真正的实验室是心灵,在幻象背后我们揭示真理的法则。
Jagadish Chandra Bose爵士是一位生物学家、物理学家、植物学家和早期科幻小说作家。他开创了无线电和微波光学的研究,对植物科学做出了重大贡献,并奠定了印度次大陆实验科学的基础。IEEE将他列为射频科学之父。Bose被认为是孟加拉科幻小说之父,他还发明了生长计,一种测量植物生长的装置。月球上有一个以他的名字命名的陨石坑。他创办了Bose研究所,这是印度一家顶级研究机构,也是其历史最悠久的机构之一。该研究所成立于1917年,是亚洲第一个跨学科研究中心。他从Bose研究所成立之初直至去世,一直担任其主任。
Bose出生于英国统治下的孟加拉管辖区Munshiganj(现在的孟加拉国),从St. Xavier's College, Calcutta(现在的Kolkata, West Bengal, India)毕业。他去英国伦敦大学学医,但因为健康问题无法继续医学研究。相反,他与诺贝尔奖得主Lord Rayleigh在Cambridge进行了研究工作,随后返回印度。他加入Calcutta大学的Presidency College担任物理学教授。尽管面临种族歧视、资金和设备不足的困境,Bose继续进行科学研究。他在远距离无线信号传输研究中取得了显著进展,并率先使用半导体结来检测无线电信号。然而,与其试图从这项发明中获得商业利益,Bose反而公开了他的发明,以便他人能够进一步发展他的研究。
随后,Bose在植物生理学领域进行了一系列开创性的发现。他使用自己发明的生长计来测量植物对各种刺激的反应,从而科学地证明了动物和植物组织之间的平行性。尽管Bose在同行压力下为他的一项发明申请了专利,但他对任何形式专利的反对立场是众所周知的。为了便于研究,他制造了能够记录极其微小运动的自动记录器;这些仪器产生了一些引人瞩目的结果,比如受伤植物的颤动,Bose将其解释为植物的感觉能力。他的著作包括《生命体和非生命体的反应》(1902)和《植物的神经机制》(1926)。在2004年英国广播公司的民调中,Bose被评为有史以来第七位伟大的孟加拉人。
早年生活和教育
Jagadish Chandra Bose出生于1858年11月30日,在孟加拉管辖区Munsiganj Bikrampur(现在的孟加拉国)的一个孟加拉Kayastha家庭,父母分别是Bama Sundari Bose和Bhagawan Chandra Bose。他的父亲是Brahmo Samaj的主要成员,曾在Faridpur、Bardhaman等地担任副地方法官和助理专员。
Bose的教育从方言学校开始,因为他的父亲认为人应该先了解自己的母语才能开始学英语,也应该了解自己的民族。1915年在Bikrampur会议上发言时,Bose说:
在那个时代,送孩子去英文学校是一种贵族身份象征。在我被送去的方言学校里,我父亲的穆斯林仆人的儿子坐在我的右边,一个渔民的儿子坐在我的左边。他们是我的玩伴。我听得入神,听他们讲述鸟类、动物和水生生物的故事。也许这些故事在我的脑海中激发了对探索自然运作方式的浓厚兴趣。当我放学后和我的同学们一起回家时,我的母亲毫无区别地欢迎并款待我们所有人。尽管她是一位传统的老派女性。正是因为我童年与他们的友谊。我从未意识到印度教和穆斯林两个社区之间存在"问题"。
Bose在1869年加入了Hare School,然后进入Kolkata的St. Xavier's School。1875年,他通过了相当于Calcutta大学中学毕业的入学考试,并被录取进入St. Xavier's College, Calcutta。在St. Xavier's,Bose与耶稣会神父Eugene Lafont接触,他在发展Bose对自然科学的兴趣方面起了重要作用。他在1879年获得了Calcutta大学的学士学位。
Bose想去英国参加印度文官考试竞争。然而,他的父亲本身也是一名公务员,取消了这个计划。他希望他的儿子成为一名学者,能够"只统治自己"。Bose去英国在伦敦大学学医。但由于身体不好,他不得不放弃。据说解剖室的气味也加重了他的病情。
通过他的内弟(姐姐的丈夫)Anandamohan Bose的推荐,他是第一位印度Wrangler,他获得了在Cambridge的Christ's College的入学资格,以学习自然科学。他在1884年获得了Cambridge大学的自然科学三一学位和伦敦大学下属的伦敦大学学院的理学学士学位,在1896年获得了伦敦大学下属的伦敦大学学院的理学博士学位。Bose在Cambridge的老师中有Lord Rayleigh、Michael Foster、James Dewar、Francis Darwin、Francis Balfour和Sidney Vines。在Bose在Cambridge的学生时代,Prafulla Chandra Roy在Edinburgh学习。他们在伦敦见面,成为亲密的朋友。后来他与著名的女权主义者和社会工作者Abala Bose结婚。
对Bose产生重要影响的是Sister Nivedita,她通过组织财政支持和编辑他的手稿来支持他;她确保Bose能够继续进行和分享他的工作。
无线电研究
苏格兰理论物理学家James Clerk Maxwell在数学上预测了存在各种波长的电磁辐射,但他在1879年去世,在他的预测得到实验验证之前。在1886年至1888年间,德国物理学家Heinrich Hertz发表了他关于电磁现象的实验结果,证明了自由空间中存在电磁波。随后,英国物理学家Oliver Lodge,他也一直在研究电磁现象,在Hertz逝世后的1894年8月进行了纪念讲座,讲述了"Hertzian waves"(无线电波)的准光学性质,并演示了它们与光和视觉的相似性,包括距离高达50米(55码)的反射和传输。Lodge的工作以书籍形式出版,引起了包括印度Bose在内的不同国家科学家的关注。
Bose后续微波研究的第一个显著方面是他将波长减小到毫米级别,约5毫米波长。他意识到长波在研究其光学特性方面的缺点。
在1894年或1895年11月在Kolkata市政厅的公开演示中,Bose使用毫米范围波长的微波点燃了火药并在远处敲响了铃声。副省长Sir William Mackenzie见证了Bose在Kolkata市政厅的演示。Bose在一篇孟加拉论文《Adrisya Alok无形光》中写道,"无形光可以轻易穿过砖墙、建筑物等。因此,可以通过它传输信息而无需电线的媒介。"
Bose的第一篇科学论文《关于双折光晶体对电射线的偏振》在1895年5月被传达给孟加拉亚洲学会,在Lodge论文发表后一年内。他的第二篇论文在1895年10月由Lord Rayleigh传达给伦敦皇家学会。1895年12月,伦敦杂志《Electrician》第36卷发表了Bose的论文《关于一种新的电极化仪》。当时,Lodge创造的术语"coherer"在英语世界中被用于Hertzian波接收器或检测器。《Electrician》立即对Bose的coherer进行了评论。1895年12月。《The Englishman》在1896年1月18日引用了《Electrician》的内容并进行了如下评论:
如果Bose教授成功完善和申请专利他的"Coherer",我们可能最终会看到整个可航行世界的海岸照明系统被一位在我们Presidency College实验室单独工作的孟加拉科学家彻底革新。
Bose计划"完善他的coherer",但从未考虑申请专利。
Bose在1896年进行了伦敦讲学之旅,并遇到了意大利发明家Guglielmo Marconi,他一直在开发无线电波无线电报系统超过一年,并试图将其推向英国邮政服务。在一次采访中,Bose表达了他对商业电报不感兴趣,并建议其他人使用他的研究工作。1899年,Bose在伦敦皇家学会提交的论文中宣布了"铁汞铁coherer带电话检测器"的发展。
在无线电开发中的地位
Bose在无线电微波光学方面的工作特别针对研究现象的本质,并不是试图将无线电发展成通信媒介。他的实验进行于从1894年末开始的这一时期,当时Guglielmo Marconi在专门为无线电报设计的无线电系统方面取得突破,其他人也在寻找无线电波的实际应用,如俄罗斯物理学家Alexander Stepanovich Popov的无线电波雷电检测器,也受到Lodge实验的启发。尽管Bose的工作与通信无关,但他与Lodge和其他实验室实验者一样,可能对试图将无线电发展成通信媒介的其他发明家产生了影响。Bose不感兴趣于申请专利,在他的讲座中公开透露了他的镓晶体检测器的工作原理。美国的一位朋友劝他为他的检测器申请美国专利,但他没有积极追求,并让其失效。"
Bose是第一个使用半导体结检测无线电波的人,他发明了各种现在常见的微波元件。在1954年,Pearson和Brattain优先考虑Bose使用半导体晶体作为无线电波检测器。事实上,在随后的50年里几乎没有进一步的毫米波长工作。1897年,Bose在伦敦皇家学会向他介绍了在Kolkata进行的毫米波长研究工作。他使用了波导、喇叭天线、介电透镜、各种偏振器,甚至在高达60 GHz的频率下的半导体。他的许多原始设备仍然存在,特别是在Kolkata的Bose研究所。一个1.3毫米多波束接收器,现在在美国Arizona的NRAO 12米望远镜上使用,融合了他原始1897年论文的概念。
1977年因对固态电子学做出贡献获得诺贝尔奖的Sir Nevill Mott评论说,"J.C. Bose至少比他的时代提前了60年。事实上,他曾预期P型和N型半导体的存在。"
植物研究
Bose主要在Mimosa pudica和Desmodium gyrans植物上进行植物研究。他在生物物理学领域的主要贡献是证明了各种刺激(例如伤口、植物中的化学物质)传导的电性质,这些之前被认为是化学性质的。为了理解植物的向光性运动(植物向光源的运动),Bose发明了扭力记录器。他发现应用于向日葵一侧的光导致涡轮增压在相反的一侧增加。这些说法后来被实验证实了。他也是首个研究微波在植物组织中的作用和细胞膜电位相应变化的人。他研究了季节效应对植物的影响、化学抑制剂对植物刺激的影响和温度的影响。
金属疲劳和细胞反应研究
Bose进行了各种金属和植物有机组织疲劳反应的比较研究。他让金属受到机械、热、化学和电刺激的组合作用,并注意到金属和细胞之间的相似性。Bose的实验展示了受刺激细胞和金属中的周期性疲劳反应,以及生活细胞和金属中多种刺激类型的独特周期性疲劳和恢复反应。
Bose记录了植物细胞对电刺激的特征电响应曲线,以及在用麻醉剂或毒药处理的植物中该反应的减少和最终消失。用草酸处理的锌中也不存在该反应。他注意到冷却的金属丝和有机细胞之间弹性减少的相似性,例如
