Satyendra Nath Bose FRS , MP [1] ( / ˈ b oʊ s / ; [4] [a] 1 de enero de 1894 - 4 de febrero de 1974) fue un físico teórico y matemático indio . Es mejor conocido por su trabajo sobre mecánica cuántica a principios de la década de 1920, en el desarrollo de las bases de la estadística 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 , en 1954, otorgado por el Gobierno de la India . [5] [6] [7]
La clase de partículas que obedecen a la estadística de Bose, los bosones , recibió el nombre de Bose por Paul Dirac . [8] [9]
Un erudito , tenía una amplia gama de intereses en diversos campos, incluyendo física , matemáticas , química , biología , mineralogía , filosofía , artes , literatura y música . Formó parte de muchos comités de investigación y desarrollo en la India después de la independencia. [10]
Bose nació en Calcuta (ahora Calcuta), el mayor de siete hijos de una familia bengalí Kayastha [11] . Era el único hijo varón, seguido de seis hermanas. Su hogar ancestral estaba en el pueblo Bara Jagulia, en el distrito de Nadia , en la Presidencia de Bengala . Sus estudios comenzaron a los cinco años, cerca de su casa. Cuando su familia se mudó a Goabagan, fue admitido en la New Indian School. En su último año de escuela, fue admitido en la escuela hindú . Aprobó su examen de ingreso ( matriculación ) en 1909 y ocupó el quinto lugar en el orden de mérito. Luego se unió al curso intermedio de ciencias en el Presidency College de Calcuta , donde sus profesores incluían a Jagadish Chandra Bose , Sarada Prasanna Das y Prafulla Chandra Ray .
Bose recibió una Licenciatura en Matemáticas Mixtas del Presidency College , ocupando el primer lugar en 1913. Luego se unió al recién formado Science College de Sir Ashutosh Mukherjee, donde nuevamente obtuvo el primer lugar 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 ha sido 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 en 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 conocía bien varios idiomas como el bengalí , inglés, francés, alemán y sánscrito , así como la poesía de Lord Tennyson , Rabindranath Tagore y Kalidasa . Sabía tocar el esraj , un instrumento indio similar a un violín. [15] Participó activamente en la dirección de escuelas nocturnas que llegaron a ser conocidas como el Instituto de Hombres Trabajadores. [7] [16]
Bose asistió a la Escuela Hindú en Calcuta , y más tarde 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 aspirar alto en la vida. De 1916 a 1921, fue profesor en el departamento de física de la Facultad de Ciencias Rajabazar de la Universidad de Calcuta . Junto con Saha, Bose preparó el primer libro en inglés basado en traducciones al alemán y francés de artículos originales sobre la relatividad general y especial de Einstein en 1919.
En 1921, Satyendra Nath Bose se incorporó como lector 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 impartir cursos avanzados para maestrías y licenciaturas con honores 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 desde 1918 en adelante. En 1924, mientras era lector en el Departamento de Física de la Universidad de Dhaka , Bose escribió un artículo en el que derivaba 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 en 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 . Gracias a este reconocimiento, Bose pudo trabajar durante dos años en laboratorios europeos de cristalografía y rayos X , durante los cuales trabajó con Louis de Broglie , Marie Curie y Einstein. [7] [20] [21] [22]
Mientras presentaba 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.
Al describir esta discrepancia, Bose adoptó por primera vez 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 serían significativas. Así, destacó la probabilidad de encontrar partículas en el espacio de fases , cada estado teniendo volumen h 3 , y descartando la posición distinta y el momento 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]
Respetado señor, me he atrevido a enviarle el artículo adjunto para su lectura y opinión. Estoy ansioso por saber qué piensas al respecto. 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 publicar el artículo, le agradeceré que disponga su publicación en Zeitschrift für Physik . Aunque soy un completo desconocido para usted, no dudo en hacer tal petición. Porque todos somos tus alumnos aunque sólo nos beneficiemos de tus enseñanzas a través de tus escritos. No sé si aún recuerda que alguien de Calcuta le pidió permiso para traducir sus artículos sobre la Relatividad al inglés. Usted accedió a la solicitud. Desde entonces, el libro ha sido publicado. Yo fui 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 razón por la que la interpretación de Bose produjo resultados precisos fue que, dado que los fotones son indistinguibles entre sí, no se puede tratar a dos fotones que tengan la misma energía como si fueran dos fotones distintos e identificables. Por analogía, si, en un universo alternativo, las monedas se comportaran como fotones y otros bosones , la probabilidad de producir dos caras sería de hecho un tercio (cola-cara = cara-cola).
La interpretación de Bose ahora se llama estadística de Bose-Einstein . Este resultado obtenido por Bose sentó las bases de la estadística cuántica , y especialmente de la nueva y revolucionaria concepción filosófica de la indistinguibilidad de las partículas, como reconocieron Einstein y Dirac. [25] Cuando Einstein se encontró con Bose cara a cara, le preguntó si había sido consciente de que había inventado un nuevo tipo de estadística, y él muy sinceramente dijo que no, que no estaba tan familiarizado con las estadísticas de Boltzmann . y no se dio cuenta de que estaba haciendo los cálculos de manera diferente. Fue igualmente sincero con cualquiera que le preguntara.
Einstein tampoco se dio cuenta al principio de lo radical que era la salida 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 utilizando el método de Bose en el que Einstein predijo el condensado de Bose-Einstein ( en la foto de la izquierda ), comenzó a darse cuenta de cuán radical era y lo comparó con la dualidad onda/partícula, diciendo que algunas partículas no se comportaban bien. exactamente como partículas. Bose ya había enviado su artículo al British Journal 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. Esto llevó a la predicción de la existencia de un fenómeno que se conoció como condensado de Bose-Einstein , una densa colección de bosones (que son partículas con espín entero , que llevan el nombre de Bose), cuya existencia se demostró mediante un experimento en 1995.
Después de su estancia en Europa, Bose regresó a Dhaka en 1926. No tenía un doctorado, por lo que normalmente, según las regulaciones vigentes, no estaría calificado para el puesto de profesor que solicitaba, pero Einstein lo recomendó. Luego fue nombrado Jefe del Departamento de Física de la Universidad de Dhaka . Continuó guiando y enseñando en la Universidad de Dhaka 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 hacer del departamento un centro de investigación en espectroscopia de rayos X, difracción de rayos X, propiedades magnéticas de la materia, espectroscopia óptica, teorías inalámbricas y de campo unificado . 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 (ahora conocida como Calcuta) y enseñó allí hasta 1956. Insistió en que cada estudiante diseñara su propio equipo utilizando materiales y técnicos locales. Fue nombrado profesor emérito tras su jubilación. [20] [28] [7] Luego se convirtió en vicerrector de la Universidad Visva-Bharati en Santiniketan . Regresó a la Universidad de Calcuta para continuar sus investigaciones en física nuclear y completar trabajos anteriores en química orgánica. En los años siguientes trabajó en investigaciones aplicadas como la extracción de helio en aguas termales de Bakreshwar . [29]
Además de física, realizó investigaciones en biotecnología y literatura ( bengalí e inglés). Realizó estudios de química , geología, zoología , antropología , ingeniería y otras ciencias. Siendo bengalí , dedicó mucho tiempo a promover el bengalí como lengua de enseñanza, traducir artículos científicos y promover 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 indio en 1954. En 1959, fue nombrado Profesor Nacional, el más alto honor en el país para un académico, cargo que ocupó durante 15 años. En 1986, el Centro Nacional SN Bose de 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 de Estadística de la India . 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 del Nobel lo siguiente: "(1). Él (Bose) hizo contribuciones muy destacadas a la física desarrollando las estadísticas conocidas por su nombre. como estadística de Bose. En los últimos años se ha descubierto que esta estadística es de profunda importancia en la clasificación de partículas fundamentales y ha contribuido inmensamente al desarrollo de la física nuclear . (2). Durante el período comprendido entre 1953 y la fecha, ha realizado una serie de de contribuciones muy interesantes y 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]
Aunque se otorgaron siete premios Nobel por investigaciones relacionadas con los conceptos de bosón de SN Bose , 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 Los diez principales logros de la ciencia india del siglo XX y podrían ser considerados en la promoción del Premio Nobel. [38]
Cuando al propio Bose le hicieron esa pregunta una vez, respondió: "Tengo todo el reconocimiento que merezco", probablemente porque en los ámbitos de la ciencia al que pertenecía, lo importante no es un Nobel, sino si el nombre de uno perdurará. en los debates científicos de las próximas décadas. [39]
Uno de los principales edificios académicos de la Universidad de Rajshahi , el edificio de ciencias número uno, lleva su nombre.
El Doodle de Google del 4 de junio de 2022 presentó a Bose, en el 98.º aniversario del envío de su trabajo a Einstein. [40] [41] [42]
Satyendra Nath nació en Calcuta el primero de enero de 1894, en una familia Kayastha de casta alta, con dos generaciones de educación inglesa a sus espaldas.
