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Sir Jagadish Chandra Bose war ein Biologe, Physiker, Botaniker und ein früher Schriftsteller von Science Fiction. Er war Pionier in der Erforschung von Radio- und Mikrowellen-Optik, leistete bedeutende Beiträge zur Pflanzenwissenschaft und legte die Grundlagen der experimentellen Wissenschaft auf dem indischen Subkontinent. IEEE benannte ihn einen der Väter der Radiowissenschaft. Bose gilt als der Vater der bengalischen Science Fiction und erfand auch das Crescograph, ein Gerät zur Messung des Pflanzenwachstums. Ein Krater auf dem Mond wurde ihm zu Ehren benannt. Er gründete das Bose Institute, ein führendes Forschungsinstitut Indiens und auch eines der ältesten. Das 1917 gegründete Institut war das erste interdisziplinäre Forschungszentrum in Asien. Er war vom Beginn bis zu seinem Tod Direktor des Bose Institute.
Bose wurde in Munshiganj, Bengal Presidency, während der britischen Herrschaft über Indien, jetzt in Bangladesch geboren, und absolvierte das St. Xavier's College, Calcutta, jetzt Kolkata, Westbengalen, Indien. Er ging zur University of London, England, um Medizin zu studieren, konnte aber wegen gesundheitlicher Probleme keine medizinischen Studien verfolgen. Stattdessen führte er seine Forschung mit dem Nobelpreisträger Lord Rayleigh in Cambridge durch und kehrte nach Indien zurück. Er trat dem Presidency College der University of Calcutta als Professor für Physik bei. Dort führte Bose trotz rassistischer Diskriminierung und fehlender Finanzierung und Ausrüstung seine wissenschaftliche Forschung durch. Er machte bemerkenswerte Fortschritte in seiner Forschung zur ferngesteuerten drahtlosen Signalisierung und war der erste, der Halbleiterkontakte zur Detektion von Radiosignalen verwendete. Anstatt jedoch zu versuchen, kommerziellen Vorteil aus dieser Erfindung zu ziehen, machte Bose seine Erfindungen öffentlich, um anderen zu ermöglichen, seine Forschung weiterzuentwickeln.
Bose machte anschließend eine Reihe von PionierEntdeckungen in der Pflanzenphysiologie. Er nutzte seine eigene Erfindung, das Crescograph, um die Pflanzenreaktion auf verschiedene Reize zu messen, und bewies damit wissenschaftlich den Parallelismus zwischen Tier- und Pflanzengeweben. Obwohl Bose unter Druck von Kollegen eine Patentanmeldung für eine seiner Erfindungen einreichte, war sein Einwand gegen jede Form der Patentierung gut bekannt. Um seine Forschung zu unterstützen, konstruierte er automatische Rekorder, die äußerst geringe Bewegungen registrieren konnten; diese Instrumente erbrachten einige bemerkenswerte Ergebnisse, wie das Zittern verletzter Pflanzen, das Bose als eine Empfindungsfähigkeit von Pflanzen interpretierte. Seine Bücher umfassen Response in the Living and Non-Living 1902 und The Nervous Mechanism of Plants 1926. In einer BBC-Umfrage von 2004 wurde Bose zum siebten größten Bengalen aller Zeiten gewählt.
Frühes Leben und Ausbildung
Jagadish Chandra Bose wurde in einer bengalischen Kayastha-Familie in Munsiganj Bikrampur, Bengal Presidency, dem heutigen Bangladesch, am 30. November 1858 geboren, bei Bama Sundari Bose und Bhagawan Chandra Bose. Sein Vater war ein führendes Mitglied der Brahmo Samaj und arbeitete als stellvertretender Magistrat und Assistent des Kommissars in Faridpur, Bardhaman und anderen Orten.
Boses Ausbildung begann in einer Schule in der Muttersprache, da sein Vater glaubte, dass man seine eigene Muttersprache kennen muss, bevor man mit Englisch beginnt, und dass man auch sein eigenes Volk kennen sollte. Bei der Bikrampur-Konferenz 1915 sagte Bose:
Damals war das Senden von Kindern in englische Schulen ein aristokratisches Statussymbol. In der Schule in der Muttersprache, zu der ich geschickt wurde, saß der Sohn des muslimischen Dieners meines Vaters auf meiner rechten Seite, und der Sohn eines Fischers saß auf meiner linken Seite. Sie waren meine Spielkameraden. Ich hörte verzaubert ihren Geschichten von Vögeln, Tieren und Wassertieren zu. Vielleicht erweckten diese Geschichten in meinem Geist ein großes Interesse am Erforschen der Funktionsweise der Natur. Wenn ich von der Schule mit meinen Schulkameraden nach Hause zurückkehrte, begrüßte meine Mutter uns alle und verpflegte uns ohne Unterscheidung. Obwohl sie eine orthodoxe, altmodische Dame war. Es war wegen meiner Kindheitsfreundschaft mit ihnen. Ich realisierte nie, dass es ein „Problem" gab, das für die beiden Gemeinschaften, Hindus und Muslime, gemeinsam war.
Bose trat 1869 in die Hare School ein und dann in die St. Xavier's School in Kolkata. 1875 bestand er die Aufnahmeprüfung, die der Schulabschluss der University of Calcutta entsprach, und wurde zum St. Xavier's College, Calcutta, zugelassen. Am St. Xavier's kam Bose mit dem Jesuiten-Pater Eugene Lafont in Kontakt, der eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung seines Interesses an den Naturwissenschaften spielte. Er erhielt 1879 einen BA von der University of Calcutta.
Bose wollte nach England gehen, um sich für den Indian Civil Service zu bewerben. Sein Vater jedoch, selbst ein Beamter, stoppte den Plan. Er wünschte sich, dass sein Sohn ein Gelehrter sein würde, der „niemanden außer sich selbst regieren würde". Bose ging nach England, um Medizin an der University of London zu studieren. Er musste sich jedoch wegen schlechter Gesundheit zurückziehen. Der Geruch in den Präpariersälen soll auch seine Krankheit verschärft haben.
Auf Empfehlung von Anandamohan Bose, seinem Schwager, Ehemann der Schwester, und dem ersten indischen Wrangler, erhielt er die Aufnahme am Christ's College, Cambridge, um Naturwissenschaften zu studieren. Er erhielt einen BA Natural Sciences Tripos von der University of Cambridge und einen BSc vom University College London, angegliedert unter der University of London, 1884, und einen DSc vom University College London, University of London, 1896. Unter Boses Lehrern in Cambridge waren Lord Rayleigh, Michael Foster, James Dewar, Francis Darwin, Francis Balfour und Sidney Vines. Zu der Zeit, als Bose Student in Cambridge war, war Prafulla Chandra Roy Student in Edinburgh. Sie trafen sich in London und wurden enge Freunde. Später heiratete er Abala Bose, die renommierte Feministin und Sozialarbeiterin.
Einer der wichtigen Einflüsse auf Bose war Sister Nivedita, die ihn unterstützte, indem sie finanzielle Unterstützung organisierte und seine Manuskripte redigierte; sie sorgte dafür, dass Bose seine Arbeit weiterführen und teilen konnte.
Radioforschung
Der schottische theoretische Physiker James Clerk Maxwell sagte mathematisch die Existenz von elektromagnetischer Strahlung verschiedener Wellenlängen voraus, starb aber 1879, bevor seine Vorhersage experimentell überprüft wurde. Zwischen 1886 und 1888 veröffentlichte der deutsche Physiker Heinrich Hertz die Ergebnisse seiner Experimente zum Elektromagnetismus, die die Existenz elektromagnetischer Wellen im freien Raum zeigten. Später führte der britische Physiker Oliver Lodge, der auch Elektromagnetismus erforscht hatte, im August 1894 nach Hertz' Tod einen Gedenkervortrag über die quasi-optische Natur der „Hertzschen Wellen" – Radiowellen – und demonstrierte ihre Ähnlichkeit mit Licht und Sehen, einschließlich Reflexion und Übertragung auf Entfernungen bis zu 50 Metern. Lodges Arbeit wurde in Buchform veröffentlicht und zog die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern in verschiedenen Ländern auf sich, einschließlich Bose in Indien.
Der erste bemerkenswerte Aspekt von Boses Folgeforschung zu Mikrowellen war, dass er die Wellen auf die Millimeter-Ebene reduzierte – etwa 5 mm Wellenlänge. Er erkannte die Nachteile langer Wellen beim Studium ihrer lichtähnlichen Eigenschaften.
Bei einer öffentlichen Demonstration im November 1894 oder 1895 in der Town Hall von Kolkata zündete Bose Schießpulver an und läutete eine Glocke aus der Ferne mit Mikrowellen im Millimeterwellenbereich. Generalleutnant Sir William Mackenzie war Zeuge von Boses Demonstration in der Kolkata Town Hall. Bose schrieb in einem bengalischen Essay, Adrisya Alok Unsichtbares Licht, „Das unsichtbare Licht kann leicht durch Ziegelwände, Gebäude usw. dringen. Daher können Nachrichten durch Mittel darin ohne die Vermittlung von Drähten übertragen werden."
Boses erste wissenschaftliche Arbeit, „On polarisation of electric rays by double-refracting crystals", wurde im Mai 1895 der Asiatic Society of Bengal mitgeteilt, weniger als ein Jahr nach Lodges Arbeit. Seine zweite Arbeit wurde im Oktober 1895 von Lord Rayleigh der Royal Society of London mitgeteilt. Im Dezember 1895 veröffentlichte die Londoner Zeitschrift Electrician Vol. 36 Boses Arbeit, „On a new electro-polariscope". Damals wurde das Wort Kohärer, geprägt von Lodge, in der englischsprachigen Welt für Hertzsche Welllenempfänger oder Detektoren verwendet. Der Electrician kommentierte schnell Boses Kohärer. Dezember 1895. The Englishman 18. Januar 1896 zitierte aus dem Electrician und kommentierte wie folgt:
Sollte Professor Bose bei der Verbesserung und Patentierung seines „Kohärers" erfolgreich sein, könnten wir mit der Zeit sehen, wie das gesamte System der Küstenbeleuchtung in der ganzen navigierbaren Welt von einem bengalischen Wissenschaftler revolutioniert wird, der isoliert in unserem Presidency College Laboratory arbeitet.
Bose plante, seinen Kohärer „zu verbessern", dachte aber nie ans Patentieren.
Bose war 1896 auf Vortragsreise in London und traf den italienischen Erfinder Guglielmo Marconi, der seit über einem Jahr an einem Radiowellen-Funktelegrafie-System arbeitete und versuchte, es dem britischen Postdienst zu verkaufen. In einem Interview drückte Bose seine Desinteresse an kommerzieller Telegraphie aus und schlug vor, dass andere seine Forschungsarbeit nutzten. 1899 kündigte Bose die Entwicklung eines „Kohärers aus Eisen-Quecksilber-Eisen mit Telefondetektor" in einem auf der Royal Society, London, präsentierten Papier an.
Platz in der Funkentwicklung
Boses Arbeit in Radio-Mikrowellen-Optik war speziell darauf ausgerichtet, die Natur des Phänomens zu untersuchen, und war kein Versuch, Radio in ein Kommunikationsmedium zu entwickeln. Seine Experimente fanden während desselben Zeitraums statt – von Ende 1894 an – als Guglielmo Marconi Durchbrüche bei einem speziell für drahtlose Telegraphie entwickelten Funktelefonsystem erzielte und andere praktische Anwendungen für Radiowellen fanden, wie der russische Physiker Alexander Stepanovich Popov, ein auf Lodges Experiment inspiriertes Radiowellen-basiertes Blitzschutzgerät. Obwohl Boses Arbeit nicht mit Kommunikation zusammenhängt, hatte er wahrscheinlich – wie Lodge und andere Laborexperimentatoren – einen Einfluss auf andere Erfinder, die versuchten, Radio als Kommunikationsmedium zu entwickeln. Bose war nicht daran interessiert, seine Arbeit zu patentieren, und offenbarte offen die Funktionsweise seines Galenakristall-Detektors in seinen Vorträgen. Ein Freund in den USA überredete ihn, ein US-Patent für seinen Detektor zu nehmen, aber er verfolgte dies nicht aktiv und ließ es verfallen."
Bose war der erste, der eine Halbleiterverbindung zur Detektion von Radiowellen nutzte, und er erfand verschiedene heute alltägliche Mikrowellenkomponenten. 1954 gaben Pearson und Brattain Bose die Priorität für die Verwendung eines halbleitenden Kristalls als Detektor von Radiowellen. Tatsächlich war weitere Arbeit bei Millimeterwellenlängen für die folgenden 50 Jahre fast nicht vorhanden. 1897 beschrieb Bose der Royal Institution in London seine in Kolkata bei Millimeterwellenlängen durchgeführte Forschung. Er nutzte Wellenleiter, Hornstrahler, dielektrische Linsen, verschiedene Polarisierungsvorrichtungen und sogar Halbleiter bei Frequenzen bis zu 60 GHz. Viel seiner ursprünglichen Ausrüstung existiert noch, besonders am Bose Institute in Kolkata. Ein 1,3 mm Mehrstrahl-Empfänger, der nun am NRAO 12 Meter Teleskop in Arizona, USA, verwendet wird, enthält Konzepte aus seinen ursprünglichen Papieren von 1897.
Sir Nevill Mott, Nobelpreisträger 1977 für seine eigenen Beiträge zur Festkörperelektronik, bemerkte, dass „J.C. Bose seiner Zeit mindestens 60 Jahre voraus war. Tatsächlich hatte er die Existenz von P-Typ und N-Typ Halbleitern vorausgeahnt."
Pflanzenforschung
Bose führte die meisten seiner Studien in der Pflanzenforschung an Mimosa pudica und Desmodium gyrans Pflanzen durch. Sein Hauptbeitrag auf dem Gebiet der Biophysik war der Nachweis der elektrischen Natur der Leitung verschiedener Reize – z. B. Wunden, Chemikalien – in Pflanzen, die früher als chemischen Ursprungs angesehen wurden. Um die heliotropischen Bewegungen von Pflanzen – die Bewegung einer Pflanze zu einer Lichtquelle – zu verstehen, erfand Bose einen Torsionsrekorder. Er fand heraus, dass Licht, das auf eine Seite der Sonnenblume appliziert wurde, Turbot auf der gegenüberliegenden Seite zu erhöhen verursachte. Diese Ansprüche wurden später experimentell bewiesen. Er war auch der erste, der die Wirkung von Mikrowellen in Pflanzengeweben und entsprechende Veränderungen des Zellmembranpotentials studierte. Er erforschte den Mechanismus der Jahreszeitauswirkung auf Pflanzen, die Auswirkung chemischer Hemmstoffe auf Pflanzenreize und die Auswirkung von Temperatur.
Studie über Metallermüdung und Zellreaktion
Bose führte eine vergleichende Studie der Ermüdungsreaktion verschiedener Metalle und organischer Gewebe in Pflanzen durch. Er unterzog Metalle einer Kombination aus mechanischen, thermischen, chemischen und elektrischen Reizen und notierte die Ähnlichkeiten zwischen Metallen und Zellen. Boses Experimente zeigten eine zyklische Ermüdungsreaktion sowohl in stimulierten Zellen als auch in Metallen, sowie eine charakteristische zyklische Ermüdungs- und Wiederherstellungsreaktion über mehrere Arten von Reizen hinweg sowohl in lebenden Zellen als auch in Metallen.
Bose dokumentierte eine charakteristische elektrische Antwortkurve von Pflanzenzellen auf elektrische Reize sowie die Abnahme und schließliche Abwesenheit dieser Reaktion in Pflanzen, die mit Narkosemitteln oder Gift behandelt wurden. Die Reaktion fehlte auch in Zink, das mit Oxalsäure behandelt wurde. Er notierte eine Ähnlichkeit in der Verringerung der Elastizität zwischen gekühlten Metalldrahten und organischen Zellen, wie wir
