萨特延德拉·纳特·玻色的生平情况

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玻色生于印度西孟加拉邦的加尔各答，是七名孩子中的长子。他的父亲苏伦特拉纳特·玻色（Surendranath Bose）曾任职于东印度铁路工程部。

玻色就读于加尔各答印度教学校（Hindu School），后就读于也位于加尔各答的院长学院（Presidency College），他在这两所当地知名学府时都获得了最高分。他接触了一些优秀的老师，如贾加迪什·钱德拉·玻色（Jagdish Chandra Bose，无血缘关系）及普拉富尔拉·钱德拉·罗伊（Prafulla Chandra Roy），他们都鼓舞了玻色要立好远大志向。他于1911年至1921年任加尔各答大学物理学系讲师。他于1921年转到了当时成立不久的达卡大学物理学系（现位于孟加拉境内），也是任职讲师。

玻色于1924年写了一篇推导普朗克量子辐射定律的论文，当中并没有提到任何古典物理。在开始时未能发表的挫折下，他把论文直接寄给身在德国的艾尔伯特·爱因斯坦。爱因斯坦意识到这篇论文的重要性，不但亲自把它翻译成德语，还以玻色的名义把论文递予名望颇高的《德国物理学刊》（Zeitschrift für Physik）发表。就是因为此次赏识，玻色能够第一次离开印度，前往欧洲并逗留两年，期间与路易·德布罗伊、居里夫人及爱因斯坦工作过。

玻色于1926年回到达卡，任教授兼物理学系主任，并继续留在达卡大学教学至1945年。那时候他回到了加尔各答，在加尔各答大学教学至1956年，他退休时被授予名誉教授头衔。 在这以后玻色的概念在物理学界广受好评，达卡大学于1924年允许他休假到欧洲去。他在法国度过了一年，跟居里夫人共事，也跟多位知名科学家见过面。之后他又多游学一年，在柏林跟爱因斯坦共事。在1926年他回到达卡大学之后，就立即于被擢升为教授。他并没有博士学位，一般来说他是不够资格当教授的，但是爱因斯坦还是推荐了他。他的研究范围很广，从X射线晶体学到统一场理论都有涉猎。他还跟梅格·纳德·萨哈（Megn Nad Saha）一起发表了真实气体用的一条状态方程。

除物理以外，他还研究过生物化学及文学（孟加拉语及英语）。他还深入地学习过化学、地质学、动物学、人类学、工程学及其他科学。作为一个有孟加拉背景的人，他花了不少时间把孟加拉语推广为教学语言，把科学论文翻成孟加拉语，以及推广该地区的发展。

玻色于1944年被选为印度科学代表大会主席。

他于1958年获选为英国皇家学会会员。 有一次玻色在达卡大学讲课，课题是光电效应及紫外灾难，玻色打算向学生展示当时理论的不适之处，因为理论预测的结果跟实验不符。在讲课期间，玻色在应用理论时犯了错，意想不到的是居然得出一个跟实验一致的预测。（他后来将讲课内容改写成了一篇短文，叫《普朗克定律与光量子假说》。）

那错误是一个很简单的错──跟认为掷两枚硬币得两正面的概率是三分之一是一样的──任何对统计学有一点基础理解的人都知道有问题。然而，预测结果跟实验吻合，且玻色意识到这毕竟有可能不是错误。他首次提出麦克斯韦-玻尔兹曼分布对微观粒子不会成立，这是因为由海森堡测不准原理所导致的变动此时会大得足够构成影响。故此他强调在每个体积为h的位相空间中找到粒子的概率而舍弃粒子不同的位置和动量。

好几份物理学刊都没有为玻色发表论文。他们认为他所展现的是一个简单错误，而且玻色的发现被忽略了。灰心的他写了封信给爱因斯坦，爱因斯坦马上就同意他的观点。爱因斯坦写了一篇支持玻色理论的论文，递予《德国物理学刊》发表，并要求把这两篇论文一同发表，这时候玻色的理论终于受到推崇。这是1924年的事。玻色早前曾经把爱因斯坦的广义相对论论文从德语翻译成英语。有人说玻色把爱因斯坦当成他的“祖师”。

玻色的“错误”能得出正确结果，这是因为光子们是不能被分辨出来的，也就是不能把任何两个同能量的光子当作两个能被明确识别的光子。比方说，如果在另一个宇宙里，硬币表现得像光子及其他玻色子一样，掷出两正的概率会的而且确是三分之一（正反=反正）。玻色的“错误”现在被称为玻色-爱因斯坦统计。

爱因斯坦采取了这个概念，并把它延伸到原子去。这为预测某个现象的存在铺好了路，这个现象就是现在的玻色-爱因斯坦凝聚，在这现象中一组高密度的玻色子（自旋为整数的粒子，以玻色命名）在超低温状态中会成为玻色-爱因斯坦凝聚体，于1995年被实验所证实。

如果物质不断冷下去、冷下去……一直冷到不能再冷下去,比如说,接近绝对零度(-273.16℃)吧,在这样的极低温下,物质又会出现什么奇异的状态呢?

这时,奇迹出现了——所有的原子似乎都变成了同一个原子,再也分不出你我他了!这就是物质第五态——玻色-爱因斯坦凝聚态(以下简称“玻爱凝聚态”).

这个新的第五态的发现还得从1924年说起,那一年,年轻的印度物理学家玻色寄给爱因斯坦一篇论文,提出了一种关于原子的新的理论,在传统理论中,人们假定一个体系中所有的原子(或分子)都是可以辨别的,我们可以给一个原子取名张三,另一个取名李四……,并且不会将张三认成李四,也不会将李四认成张三.然而玻色却挑战了上面的假定,认为在原子尺度上我们根本不可能区分两个同类原子(如两个氧原子)有什么不同.

玻色的论文引起了爱因斯坦的高度重视,他将玻色的理论用于原子气体中,进而推测,在正常温度下,原子可以处于任何一个能级(能级是指原子的能量像台阶一样从低到高排列),但在非常低的温度下,大部分原子会突然跌落到最低的能级上,就好像一座突然坍塌的大楼一样.处于这种状态的大量原子的行为像一个大超级原子.打个比方,练兵场上散乱的士兵突然接到指挥官的命令“向前齐步走”,于是他们迅速集合起来,像一个士兵一样整齐地向前走去.后来物理界将物质的这一状态称为玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC),它表示原来不同状态的原子突然“凝聚”到同一状态.这就是崭新的玻爱凝聚态.

然而,实现玻爱凝聚态的条件极为苛刻和矛盾：一方面需要达到极低的温度,另一方面还需要原子体系处于气态.极低温下的物质如何能保持气态呢?这实在令无数科学家头疼不已.

后来物理学家使用稀薄的金属原子气体,金属原子气体有一个很好的特性：不会因制冷出现液态,更不会高度聚集形成常规的固体.实验对象找到了,下一步就是创造出可以冷却到足够低温度的条件.由于激光冷却技术的发展,人们可以制造出与绝对零度仅仅相差十亿分之一度的低温.并且利用电磁操纵的磁阱技术可以对任意金属物体实行无触移动.这样的实验系统经过不断改进,终于在玻色—爱因斯坦凝聚理论提出71年之后的1995年6月,两名美国科学家康奈尔、维曼以及德国科学家克特勒分别在铷原子蒸气中第一次直接观测到了玻爱凝聚态.这三位科学家也因此而荣膺2001年度诺贝尔物理学奖.此后,这个领域经历着爆发性的发展,目前世界上己有近30个研究组在稀薄原子气中实现了玻爱凝聚态.

玻爱凝聚态有很多奇特的性质,请看以下几个方面：

这些原子组成的集体步调非常一致,因此内部没有任何阻力.激光就是光子的玻爱凝聚,在一束细小的激光里拥挤着非常多的颜色和方向一致的光子流.超导和超流也都是玻爱凝聚的结果.

玻爱凝聚态的凝聚效应可以形成一束沿一定方向传播的宏观电子对波,这种波带电,传播中形成一束宏观电流而无需电压.

原子凝聚体中的原子几乎不动,可以用来设计精确度更高的原子钟,以应用于太空航行和精确定位等.

玻爱凝聚态的原子物质表现出了光子一样的特性正是利用这种特性,前年哈佛大学的两个研究小组用玻色-爱因斯坦凝聚体使光的速度降为零,将光储存了起来.

玻爱凝聚态的研究也可以延伸到其他领域,例如,利用磁场调控原子之间的相互作用,可以在物质第五态中产生类似于超新星爆发的现象,甚至还可以用玻色-爱因斯坦凝聚体来模拟黑洞.

随着对玻爱凝聚态研究的深入,又一次彻底的技术革命的号角已经吹响.

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