ساتيندرا ناث بوس

ساتيندرا ناث بوس ( 1 يناير ¹⁸⁹⁴ - ^{4 فبراير} 1974) كان فيزيائيًا نظريًا ورياضيًا هنديًا . اشتهر ^{بأعماله} في ميكانيكا الكم في أوائل عشرينيات القرن العشرين ^، ووضع أسس إحصاءات بوز-أينشتاين ، ونظرية مكثف بوز - أينشتاين . كان زميلًا في الجمعية الملكية ^{، وحصل على ثاني أعلى وسام مدني} في الهند، ^{بادما فيبهوشان} ، ^{عام 1954 من} حكومة الهند .

أطلق بول ديراك اسم فئة الجسيمات التي تحمل الاسم نفسه والتي وصفتها إحصاءات بوز، وهي البوزونات . ^{[ 8 ] [ 9 ]}

كان موسوعيًا ، إذ امتلك اهتمامات واسعة في مجالات متنوعة، بما في ذلك الفيزياء والرياضيات والكيمياء والأحياء وعلم المعادن والفلسفة ^{والفنون} والأدب والموسيقى . وقد عمل في العديد من لجان البحث والتطوير في الهند بعد الاستقلال . [ ^{10 ]}

وُلد بوس في كلكتا (كولكاتا حاليًا)، وكان أكبر إخوته السبعة في عائلة بنغالية من طبقة كاياسثا . ^{[ 11 ]} كان والده سوريندرا ناث، ووالدته السيدة أموديني ديبي. كان سوريندرا محاسبًا ويعمل في سكك حديد شرق الهند . ^{[ 12 ]} كان بوس الابن الوحيد، وله ست شقيقات. كان منزل أجداده في قرية بارا جاغوليا، في مقاطعة ناديا ، في رئاسة البنغال . بدأ تعليمه في سن الخامسة، بالقرب من منزله. عندما انتقلت عائلته إلى غواباغان، التحق بالمدرسة الهندية الجديدة. في سنته الأخيرة من الدراسة، التحق بالمدرسة الهندوسية . اجتاز امتحان القبول ( المرحلة الثانوية ) عام 1909، وحصل على المركز الخامس في الترتيب. ثم التحق بدورة العلوم المتوسطة في كلية الرئاسة في كلكتا ، حيث كان من بين أساتذته جاغاديش تشاندرا بوس ، وسارادا براسانا داس ، وبرافولا تشاندرا راي .

حصل بوس على بكالوريوس العلوم في الرياضيات المختلطة من كلية بريزيدنسي ، متفوقًا على جميع زملائه عام 1913. ثم التحق بكلية العلوم التي أنشأها السير أشوتوش موخيرجي حديثًا، حيث تفوق مجددًا على زملائه في امتحان ماجستير العلوم في الرياضيات المختلطة عام 1915. وقد حققت علاماته في امتحان الماجستير رقمًا قياسيًا جديدًا في سجلات جامعة كلكتا ، لم يُحطم حتى الآن. ^{[ 13 ]}

بعد حصوله على درجة الماجستير، انضم بوس إلى كلية العلوم بجامعة كلكتا كباحث عام 1916، وبدأ دراساته في نظرية النسبية . لقد كان ذلك عصرًا مثيرًا في تاريخ التقدم العلمي، حيث كانت نظرية الكم قد بدأت للتو بالظهور، وبدأت النتائج المهمة بالتدفق. ^{[ 13 ]}

كان والده، سوريندراناث بوس، يعمل في قسم الهندسة بشركة سكك حديد شرق الهند . في عام ١٩١٤، تزوج ساتيندرا ناث بوس، البالغ من العمر ٢٠ عامًا، من أوشاباتي غوش، ^{[ ٣ ] [ ١٤ ]} ابنة طبيب بارز في كلكتا، وكانت تبلغ من العمر ١١ عامًا. ^{[ ١٥ ]} أنجبا تسعة أطفال، توفي اثنان منهم في سن مبكرة. عند وفاته عام ١٩٧٤، ترك وراءه زوجته وابنين وخمس بنات. ^{[ ١٣ ]}

بصفته متعدد اللغات ، كان بوس مُلِمًّا بعدة لغات، منها البنغالية والإنجليزية والفرنسية والألمانية والسنسكريتية، بالإضافة إلى شعر اللورد تينيسون ورابندرانات طاغور وكاليداسا . وفي أوروبا، أبهر مضيفته جاكلين زادوك خان بمعرفته باللغة العبرية في الأدب والدين. [ ^{16 ] وكان} يُجيد العزف على الإسراج ، وهي آلة موسيقية هندية تُشبه الكمان. ^{[ 17 ]} كما شارك بفعالية في إدارة مدارس ليلية عُرفت فيما بعد باسم معهد العمال. ^{[ 7 ] [ 18 ]}

تلقى بوس تعليمه في مدرسة هندو في كلكتا ، ثم التحق بكلية بريزيدنسي في كلكتا أيضًا، وحصل على أعلى الدرجات في كلتا المؤسستين، بينما حلّ زميله الطالب وعالم الفيزياء الفلكية المستقبلي ميغناد ساها في المرتبة الثانية. ^{[ 7 ]} وتعرّف على أساتذة بارزين مثل جاغاديش تشاندرا بوس ، وبرافولا تشاندرا راي، ونامان شارما، الذين ألهموه السعي نحو تحقيق أعلى المستويات في الحياة. ومن عام 1916 إلى عام 1921، عمل محاضرًا في قسم الفيزياء بكلية راجابازار للعلوم التابعة لجامعة كلكتا . وفي عام 1919، قام بوس، بالتعاون مع ساها، بتأليف أول كتاب باللغة الإنجليزية استنادًا إلى ترجمات ألمانية وفرنسية لأوراق بحثية أصلية حول النسبية الخاصة والعامة لأينشتاين.

في عام 1921، انضم ساتيندرا ناث بوس إلى قسم الفيزياء في جامعة دكا التي تأسست حديثًا (في بنغلاديش الحالية) بصفة محاضر . ^{[ 19 ]} أنشأ بوس أقسامًا جديدة بالكامل، بما في ذلك مختبرات، لتدريس مقررات متقدمة لدرجتي الماجستير والبكالوريوس مع مرتبة الشرف، وقام بتدريس الديناميكا الحرارية بالإضافة إلى نظرية جيمس كلارك ماكسويل في الكهرومغناطيسية . ^{[ 20 ]}

قدّم بوس، بالتعاون مع عالم الفيزياء الفلكية الهندي ميغناد ساها ، العديد من الأبحاث في الفيزياء النظرية والرياضيات البحتة ابتداءً من عام ١٩١٨. وفي عام ١٩٢٤، أثناء عمله محاضرًا في قسم الفيزياء بجامعة دكا ، كتب بوس بحثًا استنتج فيه قانون بلانك للإشعاع الكمي دون الرجوع إلى الفيزياء الكلاسيكية ، مستخدمًا طريقة مبتكرة لحساب الحالات ذات الجسيمات المتطابقة . وكان لهذا البحث دورٌ محوري في تأسيس مجال الإحصاء الكمي المهم . ^{[ ٢١ ]} ورغم عدم قبول البحث للنشر فورًا، أرسله بوس مباشرةً إلى ألبرت أينشتاين في ألمانيا. أدرك أينشتاين أهمية البحث، فترجمه بنفسه إلى الألمانية وقدّمه نيابةً عن بوس إلى مجلة " Zeitschrift für Physik" . ونتيجةً لهذا التقدير، تمكّن بوس من العمل لمدة عامين في مختبرات الأشعة السينية وعلم البلورات الأوروبية ، حيث عمل خلالها مع لويس دي بروي ، وماري كوري ، وأينشتاين. ^{[ 7 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}

إحصائيات بوز-أينشتاين

أثناء تقديمه لمحاضرة ^{[ 25 ]} في جامعة دكا حول نظرية الإشعاع وكارثة الأشعة فوق البنفسجية ، كان بوس يهدف إلى إظهار لطلابه أن النظرية المعاصرة غير كافية، لأنها تنبأت بنتائج لا تتوافق مع النتائج التجريبية.

في سياق وصف هذا التناقض، تبنى بوز لأول مرة موقفًا مفاده أن توزيع ماكسويل-بولتزمان لا ينطبق على الجسيمات المجهرية، حيث تكون التقلبات الناتجة عن مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ كبيرة. ولذلك، شدد على احتمالية وجود الجسيمات في فضاء الطور ، حيث يكون لكل حالة حجم h³ ^، متجاهلًا الموقع والزخم المتميزين للجسيمات.

قام بوز بتحويل هذه المحاضرة إلى مقال قصير بعنوان "قانون بلانك وفرضية الكم الضوئي" وأرسله إلى ألبرت أينشتاين مع الرسالة التالية: ^{[ 26 ]}

سيدي المحترم، تجرأتُ على إرسال المقال المرفق إليكم للاطلاع عليه وإبداء رأيكم فيه. أودّ معرفة رأيكم فيه. ستلاحظون أنني حاولتُ استنتاج المعامل 8πν² / ^c³ في قانون بلانك بمعزل عن الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية، بافتراض أن المنطقة الأولية النهائية في فضاء الطور تحتوي على h³ ^{. لا أتقن الألمانية بما يكفي لترجمة المقال. إذا رأيتم أن المقال جدير بالنشر} ، فسأكون ممتنًا لو تفضلتم بنشره في مجلة Zeitschrift für Physik . مع أنني غريب عنكم تمامًا، إلا أنني لا أتردد في تقديم هذا الطلب، فنحن جميعًا تلاميذكم، وإن كنا نستفيد فقط من تعاليمكم من خلال كتاباتكم. لا أدري إن كنتم ما زلتم تذكرون أن شخصًا من كلكتا طلب منكم الإذن بترجمة أبحاثكم حول النسبية إلى الإنجليزية، وقد وافقتم على الطلب. نُشر الكتاب منذ ذلك الحين، وكنتُ أنا من ترجم بحثكم حول النسبية المعممة.

وافق أينشتاين معه، وترجم أوراق بوز "قانون بلانك وفرضية الكم الضوئي" إلى الألمانية، ونشرها في مجلة Zeitschrift für Physik باسم بوز، في عام 1924. ^{[ 27 ]}

النتائج المحتملة لرمي عملتين معدنيتين

رأسين	ذيلان	واحد من كل نوع

(1) هناك ثلاث نتائج. ما هو احتمال ظهور صورتين؟

احتمالات النتائج

		العملة 1
		رأس	ذيل
العملة 2	رأس	HH	HT
	ذيل	ذ	تي تي

(2) بما أن القطعتين مختلفتان، فهناك نتيجتان تنتجان صورة وكتابة. احتمال الحصول على صورتين هو ربع.

يكمن سبب دقة تفسير بوز في أن الفوتونات لا يمكن تمييزها عن بعضها، فلا يمكن اعتبار أي فوتونين متساويين في الطاقة فوتونين منفصلين يمكن التعرف عليهما. وبالمثل، لو أن العملات المعدنية في كون بديل تتصرف كالفوتونات والبوزونات الأخرى ، لكان احتمال ظهور وجهين متطابقين هو الثلث (الوجه مقابل الظهر = الوجه مقابل الظهر).

يُطلق على تفسير بوز الآن اسم إحصاءات بوز-أينشتاين . وقد أرست هذه النتيجة التي توصل إليها بوز الأساس لإحصاءات الكم ، ولا سيما المفهوم الفلسفي الجديد الثوري لعدم إمكانية تمييز الجسيمات، كما أقرّ بذلك أينشتاين وديراك. ^{[ 27 ]} عندما التقى أينشتاين ببوز وجهاً لوجه، سأله عما إذا كان على دراية بأنه قد ابتكر نوعاً جديداً من الإحصاءات، فأجاب بوز بصراحة تامة أنه لم يكن على دراية بإحصاءات بولتزمان ولم يدرك أنه كان يجري الحسابات بطريقة مختلفة.

مكثف بوز-أينشتاين

لم يُدرك آينشتاين في البداية مدى جذرية ابتعاد بوز عن نظريته، وفي أول ورقة بحثية له بعد بوز، استرشد، مثله مثل بوز، بحقيقة أن الطريقة الجديدة تُعطي الإجابة الصحيحة. ولكن بعد ورقة بحثية ثانية لآينشتاين باستخدام طريقة بوز، والتي تنبأ فيها آينشتاين بتكاثف بوز-آينشتاين ( الموضح في الصورة على اليسار )، بدأ يُدرك مدى جذرية هذا الاختلاف، وقارنه بازدواجية الموجة والجسيم، قائلاً إن بعض الجسيمات لا تتصرف تمامًا كجسيمات. كان بوز قد أرسل مقالته بالفعل إلى المجلة الفلسفية البريطانية ، التي رفضتها قبل أن يُرسلها إلى آينشتاين. ولا يُعرف سبب الرفض. ^{[ 29 ]}

تبنى أينشتاين الفكرة ووسعها لتشمل الذرات. وقد أدى ذلك إلى التنبؤ بوجود ظواهر أصبحت تُعرف باسم مكثف بوز-أينشتاين ، وهو عبارة عن مجموعة كثيفة من البوزونات (وهي جسيمات ذات لف مغزلي صحيح ، سميت على اسم بوز)، والتي تم إثبات وجودها تجريبياً في عام 1995.

دكا

بعد إقامته في أوروبا، عاد بوس إلى دكا عام ١٩٢٦. لم يكن يحمل شهادة دكتوراه، وبالتالي، وفقًا للوائح السائدة آنذاك، لم يكن مؤهلًا لشغل منصب الأستاذية الذي تقدم إليه، لكن آينشتاين رشحه. عُيّن رئيسًا لقسم الفيزياء في جامعة دكا . وواصل التدريس والإرشاد في الجامعة، وشغل منصب عميد كلية العلوم فيها حتى عام ١٩٤٥.

قام بوس بتصميم معدات بنفسه لمختبر علم البلورات بالأشعة السينية . وأنشأ مختبرات ومكتبات لجعل القسم مركزًا بحثيًا في مطيافية الأشعة السينية، وحيود الأشعة السينية، والخواص المغناطيسية للمادة، والمطيافية الضوئية، والاتصالات اللاسلكية، ونظريات المجال الموحد . كما نشر معادلة حالة للغازات الحقيقية بالاشتراك مع ميغناد ساها .

في عام ١٩٣٧، أهدى رابيندراناث طاغور كتابه الوحيد في العلوم، "فيشفا باريتشاي" ، إلى ساتيندرا ناث بوس. وقد كُرِّم بوس بلقب بادما فيبهوشان من قِبَل الحكومة الهندية عام ١٩٥٤. وفي عام ١٩٥٩، عُيِّن أستاذاً وطنياً، وهو أعلى تكريم يُمنح للباحثين في البلاد، وهو المنصب الذي شغله لمدة ١٥ عاماً. وفي عام ١٩٨٦، أُنشئ مركز إس إن بوس الوطني للعلوم الأساسية بموجب قانون صادر عن البرلمان الهندي، في سولت ليك، كلكتا. ^{[ ٣٣ ] [ ٣٤ ]}

أصبح بوس مستشارًا لمجلس البحوث العلمية والصناعية الذي شُكّل حديثًا آنذاك . وترأس الجمعية الفيزيائية الهندية والمعهد الوطني للعلوم. وانتُخب رئيسًا عامًا للمؤتمر العلمي الهندي . وشغل منصب نائب الرئيس ثم الرئيس للمعهد الإحصائي الهندي . وفي عام ١٩٥٨، أصبح زميلًا في الجمعية الملكية . ورُشِّح لعضوية مجلس الشيوخ (راجيا سابها) .

صرح بارثا غوش بأن ^{[ 7 ]}

شكّل عمل بوز نقطة تحول بين " نظرية الكم القديمة " لبلانك وبور وأينشتاين وميكانيكا الكم الجديدة لشرودنغر وهايزنبرغ وبورن وديراك وغيرهم.

أطلق ديراك اسم البوزونات ، وهي فئة من الجسيمات دون الذرية الأولية في فيزياء الجسيمات، على اسم ساتيندرا ناث بوس تخليداً لإسهاماته في العلوم. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

احتفظ العالم السوفيتي الحائز على جائزة نوبل، ليف لانداو، بقائمة أسماء علماء الفيزياء، ورتبهم وفقًا لمقياس لوغاريتمي للإنتاجية، حيث تشير الأرقام الأقل إلى إنتاجية أعلى. وقد صُنِّف ألبرت أينشتاين في المرتبة 0.5. ومنح لانداو المرتبة 1 لبوز، إلى جانب مؤسسي ميكانيكا الكم ، نيلز بور ، وفيرنر هايزنبرغ ، وبول ديراك، وإرفين شرودنغر ، وغيرهم. وقد صنّف لانداو نفسه في المرتبة 2.5، ثم رُفِّع لاحقًا إلى المرتبة 2. ^{[ 40 ] [ 41 ]}

على الرغم من منح سبع جوائز نوبل لأبحاث تتعلق بمفاهيم إس إن بوز عن البوزون ، وإحصاءات بوز-أينشتاين، ومكثف بوز-أينشتاين ، إلا أن بوز نفسه لم يحصل على جائزة نوبل.

لاحظ الفيزيائي جايانت نارليكار في كتابه "الحافة العلمية" :

كان عمل إس إن بوس في إحصاءات الجسيمات (حوالي عام 1922)، والذي أوضح سلوك الفوتونات ( جسيمات الضوء في حيز مغلق) وفتح الباب أمام أفكار جديدة حول إحصاءات الأنظمة الدقيقة التي تخضع لقواعد نظرية الكم، أحد أهم عشرة إنجازات للعلوم الهندية في القرن العشرين، ويمكن اعتباره جديراً بجائزة نوبل. ^{[ 42 ]}

عندما سُئل بوز نفسه هذا السؤال ذات مرة، أجاب: "لقد حصلت على كل التقدير الذي أستحقه". ^{[ 43 ]}

أحد المباني الأكاديمية الرئيسية في جامعة راجشاهي ، وهو مبنى العلوم رقم 1، سُمي باسمه.

احتفى شعار جوجل المبتكر في 4 يونيو 2022 بذكرى بوس الثامنة والتسعين لإرساله عمله إلى أينشتاين. ^{[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]}

• بوس (1924)، “Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese”، Zeitschrift für Physik (في المانيا)، 26 (1): 178–181 ، بيب كود : 1924ZPhy...26..178B ، دوى : 10.1007 / BF01327326 ، S2CID 186235974 .

• أعمال من تأليف أو عن ساتيندرا ناث بوس في أرشيف الإنترنت
• ساتيندرا ناث بوس في Encyclopædia Britannica
• بايس، أبراهام (1982)، دقيق هو الرب...: علم وحياة ألبرت أينشتاين ، أكسفورد ونيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد، ص 423-434 ، ISBN  978-0-19-853907-0.
• ساها؛ سريفاستافا، الحرارة والديناميكا الحرارية.
• بيتايفسكي، ليف ؛ سترينغاري، ساندرو (2003)، تكثيف بوز-أينشتاين ، أكسفورد: مطبعة كلارندون.
• والي، كاميشوار سي (2009)، ساتيندرا ناث بوس: حياته وعصره (مختارات من أعماله مع تعليقات)، سنغافورة: وورلد ساينتيفيك، رقم ISBN 978-981-279-070-5
• أوكونور، جون جيه؛ روبرتسون، إدموند إف ، "ساتيندرا ناث بوس" ، أرشيف ماك تيوتور لتاريخ الرياضيات ، جامعة سانت أندروز
• "البوزونات - الطيور التي تتجمع وتغني معًا" ، فيجيان براسار ، الهند ، يناير 2002(سيرة بوز وتكثيف بوز-أينشتاين).
• برنامج إس إن بوس للمنح الدراسية ، ويسكونسن، 25 أبريل 2023.
• الهنود الكموم: فيلم عن بوز، رامان، وسها على يوتيوب من إخراج راجا تشودري وإنتاج PSBT والدبلوماسية العامة الهندية .