duda en hacerle tal pedido, porque todos somos sus alumnos, aunque sólo nos beneficiamos de sus enseñanzas a través de sus escritos. No sé si todavía recuerda que alguien de Calcuta le pidió permiso para traducir sus artículos sobre la relatividad al inglés. Accedió a la solicitud. El libro ya se publicó. Fui yo quien tradujo su artículo sobre la relatividad generalizada.
Einstein estuvo de acuerdo con él, tradujo los artículos de Bose "La ley de Planck y la hipótesis de los cuantos de luz" al alemán y los publicó en Zeitschrift für Physik bajo el nombre de Bose, en 1924. [25]
La interpretación de Bose produjo resultados precisos porque, como los fotones son indistinguibles entre sí, no se puede tratar a dos fotones con la misma energía como si fueran dos fotones identificables distintos. Por analogía, si en un universo alternativo las monedas se comportaran como fotones y otros bosones , la probabilidad de producir dos caras sería de un tercio (cruz-cara = cara-cruz).
La interpretación de Bose se denomina ahora estadística de Bose-Einstein . Este resultado, obtenido por Bose, sentó las bases de la estadística cuántica y, en especial, de la nueva y revolucionaria concepción filosófica de la indistinguibilidad de las partículas, tal como reconocieron Einstein y Dirac. [25] Cuando Einstein se encontró cara a cara con Bose, le preguntó si era consciente de que había inventado un nuevo tipo de estadística, y él respondió con mucha franqueza que no, que no estaba tan familiarizado con la estadística de Boltzmann y que no se había dado cuenta de que estaba haciendo los cálculos de manera diferente. Era igualmente sincero con cualquiera que le preguntara.
Einstein tampoco se dio cuenta al principio de lo radical que era el cambio de Bose, y en su primer artículo después de Bose, se guió, como Bose, por el hecho de que el nuevo método daba la respuesta correcta. Pero después del segundo artículo de Einstein usando el método de Bose en el que Einstein predijo el condensado de Bose-Einstein ( foto de la izquierda ), comenzó a darse cuenta de lo radical que era, y lo comparó con la dualidad onda/partícula, diciendo que algunas partículas no se comportan exactamente como partículas. Bose ya había enviado su artículo a la revista británica Philosophical Magazine , que lo rechazó antes de enviárselo a Einstein. No se sabe por qué fue rechazado. [27]
Einstein adoptó la idea y la extendió a los átomos, lo que condujo a la predicción de la existencia de un fenómeno conocido como condensado de Bose-Einstein , una densa colección de bosones (que son partículas con espín entero , llamadas así por Bose), cuya existencia se demostró experimentalmente en 1995.
Después de su estancia en Europa, Bose regresó a Dacca en 1926. No tenía doctorado y, por lo tanto, según las normas vigentes, no estaría calificado para el puesto de profesor al que aspiraba, pero Einstein lo recomendó. Entonces fue nombrado director del Departamento de Física de la Universidad de Dacca . Continuó orientando y enseñando en la Universidad de Dacca y fue decano de la Facultad de Ciencias hasta 1945.
Bose diseñó él mismo el equipo para un laboratorio de cristalografía de rayos X. Creó laboratorios y bibliotecas para convertir el departamento en un centro de investigación en espectroscopia de rayos X, difracción de rayos X, propiedades magnéticas de la materia, espectroscopia óptica, conexiones inalámbricas y teorías de campos unificados . También publicó una ecuación de estado para gases reales con Meghnad Saha .
Cuando la partición de la India se hizo inminente (1947), regresó a Calcuta (hoy conocida como Kolkata) y enseñó allí hasta 1956. Insistió en que cada estudiante diseñara su propio equipo utilizando materiales locales y técnicos locales. Fue nombrado profesor emérito al jubilarse. [20] [28] [7] Luego se convirtió en vicerrector de la Universidad Visva-Bharati en Santiniketan . Regresó a la Universidad de Calcuta para continuar la investigación en física nuclear y completar trabajos anteriores en química orgánica. En los años siguientes, trabajó en investigación aplicada como la extracción de helio en aguas termales de Bakreshwar . [29]
Además de la física, realizó investigaciones en biotecnología y literatura ( bengalí e inglesa). Realizó estudios de química , geología, zoología , antropología , ingeniería y otras ciencias. Como era bengalí , dedicó un tiempo importante a promover el bengalí como lengua de enseñanza, traduciendo artículos científicos a este idioma y promoviendo el desarrollo de la región. [21] [30] [6]
En 1937, Rabindranath Tagore dedicó su único libro sobre ciencia, Visva–Parichay , a Satyendra Nath Bose. Bose fue honrado con el título de Padma Vibhushan por el Gobierno de la India en 1954. En 1959, fue nombrado Profesor Nacional, el mayor honor del país para un académico, cargo que ocupó durante 15 años. En 1986, el Centro Nacional SN Bose para Ciencias Básicas fue establecido por una ley del Parlamento, Gobierno de la India, en Salt Lake, Calcuta. [31] [32]
Bose se convirtió en asesor del entonces recién formado Consejo de Investigación Científica e Industrial . Fue presidente de la Sociedad India de Física y del Instituto Nacional de Ciencias. Fue elegido presidente general del Congreso de Ciencias de la India . Fue vicepresidente y luego presidente del Instituto Indio de Estadística . En 1958, se convirtió en miembro de la Royal Society . Fue nominado como miembro de Rajya Sabha .
Partha Ghose ha declarado que [7]
El trabajo de Bose se situó en la transición entre la « vieja teoría cuántica » de Planck, Bohr y Einstein y la nueva mecánica cuántica de Schrödinger , Heisenberg , Born , Dirac y otros.
Bose fue nominado por K. Banerjee (1956), DS Kothari (1959), SN Bagchi (1962) y AK Dutta (1962) para el Premio Nobel de Física, por su contribución a la estadística de Bose-Einstein y la teoría del campo unificado . Banerjee, jefe del Departamento de Física de la Universidad de Allahabad , en una carta del 12 de enero de 1956 escribió al Comité Nobel lo siguiente: "(1). Él (Bose) hizo contribuciones muy destacadas a la física al desarrollar la estadística conocida después de su nombre como estadística de Bose. En los últimos años se ha descubierto que esta estadística es de profunda importancia en las clasificaciones de partículas fundamentales y ha contribuido enormemente al desarrollo de la física nuclear . (2). Durante el período de 1953 a la fecha, ha hecho una serie de contribuciones muy interesantes de consecuencias de largo alcance sobre el tema de la teoría del campo unitario de Einstein ". El trabajo de Bose fue evaluado por un experto del Comité Nobel, Oskar Klein , quien consideró que su trabajo no era digno de un Premio Nobel. [33] [34] [35]
Los bosones , una clase de partículas subatómicas elementales en la física de partículas, fueron nombrados por Dirac en honor a Satyendra Nath Bose para conmemorar sus contribuciones a la ciencia. [36] [37]
El premio Nobel soviético Lev Landau mantuvo una lista de nombres de físicos que clasificó en una escala logarítmica de productividad que iba del 1 al 5. Albert Einstein ocupó el puesto 0,5. Landau otorgó un puesto 1 a Bose junto con los padres fundadores de la mecánica cuántica , Niels Bohr , Werner Heisenberg , Paul Dirac y Erwin Schrödinger , y otros. Landau se clasificó a sí mismo con un 2,5, pero más tarde ascendió a un 2. [38] [39]
Aunque se otorgaron siete premios Nobel por investigaciones relacionadas con los conceptos de SN Bose sobre el bosón , la estadística de Bose-Einstein y el condensado de Bose-Einstein , el propio Bose no recibió un premio Nobel.
En su libro The Scientific Edge , el físico Jayant Narlikar observó:
El trabajo de SN Bose sobre estadística de partículas (c. 1922), que aclaró el comportamiento de los fotones (las partículas de luz en un recinto) y abrió la puerta a nuevas ideas sobre estadística de microsistemas que obedecen las reglas de la teoría cuántica, fue uno de los diez principales logros de la ciencia india del siglo XX y podría considerarse en la clase del Premio Nobel. [40]
Cuando al propio Bose le hicieron una vez esa pregunta, respondió: "He recibido todo el reconocimiento que merezco". [41]
Uno de los principales edificios académicos de la Universidad de Rajshahi , el edificio de ciencias número 1, lleva su nombre.
El Google Doodle del 4 de junio de 2022 presentó a Bose, en el 98.° aniversario del envío de su trabajo a Einstein. [42] [43] [44]
Satyendra Nath nació en Calcuta el 1 de enero de 1894, en una familia Kayastha de casta alta con dos generaciones de educación inglesa a sus espaldas.
