C. V. Raman

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科学的本质是独立思考、辛勤工作和设备无关。当我获得诺贝尔奖时,我在设备上花费还不到200卢比。

Chandrasekhara Venkata Raman是一位印度物理学家,在光散射领域取得了开创性成就。他与学生K. S. Krishnan一起发现,当光线穿过透明物质时,一些偏转的光会改变波长和振幅。这种现象是一种新型的光散射,随后被称为Raman效应或Raman散射。Raman赢得了1930年诺贝尔物理学奖,是第一位获得任何科学分支诺贝尔奖的亚洲人。

Raman出生于印度教泰米尔婆罗门家庭,是一个神童。他分别在11岁和13岁时完成了在St Aloysius' Anglo-Indian High School的中等和高等中学教育。他在16岁时以优异成绩获得了Madras大学来自Presidency College的物理学学士学位。他的第一篇研究论文关于光衍射,在他还是研究生时就于1906年发表。次年他获得了文学硕士学位。19岁时,他以助理会计长的身份加入了位于加尔各答的印度财政部。在那里,他结识了印度科学栽培协会(IACS),这是印度第一个研究机构,它允许他进行独立研究,他在这里对声学和光学做出了重大贡献。

1917年,他被Ashutosh Mukherjee任命为加尔各答大学Rajabazar Science College的第一任Palit物理学教授。在他第一次欧洲之行中,看到地中海激发了他正确描述大海蓝色原因的灵感,这是一种衍射现象。他于1926年创办了《印度物理学杂志》。他和Krishnan于1928年2月28日发现了一种新的光散射现象,他们称之为"改进散射",但更著名的是Raman效应。这一天被印度政府每年庆祝为全国科学日。Raman于1933年迁往班加罗尔的印度科学研究所,成为其第一任印度主任。他在同一年创立了印度科学院。他于1948年建立了Raman研究所,在那里工作到他生命的最后日子。

1954年,印度政府授予他第一个Bharat Ratna奖项,与政治家C. Rajagopalachari和哲学家Sarvepalli Radhakrishnan共同获奖,这是最高的平民奖项。他后来摔碎了奖章以抗议总理Jawaharlal Nehru的科学研究政策。

早年生活和教育

C. V. Raman出生在Tiruchirapalli、Madras Presidency(现在的Trichy)、Tamil Nadu,父母都是印度教泰米尔人,分别是Chandrasekhara Ramanathan Iyer和Parvathi Ammal。他是八个兄弟姐妹中的第二个。他的父亲是当地高中的教师,收入微薄。他回忆说:"我出生时含着银汤匙。在我出生时,我的父亲每月的薪水是10卢比!"1892年,他的家人迁至Visakhapatnam(也称为Vishakapatnam或Vizagapatam或Vizag)位于Andhra Pradesh,因为他的父亲被任命为Mrs A.V. Narasimha Rao College的物理学教师。在那里,Raman在St Aloysius' Anglo-Indian High School读书。他在11岁时通过了中学考试,在13岁时以奖学金通过了FA考试(相当于今天的中级考试、PUC/PDC和+2)。

1902年,Raman进入Madras(现在的Chennai)的Presidency College,他的父亲被调往那里教数学和物理。1904年,他从Madras大学获得了文学学士学位,排名第一并获得了物理学金牌。18岁时,他还是研究生,就在英国杂志《Philosophical Magazine》上发表了他的第一篇科学论文,关于光的衍射,发表于1906年。他于1907年以最高荣誉从同一大学完成了文学硕士学位。他同年在同一杂志上发表的第二篇论文关于液体的表面张力。它与Lord Rayleigh关于耳朵对声音敏感性的论文并列刊登,Lord Rayleigh从那时起开始与Raman通信,礼貌地称他为"教授"。

意识到Raman的能力,他的物理学教师Richard Llewellyn Jones坚持要他在英国继续研究。Jones为Raman安排了与Colonel Sir Gerald Giffard的体格检查。检查结果显示Raman无法承受英国的恶劣天气,他后来回忆了这一事件,说"(他)检查了我,证实如果我去英国,我会死于肺结核…"

职业生涯

Raman的哥哥Chandrasekhara Subrahmanya Ayyar加入了印度财政部(现在的印度审计和会计部)。由于无法出国学习,Raman也追随其步伐,在1907年2月的入学考试中以第一名的成绩获得了印度财政部的资格。他后来评论说:"我看了一眼所有集合在那里的考生,我知道我会排名第一。"他于1907年6月被派往加尔各答(现在的Kolkata)担任助理会计长。正是在那里,他对印度科学栽培协会(IACS)印象深刻,这是印度第一个于1876年成立的研究机构。他立即与Asutosh Dey交友,他最终会成为他的终身合作者、IACS的创办人兼秘书Amrita Lal Sircar,以及Ashutosh Mukherjee(该研究所的执行委员兼加尔各答大学副校长)。有了这样的联系,他获得了在自己的时间内进行研究的许可。到那时为止,该研究所还没有招聘定期研究人员或发表任何研究论文。Raman的文章"偏振光中的牛顿纹"于1907年在《自然》杂志上从该研究所发表。

1909年,Raman被调往缅甸(现在的Myanmar)的Rangoon,担任货币官员。仅几个月后,他不得不回到Madras,因为他的父亲因重病去世。他父亲的去世和葬礼仪式使他在该年的其余时间都留在那里。不久之后,他在Rangoon恢复工作,1910年又被调往Maharashtra的Nagpur。在Nagpur任职不到一年,他于1911年被晋升为会计长,再次被派往加尔各答。

从1915年开始,加尔各答大学开始在IACS为Raman分配研究学者。后来成为印度气象部天文台主任的Sudhangsu Kumar Banerji是Ganesh Prasad的博士学者,是他的第一个学生。1917年,加尔各答大学设立了一个新的物理学教授职位,名为Palit物理学教授,以纪念捐赠者Sir Taraknath Palit。Ashutosh Mukherjee邀请Jagadish Chandra Bose担任这一职位,但Bose拒绝了。作为第二选择,Raman成为了第一任Palit物理学教授,被派往新成立的加尔各答大学Rajabazar Science College校园。他勉强辞去了十年的公务员职位,这被描述为"最高的牺牲",因为他作为教授的薪水大约是他当时薪水的一半。但优势是他可以致力于专门的研究,正如他加入大学报告中明确指出的那样:

C.V. Raman先生接受Sir T N Palit教授职位,条件是他不需要离开印度……报告称C. V. Raman先生于1917年7月2日加入Palit物理学教授职位……Raman先生表示他不需要在MA和MSc班级中进行任何教学工作,以免有损他自己的研究或协助高级学生进行研究。

加尔各答大学为Raman分配了博士生,其他大学也随之效仿,包括Allahabad大学、Rangoon大学、Queen's College Indore、Nagpur科学研究所、Krisnath College和Madras大学。到1919年,Raman已经指导了超过十几名学生。在Sircar于1919年去世后,Raman在IACS获得了两个名誉职位,名誉教授和名誉秘书。他将这一时期称为他生活的"黄金时代"。

Raman被任命为Palit教授遭到加尔各答大学参议院某些成员,尤其是外国成员的强烈反对,因为Raman没有博士学位,也从未在国外学习过。作为一种反驳,Mukherjee为他安排了一个名誉博士学位,加尔各答大学于1921年授予Raman。同年他访问了牛津大学,在英国帝国大学大会上发表演讲。到那时他已经广为人知,他的主持人是J. J. Thomson和Lord Rutherford。在他于1924年被选为皇家学会会士后,Mukherjee问他未来的计划,他回答说:"当然是诺贝尔奖。"1926年,他作为第一任编辑建立了《印度物理学杂志》。该杂志的第二卷发表了他的著名文章"新辐射",报告了Raman效应的发现。

Raman于1932年由Debendra Mohan Bose接任为Palit教授。1933年,他离开了Kolkata,加入班加罗尔的印度科学研究所,成为其第一任印度主任。Mysore国王Maharaja Krishnaraja Wadiyar IV、Jamsetji Tata和Hyderabad的Nizam Sir Mir Osman Ali Khan为班加罗尔的印度科学研究所贡献了土地和资金。印度副王Lord Minto于1909年批准了该机构的建立,英国政府任命了其第一任主任Morris Travers。Raman是第四任主任。在IISc任职期间,他招聘了G. N. Ramachandran,他后来成为了著名的X射线晶体学家。他于1934年创立了印度科学院,并开始发表学院的诉讼程序。

与他的前学生Panchapakesa Krishnamurti一起,Raman于1943年创办了一家名为Travancore Chemical and Manufacturing Co. Ltd的公司。该公司于1996年更名为TCM Limited,是最早的有机和无机化学制造商之一。1947年,Raman被新的独立印度政府任命为第一位全国教授。

Raman于1948年从印度科学研究所退休,并在一年后在班加罗尔建立了Raman研究所。他担任其主任,并在那里保持活跃,直到他于1970年去世。

科学贡献

音乐声音

Raman的兴趣之一是理解音乐声音的物理学。他受到Hermann von Helmholtz的《音调的感觉》一书的启发,这是他加入IACS时遇到的书。他在1916年至1921年间研究并相当繁荣地发表了他的发现。他阐述了弓弦乐器横向振动的理论,基于速度的叠加原理。他最早的研究之一是关于小提琴和大提琴中的狼音。他研究了各种小提琴及相关乐器的声学特性,包括印度弦乐器和水花。他甚至进行了"机械演奏小提琴的实验"。

Raman在1930年诺贝尔奖颁奖典礼上与其他获奖者合影,从左到右为C. V. Raman(物理)、Hans Fischer(化学)、Karl Landsteiner(医学)和Sinclair Lewis(文学)

Raman还研究了印度鼓的独特性。他对tabla和mridangam声音谐波性质的分析是对印度打击乐器的第一次科学研究。他对Kaufmann关于钢琴弦振动理论的理论进行了批判性研究。在他1921年对英国的短暂访问中,他设法研究了声音如何在伦敦St Paul's Cathedral圆顶的Whispering Gallery中传播,该走廊会产生不寻常的音响效果。他在声学方面的工作是对他后来在光学和量子力学方面工作的重要前奏,无论是在实验还是概念上。

大海的蓝色

Raman在他对光学的拓展冒险中,从1919年开始开始调查光散射。他的第一个现象级发现是海水蓝色的物理学。在1921年9月乘坐S.S. Narkunda船从英国回家的航程中,他思考了地中海的蓝色。使用简单的光学设备,一个口袋大小的分光镜和Nicol棱镜,他研究了海水。在关于大海颜色的几种假说中,最好的解释是Lord Rayleigh在1910年的解释,根据该解释"深海令人钦佩的深蓝色与水的颜色无关,只是反射看到的天空的蓝色"。Rayleigh正确地描述了蓝天的性质,这是一种现在称为Rayleigh散射的现象,即大气中粒子的光和折射的散射。Nicol棱镜使Raman能够在不受表面反射的阳光影响的情况下观察水。他描述了大海如何显得比平时更蓝,这与Rayleigh相矛盾。

S.S. Narkunda一靠岸到Bombay Harbour,Raman就完成了一篇文章"大海的颜色",发表在《自然》杂志1921年11月号上。他指出Rayleigh的解释是"通过简单的观察方法是值得怀疑的",使用他的棱镜。

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