¿No sabes quién era? ¡La mitad de las partículas del universo le obedecen!
Satyendra Nath Bose fue un matemático y físico indio especializado en física teórica. Es mejor conocido por su trabajo en mecánica cuántica a principios de la década de 1920, su colaboración con Albert Einstein en el desarrollo de la base para la estadística de Bose-Einstein y la teoría del condensado de Bose-Einstein. Miembro de la Royal Society, fue galardonado con el segundo premio civil más alto de India, el Padma Vibhushan en 1954 por el Gobierno de India.
La clase de partículas que obedecen la estadística de Bose-Einstein, los bosones, fue nombrada así en honor a Bose por Paul Dirac.
Polímata, tenía una amplia gama de intereses en diversos campos incluyendo física, matemáticas, química, biología, mineralogía, filosofía, artes, literatura y música. Sirvió en muchos comités de investigación y desarrollo en la India soberana.
Primeros años
Bose nació en Calcuta, ahora Kolkata, el mayor de siete hijos en una familia Kayastha bengalí. Era el único hijo, con seis hermanas después de él. Su casa ancestral estaba en el pueblo Bara Jagulia, en el entonces distrito de Nadia, en la Presidencia de Bengala. Su escolaridad comenzó a los cinco años, cerca de su hogar. Cuando su familia se mudó a Goabagan, fue admitido en la New Indian School. En el último año de escuela, fue admitido en la Hindu School. Aprobó su examen de entrada de matrícula en 1909 y ocupó el quinto lugar en orden de mérito. Luego se inscribió en el curso de ciencias intermedias en el Presidency College, Calcuta, donde sus maestros incluían a Jagadish Chandra Bose, Sarada Prasanna Das y Prafulla Chandra Ray. Bose eligió matemáticas aplicadas mixtas para su BSc y aprobó los exámenes ocupando el primer lugar en 1913. Luego se unió al recién formado Science College de Sir Ashutosh Mukherjee donde nuevamente ocupó el primer lugar en el examen de matemáticas mixtas MSc en 1915. Sus calificaciones en el examen MSc crearon un nuevo récord en los anales de la Universidad de Calcuta, que aún no ha sido superado.
Después de completar su MSc, Bose se unió al Science College, Universidad de Calcuta como becario de investigación en 1916 e inició sus estudios en la teoría de la relatividad. Fue una era emocionante en la historia del progreso científico. La teoría cuántica había apenas aparecido en el horizonte e importantes resultados habían comenzado a fluir.
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, la hija de 11 años de un destacado médico de Calcuta. Tuvieron nueve hijos, dos de los cuales murieron en la infancia. Cuando murió en 1974, dejó a su esposa, dos hijos y cinco hijas.
Como políglota, Bose dominaba varios idiomas como bengalí, inglés, francés, alemán y sánscrito así como la poesía de Lord Tennyson, Rabindranath Tagore y Kalidasa. Podía tocar el esraj, un instrumento musical indio similar a un violín. Estuvo activamente involucrado en dirigir escuelas nocturnas que se conocieron como el Working Men's Institute.
Carrera de investigación
Bose asistió a la Hindu School en Calcuta y luego asistió al Presidency College, también en Calcuta, obteniendo las calificaciones más altas en cada institución, mientras que su compañero de clase y futuro astrofísico Meghnad Saha ocupó el segundo lugar. Entró en contacto con maestros como Jagadish Chandra Bose, Prafulla Chandra Ray y Naman Sharma quienes le inspiraron a aspirar alto en la vida. De 1916 a 1921, fue profesor en el departamento de física del Rajabazar Science College bajo la Universidad de Calcuta. Junto con Saha, Bose preparó el primer libro en inglés basado en traducciones al alemán y francés de documentos originales sobre la relatividad especial y general de Einstein en 1919. En 1921, se unió como Reader del departamento de Física de la recién fundada Universidad de Dhaka en el actual Bangladesh. Bose estableció departamentos completamente nuevos, incluyendo laboratorios, para enseñar cursos avanzados para MSc y BSc honours y enseñó termodinámica así como la teoría del electromagnetismo de James Clerk Maxwell.
Satyendra Nath Bose, junto con Saha, presentó varios artículos en física teórica y matemáticas puras a partir de 1918. En 1924, mientras trabajaba como Profesor Reader sin cátedra en el Departamento de Física de la Universidad de Dhaka, Bose escribió un artículo derivando 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 campo muy importante de la estadística cuántica. 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 al alemán él mismo y lo presentó en nombre de Bose a la prestigiosa 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 e Einstein.
Estadística de Bose-Einstein
Mientras presentaba una conferencia en la Universidad de Dhaka sobre la teoría de la radiación y la catástrofe ultravioleta, Bose tenía la intención de mostrar a sus estudiantes que la teoría contemporánea era inadecuada, porque predecía resultados no de acuerdo con los resultados experimentales.
En el proceso de describir esta discrepancia, Bose por primera vez tomó la posición de que la distribución de Maxwell-Boltzmann no sería verdadera para partículas microscópicas, donde las fluctuaciones debido al principio de incertidumbre de Heisenberg serían significativas. Por lo tanto, enfatizó la probabilidad de encontrar partículas en el espacio de fase, teniendo cada estado un volumen h3, y descartando 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 lo envió a Albert Einstein con la siguiente carta:
Señor respetado, me he atrevido a enviarle el artículo adjunto para su consideración y opinión. Estoy ansioso por saber qué piensa al respecto. Verá que he intentado deducir el coeficiente 8π ν2/c3 en la ley de Planck independientemente de la electrodinámica clásica, asumiendo solo que la región elemental última en el espacio de fase tiene el contenido h3. No sé suficiente alemán para traducir el artículo. Si piensa que el artículo merece publicación le estaría agradecido si usted arregla su publicación en Zeitschrift für Physik. Aunque un completo extraño para usted, no siento ninguna vacilación al hacer tal solicitud. Porque todos somos sus alumnos aunque aprovechándonos solo 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 Relatividad al inglés. Usted accedió a la solicitud. El libro ha sido publicado desde entonces. Fui yo quien tradujo su artículo sobre Relatividad Generalizada.
Einstein estuvo de acuerdo con él, tradujo el artículo de Bose "La ley de Planck e hipótesis de los cuantos de luz" al alemán, y lo hizo publicar en Zeitschrift für Physik bajo el nombre de Bose, en 1924.
Posibles resultados de lanzar dos monedas Dos caras Dos cruces Una de cada 1 Hay tres resultados. ¿Cuál es la probabilidad de producir dos caras? Probabilidades de resultados Moneda 1 Cara Cruz Moneda 2 Cara CC CX Cara XC XX 2 Como las monedas son distintas, hay dos resultados que producen una cara y una cruz. La probabilidad de dos caras es una cuarta parte.
La razón por la que la interpretación de Bose produjo resultados precisos fue que como los fotones son indistinguibles entre sí, no se puede tratar a dos fotones con igual energía como siendo 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 efectivamente un tercio cruz-cara = cara-cruz.
La interpretación de Bose ahora se llama estadística de Bose-Einstein. Este resultado derivado por Bose sentó la base de la estadística cuántica, y especialmente la nueva concepción filosófica revolucionaria de la indistinguibilidad de las partículas, como fue reconocido por Einstein y Dirac. Cuando Einstein se reunió cara a cara con Bose, le preguntó si había sido consciente de que había inventado un nuevo tipo de estadística, y él dijo muy cándidamente que no, que no estaba tan familiarizado con la estadística de Boltzmann y no se dio cuenta de que estaba haciendo los cálculos de manera diferente. Fue igualmente franco con cualquiera que preguntara.
Condensado de Bose-Einstein
Einstein tampoco se dio cuenta al principio de cuán radical era la partida de Bose, y en su primer artículo después de Bose, fue guiado, como Bose, por el hecho de que el nuevo método dio la respuesta correcta. Pero después del segundo artículo de Einstein usando el método de Bose en el cual Einstein predijo el condensado de Bose-Einstein que se muestra a 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 exactamente como partículas. Bose ya había presentado su artículo a la revista británica Philosophical Magazine, que lo rechazó, antes de enviarlo a Einstein. No se sabe por qué fue rechazado.
Einstein adoptó la idea y la extendió a los átomos. Esto llevó a la predicción de la existencia de fenómenos que se conocieron como condensado de Bose-Einstein, una colección densa de bosones que son partículas con espín entero, nombradas en honor a Bose, cuya existencia fue demostrada experimentalmente en 1995.
Dhaka
Después de su estancia en Europa, Bose regresó a Dhaka en 1926. No tenía un doctorado, y por lo tanto, ordinariamente, bajo las regulaciones vigentes, no estaría calificado para el puesto de Profesor al que solicitó, pero Einstein lo recomendó. Luego fue hecho Jefe del Departamento de Física de la Universidad de Dhaka. Continuó guiando y enseñando en la Universidad de Dhaka.
Bose diseñó equipos él mismo para un laboratorio de cristalografía de rayos X. Estableció 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, inalámbrico y teorías unificadas de campos. También publicó una ecuación de estado para gases reales con Meghnad Saha. También fue Decano de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Dhaka hasta 1945.
Calcuta
Cuando la partición de India se hizo inminente en 1947, regresó a Calcuta e enseñó allí hasta 1956. Insistió en que cada estudiante diseñara su propio equipo usando materiales locales y técnicos locales. Fue nombrado profesor emérito en su jubilación. Luego se convirtió en Rector 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 años posteriores, trabajó en investigación aplicada como la extracción de helio en aguas termales de Bakreshwar.
Otros campos
Aparte de la física, realizó algunas investigaciones en biotecnología y literatura bengalí e inglesa. Realizó estudios profundos en química, geología, zoología, antropología, ingeniería y otras ciencias. Siendo bengalí, dedicó mucho tiempo a promover el bengalí como idioma de enseñanza, traduciendo artículos científicos al mismo y promoviendo el desarrollo de la región.
Honores
En 1937, Rabindranath Tagore dedicó su único libro sobre ciencia, Visva-Parichay, a Satyendra Nath Bose. Bose fue honrado con el título Padma Vibhushan por el Gobierno Indio en 1954. En 1959, fue nombrado Profesor Nacional, el mayor honor en el país para un académico, posición que ocupó durante 15 años. En 1986, el Centro Nacional S.N. Bose para Ciencias Básicas fue establecido por ley del Parlamento, Gobierno de India, en Salt Lake, Calcuta.
Bose se convirtió en asesor del entonces recién formado Consejo de Investigación Científica e Industrial. Fue Presidente de la Sociedad Física India y el Instituto Nacional de Ciencia. Fue elegido Presidente General del Congreso Científico Indio. Fue Vicepresidente y luego Presidente del Instituto Estadístico Indio. En 1958, se convirtió en Miembro de la Royal Society. Fue nominado como miembro del Rajya Sabha.
Partha Ghose ha declarado que
Nominación al Premio Nobel
S.N. Bose fue nominado por K. Banerji en 1956, D.S. Kothari en 1959, S.N. Bagchi en 1962 y A.K. Dutta en 1962 para el Premio Nobel de Física, por su contribución a la estadística de Bose-Einstein y la teoría unificada de campos. Por ejemplo, Kedareswar Banerjee, jefe del Departamento de Física, Universidad de Allahabad, en una carta del 12 de enero de 1956 escribió al Comité del Nobel de la siguiente manera: "1. Él Bose hizo contribuciones muy destacadas a la Física desarrollando la estadística conocida con su nombre como estadística de Bose. En años recientes esta estadística se ha encontrado que es
