Vous ne savez pas qui il était ? La moitié des particules de l'univers lui obéissent !
Satyendra Nath Bose était un mathématicien et physicien indien spécialisé dans la physique théorique. Il est surtout connu pour ses travaux sur la mécanique quantique au début des années 1920, sa collaboration avec Albert Einstein pour développer les fondations de la statistique de Bose-Einstein et la théorie du condensat de Bose-Einstein. Membre de la Royal Society, il a reçu le Padma Vibhushan, la deuxième plus haute distinction civile de l'Inde, en 1954 du gouvernement indien.
La classe de particules qui obéit à la statistique de Bose-Einstein, les bosons, a été nommée d'après Bose par Paul Dirac.
Polymathe, il avait un large éventail d'intérêts dans des domaines variés incluant la physique, les mathématiques, la chimie, la biologie, la minéralogie, la philosophie, les arts, la littérature et la musique. Il a siégé dans plusieurs comités de recherche et développement en Inde souveraine.
Débuts de la vie
Bose est né à Calcutta, maintenant Kolkata, l'aîné de sept enfants dans une famille bengali Kayastha. Il était le seul fils, avec six sœurs après lui. Sa maison ancestrale était dans le village Bara Jagulia, dans le district de Nadia à cette époque, dans la présidence du Bengale. Sa scolarité a commencé à l'âge de cinq ans, près de son domicile. Quand sa famille a déménagé à Goabagan, il a été admis à la New Indian School. En dernière année d'école, il a été admis à la Hindu School. Il a réussi son examen d'entrée au baccalauréat en 1909 et s'est classé cinquième au classement des mérites. Il a ensuite suivi un cours de sciences intermédiaires au Presidency College, Calcutta, où ses professeurs comprenaient Jagadish Chandra Bose, Sarada Prasanna Das et Prafulla Chandra Ray. Bose a choisi les mathématiques appliquées mixtes pour son BSc et a réussi les examens en se classant premier en 1913. Il a ensuite rejoint la Science College nouvellement formée de Sir Ashutosh Mukherjee, où il s'est à nouveau classé premier à l'examen MSc de mathématiques mixtes en 1915. Ses notes à l'examen MSc ont établi un nouveau record dans les annales de l'Université de Calcutta, qui n'a pas encore été surpassé.
Après avoir terminé son MSc, Bose a rejoint la Science College, Université de Calcutta en tant que chercheur en 1916 et a commencé ses études sur la théorie de la relativité. C'était une époque passionnante dans l'histoire du progrès scientifique. La théorie quantique venait d'apparaître à l'horizon et d'importants résultats ont commencé à affluer.
Son père, Surendranath Bose, travaillait dans le département d'ingénierie de la East Indian Railway Company. En 1914, à l'âge de 20 ans, Satyendra Nath Bose a épousé Ushabati Ghosh, la fille de 11 ans d'un prominent médecin de Calcutta. Ils avaient neuf enfants, dont deux sont morts dans la petite enfance. Quand il est mort en 1974, il a laissé derrière lui sa femme, deux fils et cinq filles.
En tant que polyglotte, Bose maîtrisait bien plusieurs langues telles que le bengali, l'anglais, le français, l'allemand et le sanskrit, ainsi que la poésie de Lord Tennyson, Rabindranath Tagore et Kalidasa. Il pouvait jouer de l'esraj, un instrument de musique indien similaire à un violon. Il s'est activement impliqué dans la gestion d'écoles du soir qui sont devenues connues sous le nom de Working Men's Institute.
Carrière de recherche
Bose a fréquenté la Hindu School à Calcutta, puis le Presidency College, également à Calcutta, obtenant les meilleures notes dans chaque institution, tandis que son condisciple et futur astrophysicien Meghnad Saha arrivait deuxième. Il s'est mis en contact avec des professeurs tels que Jagadish Chandra Bose, Prafulla Chandra Ray et Naman Sharma qui l'ont inspiré pour viser haut dans la vie. De 1916 à 1921, il a été conférencier au département de physique du Rajabazar Science College sous l'Université de Calcutta. Avec Saha, Bose a préparé le premier livre en anglais basé sur les traductions allemandes et françaises des articles originaux sur la relativité restreinte et générale d'Einstein en 1919. En 1921, il a rejoint le poste de Reader du département de Physique de la toute nouvelle Université de Dhaka dans le Bangladesh actuel. Bose a mis en place des départements entièrement nouveaux, y compris des laboratoires, pour enseigner des cours avancés pour le MSc et le BSc avec distinction et a enseigné la thermodynamique ainsi que la théorie de l'électromagnétisme de James Clerk Maxwell.
Satyendra Nath Bose, avec Saha, a présenté plusieurs articles en physique théorique et en mathématiques pures à partir de 1918. En 1924, tout en travaillant comme Reader Professeur sans chaire au département de Physique de l'Université de Dhaka, Bose a écrit un article dérivant la loi du rayonnement quantique de Planck sans aucune référence à la physique classique en utilisant une façon nouvelle de compter les états avec des particules identiques. Cet article a été fondateur dans la création du domaine très important de la statistique quantique. Bien qu'il n'ait pas été accepté immédiatement pour publication, il a envoyé l'article directement à Albert Einstein en Allemagne. Einstein, reconnaissant l'importance de l'article, l'a traduit en allemand lui-même et l'a soumis au nom de Bose au prestigieux Zeitschrift für Physik. Grâce à cette reconnaissance, Bose a pu travailler pendant deux ans dans des laboratoires européens de rayons X et de cristallographie, au cours desquels il a travaillé avec Louis de Broglie, Marie Curie et Einstein.
Statistique de Bose-Einstein
Lors de la présentation d'une conférence à l'Université de Dhaka sur la théorie du rayonnement et la catastrophe ultraviolette, Bose avait l'intention de montrer à ses étudiants que la théorie contemporaine était inadéquate, car elle prédisait des résultats non en accord avec les résultats expérimentaux.
En décrivant cette divergence, Bose a pour la première fois pris la position que la distribution de Maxwell-Boltzmann ne serait pas vraie pour les particules microscopiques, où les fluctuations dues au principe d'incertitude de Heisenberg seraient significatives. Ainsi, il a souligné la probabilité de trouver des particules dans l'espace des phases, chaque état ayant un volume h3, et en abandonnant la position et l'impulsion distinctes des particules.
Bose a adapté cette conférence en un court article intitulé « Loi de Planck et hypothèse des quanta de lumière » et l'a envoyé à Albert Einstein avec la lettre suivante :
Monsieur respecté, j'ai osé vous envoyer l'article ci-joint pour votre examen et opinion. Je suis impatient de savoir ce que vous en pensez. Vous verrez que j'ai essayé de déduire le coefficient 8π ν2/c3 dans la loi de Planck indépendamment de l'électrodynamique classique, en supposant seulement que la région élémentaire finale dans l'espace des phases a le contenu h3. Je ne sais pas assez l'allemand pour traduire l'article. Si vous pensez que l'article vaut la peine d'être publié, je vous serai reconnaissant si vous arrangiez sa publication dans Zeitschrift für Physik. Bien que complètement étranger à vous, je n'hésite pas à faire une telle demande. Parce que nous sommes tous vos élèves, en profitant seulement de vos enseignements par vos écrits. Je ne sais pas si vous vous souvenez encore que quelqu'un de Calcutta a demandé votre permission pour traduire vos articles sur la Relativité en anglais. Vous avez accepté la demande. Le livre a depuis été publié. J'étais celui qui a traduit votre article sur la Relativité Généralisée.
Einstein a été d'accord avec lui, a traduit l'article de Bose « Loi de Planck et hypothèse des quanta de lumière » en allemand, et l'a fait publier dans Zeitschrift für Physik sous le nom de Bose, en 1924.
Résultats possibles du lancer de deux pièces Deux face Deux pile Un de chaque 1 Il y a trois résultats. Quelle est la probabilité de produire deux face ? Probabilités des résultats Pièce 1 Face Pile Pièce 2 Face FF FP Pile PF PP 2 Puisque les pièces sont distinctes, il y a deux résultats qui produisent une face et une pile. La probabilité de deux face est un quart.
La raison pour laquelle l'interprétation de Bose a produit des résultats précis est que puisque les photons sont indistinguables les uns des autres, on ne peut pas traiter deux photons ayant une énergie égale comme étant deux photons distincts identifiables. Par analogie, si dans un univers alternatif les pièces devaient se comporter comme des photons et d'autres bosons, la probabilité de produire deux face serait en effet un tiers pile-face = face-pile.
L'interprétation de Bose est maintenant appelée statistique de Bose-Einstein. Ce résultat dérivé par Bose a jeté les fondations de la statistique quantique, et en particulier la nouvelle conception philosophique révolutionnaire de l'indiscernabilité des particules, tel qu'reconnu par Einstein et Dirac. Quand Einstein a rencontré Bose en personne, il lui a demandé s'il avait été conscient qu'il avait inventé un nouveau type de statistique, et il a très candidement dit que non, il n'était pas aussi familier avec les statistiques de Boltzmann et n'a pas réalisé qu'il faisait les calculs différemment. Il était tout aussi candide avec quiconque lui demandait.
Condensat de Bose-Einstein
Einstein non plus ne s'est pas d'abord rendu compte à quel point l'écart de Bose était radical, et dans son premier article après Bose, il a été guidé, comme Bose, par le fait que la nouvelle méthode donnait la bonne réponse. Mais après le deuxième article d'Einstein utilisant la méthode de Bose dans lequel Einstein a prédit le condensat de Bose-Einstein illustré à gauche, il a commencé à réaliser à quel point c'était radical, et il l'a comparé à la dualité onde/particule, disant que certaines particules ne se comportaient pas exactement comme des particules. Bose avait déjà soumis son article au British Journal Philosophical Magazine, qui l'a rejeté, avant de l'envoyer à Einstein. On ne sait pas pourquoi il a été rejeté.
Einstein a adopté l'idée et l'a étendue aux atomes. Cela a conduit à la prédiction de l'existence de phénomènes qui sont devenus connus sous le nom de condensat de Bose-Einstein, une collection dense de bosons qui sont des particules avec un spin entier, nommées d'après Bose, qui a été démontré d'exister par expérience en 1995.
Dhaka
Après son séjour en Europe, Bose est revenu à Dhaka en 1926. Il n'avait pas de doctorat, et donc ordinairement, selon la réglementation en vigueur, il ne serait pas qualifié pour le poste de Professeur pour lequel il a posé sa candidature, mais Einstein l'a recommandé. Il a ensuite été nommé chef du département de Physique de l'Université de Dhaka. Il a continué à guider et enseigner à l'Université de Dhaka.
Bose a conçu lui-même du matériel pour un laboratoire de cristallographie aux rayons X. Il a mis en place des laboratoires et des bibliothèques pour faire du département un centre de recherche en spectroscopie des rayons X, diffraction des rayons X, propriétés magnétiques de la matière, spectroscopie optique, sans fil et théories du champ unifié. Il a également publié une équation d'état pour les vrais gaz avec Meghnad Saha. Il a également été doyen de la Faculté des sciences à l'Université de Dhaka jusqu'en 1945.
Calcutta
Quand la partition de l'Inde est devenue imminente en 1947, il est retourné à Calcutta et a enseigné là jusqu'en 1956. Il insistait pour que chaque étudiant conçoive son propre équipement en utilisant des matériaux locaux et des techniciens locaux. Il a été nommé professeur émérite à sa retraite. Il est ensuite devenu vice-chancelier de l'Université Visva-Bharati à Santiniketan. Il est retourné à l'Université de Calcutta pour continuer la recherche en physique nucléaire et compléter les travaux antérieurs en chimie organique. Au cours des années suivantes, il a travaillé dans la recherche appliquée telle que l'extraction d'hélium dans les sources chaudes de Bakreshwar.
Autres domaines
En dehors de la physique, il a mené quelques recherches en biotechnologie et littérature bengali et anglaise. Il a approfondi l'étude de la chimie, la géologie, la zoologie, l'anthropologie, l'ingénierie et d'autres sciences. Étant bengali, il a consacré beaucoup de temps à promouvoir le bengali comme langue d'enseignement, traduisant des articles scientifiques en celui-ci et promouvant le développement de la région.
Distinctions
En 1937, Rabindranath Tagore a dédié son seul livre sur la science, Visva-Parichay, à Satyendra Nath Bose. Bose a été honoré du titre de Padma Vibhushan par le gouvernement indien en 1954. En 1959, il a été nommé Professeur National, la plus haute distinction du pays pour un savant, poste qu'il a occupé pendant 15 ans. En 1986, le S.N. Bose National Centre for Basic Sciences a été établi par une loi du Parlement, Gouvernement de l'Inde, à Salt Lake, Calcutta.
Bose est devenu conseiller au Conseil fraîchement formé de la Recherche Scientifique et Industrielle. Il a été président de la Société de Physique Indienne et de l'Institut National de la Science. Il a été élu président général du Congrès Scientifique Indien. Il a été Vice-Président puis Président de l'Institut Statistique Indien. En 1958, il est devenu membre de la Royal Society. Il a été nommé membre du Rajya Sabha.
Partha Ghose a déclaré que
Nomination au Prix Nobel
S.N. Bose a été nominé par K. Banerji en 1956, D.S. Kothari en 1959, S.N. Bagchi en 1962 et A.K. Dutta en 1962 pour le Prix Nobel de Physique, pour sa contribution à la statistique de Bose-Einstein et la théorie du champ unifié. Par exemple, Kedareswar Banerjee, chef du département de Physique, Université d'Allahabad, dans une lettre du 12 janvier 1956 adressée au Comité Nobel écrivait ainsi : « 1. Il Bose a apporté des contributions très remarquables à la Physique en développant la statistique connue après son nom comme la statistique de Bose. Ces dernières années, cette statistique se trouve être
