Чандрасекхара Венката Раман | |
---|---|
Рожденный | Чандрасекхара Венката Раман ( 1888-11-07 )7 ноября 1888 г. |
Умер | 21 ноября 1970 г. (1970-11-21)(82 года) |
Альма-матер | Университет Мадраса ( бакалавр , магистр ) |
Известный |
|
Супруг | Локасундари Аммал ( м. 1907 |
Дети | Венкатраман Радхакришнан и Чандрасекхар (Раджа) Раман |
Награды |
|
Научная карьера | |
Поля | Физика |
Учреждения | |
Докторанты | |
Другие известные студенты | |
Подпись | |
Сэр Чандрасекхара Венката Раман FRS ( / ˈ r ɑː m ə n / ;[1]7 ноября 1888 г. – 21 ноября 1970 г.), известный какCV Raman,[2]был индийским физиком, известным своими работами в областирассеяния света.[3]Используяспектрограф, который он разработал, он и его студентKS Krishnanобнаружили, что когда свет проходит через прозрачный материал, преломленный свет изменяет своюдлину волны. Это явление, доселе неизвестный тип рассеяния света, который они назвали «модифицированным рассеянием», впоследствии было названо эффектом Рамана иликомбинационным рассеянием. Раман получилНобелевскую премию по физикеза это открытие и был первым азиатом и первым не белым, получившимНобелевскую премиюв любой области науки.[4]
Родившийся в семье тамильских брахманов , Раман был не по годам развитым ребенком , завершив среднее и высшее среднее образование в англо-индийской средней школе Св. Алоизия в возрасте 11 и 13 лет соответственно. Он сдал экзамен на степень бакалавра в Университете Мадраса с отличием по физике в Президентском колледже в возрасте 16 лет. Его первая исследовательская работа по дифракции света была опубликована в 1906 году, когда он еще был аспирантом. В следующем году он получил степень магистра. В 19 лет он присоединился к Индийской финансовой службе в Калькутте в качестве помощника генерального бухгалтера. Там он познакомился с Индийской ассоциацией по развитию науки (IACS), первым научно-исследовательским институтом в Индии, которая позволила ему проводить независимые исследования и где он внес свой основной вклад в акустику и оптику .
В 1917 году он был назначен первым профессором физики по версии Palit Ашутоша Мукерджи в Научном колледже Раджабазара при Калькуттском университете . Во время своей первой поездки в Европу, увидев Средиземное море , он решил признать неверным преобладающее в то время объяснение синего цвета моря , а именно отраженный Рэлеевский рассеянный свет с неба. В 1926 году он основал Indian Journal of Physics. В 1933 году он переехал в Бангалор, чтобы стать первым индийским директором Индийского института науки . В том же году он основал Индийскую академию наук . В 1948 году он основал Институт исследований Рамана , где работал до последних дней своей жизни.
Эффект Рамана был открыт 28 февраля 1928 года. Этот день ежегодно отмечается правительством Индии как Национальный день науки .
CV Raman родился в Тиручирапалли в Мадрасском президентстве Британской Индии (ныне Тиручирапалли , Тамил Наду , Индия) в семье брахманов- тамилов Айера [5] [6] Чандрасекхара Раманатана Айера и Парвати Аммал. [7] Он был вторым из восьми братьев и сестер. [8] Его отец был учителем в местной средней школе и получал скромный доход. Он вспоминал: «Я родился с медной ложкой во рту. Когда я родился, мой отец получал великолепную зарплату в десять рупий в месяц!» [9] В 1892 году его семья переехала в Вишакхапатнам (тогда Визагапатам или Визаг) в Андхра-Прадеше, поскольку его отец был назначен на факультет физики в колледже миссис А. В. Нарасимха Рао . [10]
Раман получил образование в англо-индийской средней школе Св. Алоизия в Вишакхапатнаме . [11] Он сдал аттестат зрелости в возрасте 11 лет и первый экзамен по искусству (эквивалент сегодняшнего промежуточного экзамена, предуниверситетского курса ) со стипендией в возрасте 13 лет, [8] [12] заняв первое место в обоих экзаменах по версии школьного совета Андхра-Прадеш (ныне Совет по среднему образованию Андхра-Прадеш ). [13]
В 1902 году Раман поступил в Президентский колледж в Мадрасе (ныне Ченнаи ), куда его отец был переведен преподавать математику и физику. [14] В 1904 году он получил степень бакалавра в Мадрасском университете , где он занял первое место и выиграл золотые медали по физике и английскому языку. [13] В возрасте 18 лет, будучи еще аспирантом, он опубликовал свою первую научную работу на тему «Несимметричные дифракционные полосы, вызванные прямоугольной апертурой» в британском журнале Philosophical Magazine в 1906 году. [15] Он получил степень магистра в том же университете с отличием в 1907 году. [16] [17] Его вторая работа, опубликованная в том же журнале в том же году, была посвящена поверхностному натяжению жидкостей. [18] Она была опубликована вместе со статьей лорда Рэлея о чувствительности уха к звуку, [19] и с которой лорд Рэлей начал общаться с Раманом, вежливо обращаясь к нему как к профессору. [13]
Зная о способностях Рамана, его учитель физики Ришард Ллевеллин Джонс настоял на том, чтобы он продолжил исследования в Англии. Джонс организовал медицинский осмотр Рамана полковником (сэром Джеральдом) Гиффардом. [20] У Рамана часто было слабое здоровье, и его считали «слабаком». [21] Осмотр показал, что он не выдержит суровых погодных условий Англии, [10] инцидент, о котором он позже вспомнил, и сказал: «[Гиффар] осмотрел меня и подтвердил, что я умру от туберкулеза … если поеду в Англию». [22]
Старший брат Рамана Чандрасекхара Субрахманья Айяр присоединился к Индийской финансовой службе (ныне Индийская служба аудита и счетов ), [23] самой престижной государственной службе в Индии. Не имея возможности учиться за границей, Раман последовал его примеру и получил квалификацию для Индийской финансовой службы, заняв первое место на вступительном экзамене в феврале 1907 года. [24] В июне 1907 года он был направлен в Калькутту (ныне Колката ) в качестве помощника генерального бухгалтера. [10] Именно там он был глубоко впечатлен Индийской ассоциацией по развитию науки (IACS), первым научно-исследовательским институтом, основанным в Индии в 1876 году. [22] Он сразу же подружился с Асутошем Деем, который в конечном итоге стал его пожизненным сотрудником, Амритой Лал Сиркар, основателем и секретарем IACS, и Ашутошем Мукерджи , исполнительным членом института и вице-канцлером Калькуттского университета . При их поддержке он получил разрешение проводить исследования в IACS в свое свободное время, даже «в очень необычные часы», как позже вспоминал Раман. [13] До этого времени институт еще не набирал постоянных исследователей, [25] и не выпускал никаких исследовательских работ. [10] Статья Рамана «Кольца Ньютона в поляризованном свете», опубликованная в Nature в 1907 году, стала первой работой института. [26] Эта работа вдохновила IACS на публикацию журнала « Бюллетень Индийской ассоциации по развитию науки» в 1909 году, в котором Раман был основным автором. [13]
В 1909 году Раман был переведен в Рангун , Британская Бирма (ныне Мьянма ), на должность валютного инспектора. Всего через несколько месяцев ему пришлось вернуться в Мадрас, так как его отец умер от болезни. Последующая смерть отца и похоронные ритуалы вынудили его остаться там до конца года. [27] Вскоре после того, как он возобновил работу в Рангуне, его перевели обратно в Индию, в Нагпур , штат Махараштра, в 1910 году. [28] Еще до того, как он прослужил год в Нагпуре, в 1911 году его повысили до генерального бухгалтера и снова отправили в Калькутту. [27]
С 1915 года Калькуттский университет начал назначать научных сотрудников под руководством Рамана в IACS. Судхангсу Кумар Банерджи (который позже стал генеральным директором метеорологического департамента обсерваторий Индии ), докторант Ганеша Прасада , был его первым студентом. [29] Со следующего года другие университеты последовали его примеру, включая Университет Аллахабада , Университет Рангуна , Королевский колледж Индора, Институт науки Нагпура , Колледж Кришнат и Мадрасский университет. К 1919 году Раман руководил более чем дюжиной студентов. [30] После смерти Сиркара в 1919 году Раман получил две почетные должности в IACS: почетного профессора и почетного секретаря. [25] Он называл этот период «золотой эрой» своей жизни. [31]
Раман был выбран Калькуттским университетом на должность профессора физики , должность, учрежденную в честь благотворителя сэра Таракнатха Палита , в 1913 году. Сенат университета произвел назначение 30 января 1914 года, как записано в протоколе заседания:
Следующие назначения на должности профессоров Палита были сделаны на заседании Сената 30 января 1914 года: д-р П. К. Рэй и г-н К. В. Раман, магистр... Назначение каждого профессора будет постоянным. Профессор должен освободить свою должность по достижении шестидесятилетнего возраста. [13]
До 1914 года Ашутош Мукерджи пригласил Джагадиша Чандру Бозе занять эту должность, но Бозе отказался. [32] В качестве второго выбора Раман стал первым профессором физики Palit, но был отложен для занятия должности, поскольку началась Первая мировая война . Только в 1917 году, когда он присоединился к Rajabazar Science College , кампусу, созданному Университетом Калькутты в 1914 году, он стал полноправным профессором. [13] Он неохотно ушел в отставку с должности государственного служащего после десятилетия службы, что было описано как «высшая жертва» [25], поскольку его зарплата как профессора составляла примерно половину его зарплаты в то время. Но в его пользу условия как профессора были четко указаны в отчете о его присоединении к университету, в котором говорилось:
Принятие г-ном К. В. Раманом должности профессора сэра Т. Н. Палита при условии, что ему не придется выезжать из Индии... Сообщается, что г-н К. В. Раман приступил к исполнению своих обязанностей профессора физики в Палите с 2.7.17... Г-н Раман сообщил, что от него не потребуется заниматься преподавательской работой в классах магистратуры и магистратуры в ущерб его собственным исследованиям или оказанию помощи продвинутым студентам в их исследованиях. [29]
Назначение Рамана профессором Палита вызвало резкие возражения со стороны некоторых членов Сената Калькуттского университета, особенно иностранных, поскольку у него не было степени доктора философии , и он никогда не учился за границей. В качестве своего рода опровержения Мукерджи организовал почетную докторскую степень , которую Калькуттский университет присвоил Раману в 1921 году. В том же году он посетил Оксфорд, чтобы прочитать лекцию на Конгрессе университетов Британской империи. [33] К тому времени он заслужил неплохую репутацию, и его хозяевами были лауреаты Нобелевской премии Дж. Дж. Томсон и лорд Резерфорд . [34] После избрания его членом Королевского общества в 1924 году Мукерджи спросил его о его планах на будущее, на что тот ответил: «Конечно, Нобелевская премия». [25] В 1926 году он основал Indian Journal of Physics и стал его первым редактором. [35] Во втором томе журнала была опубликована его знаменитая статья «Новое излучение», в которой сообщалось об открытии эффекта Рамана . [36] [37]
Рамана сменил Дебендра Мохан Бозе на посту профессора Палита в 1932 году. После назначения директором Индийского института науки (IISc) в Бангалоре он покинул Калькутту в 1933 году. [38] Махараджа Кришнараджа Водеяр IV , король Майсура, Джамсетджи Тата и наваб сэр Мир Осман Али Хан , низам Хайдарабада , внесли вклад в земли и средства для Индийского института науки в Бангалоре. Вице- король Индии лорд Минто одобрил создание в 1909 году, а британское правительство назначило его первым директором Морриса Трэверса . [39] Раман стал четвертым директором и первым индийским директором. Во время своего пребывания в IISc он нанял Г. Н. Рамачандрана , который впоследствии стал выдающимся рентгеновским кристаллографом . Он основал Индийскую академию наук в 1934 году и начал издавать академический журнал Proceedings of the Indian Academy of Sciences (позже разделенный на Proceedings - Mathematical Sciences , Journal of Chemical Sciences и Journal of Earth System Science ). [34] Примерно в это же время было создано Калькуттское физическое общество, концепция которого была инициирована им в начале 1917 года. [13]
Вместе со своим бывшим учеником Панчапакешей Кришнамурти Раман основал компанию Travancore Chemical and Manufacturing Co. Ltd. в 1943 году. [40] Компания, переименованная в TCM Limited в 1996 году, была одним из первых производителей органических и неорганических химикатов в Индии. [41] В 1947 году Раман был назначен первым национальным профессором новым правительством независимой Индии. [42]
Раман ушел из IISC в 1948 году и основал Raman Research Institute в Бангалоре годом позже. Он был его директором и оставался там активным до своей смерти в 1970 году. [42]
Одним из интересов Рамана была научная основа музыкальных звуков. Он был вдохновлен книгой Германа фон Гельмгольца « Ощущения тона» , с которой он столкнулся, когда присоединился к IACS. [24] Он публиковал свои открытия в большом количестве в период с 1916 по 1921 год. Он разработал теорию поперечной вибрации смычковых струнных инструментов , основанную на суперпозиции скоростей. Одним из его самых ранних исследований было исследование волчьего тона в скрипках и виолончелях. [43] [44] Он изучал акустику различных скрипичных и родственных инструментов, включая индийские струнные инструменты, [45] [46] и брызги воды. [47] Он даже проводил то, что он называл «Экспериментами с механически играемыми скрипками». [48]
Раман также изучал уникальность индийских барабанов. [49] Его анализ гармонической природы звуков таблы и мридангама был первым научным исследованием индийских ударных инструментов. [50] Он написал критическое исследование о колебаниях струны фортепиано , которое было известно как теория Кауфмана. [51] Во время своего краткого визита в Англию в 1921 году ему удалось изучить, как звук распространяется в галерее Whispring Gallery купола собора Святого Павла в Лондоне, что создает необычные звуковые эффекты. [52] [53] Его работа по акустике была важной прелюдией, как экспериментально, так и концептуально, к его более поздним работам по оптике и квантовой механике . [54]
Раман, в своем расширяющемся начинании по оптике, начал исследовать рассеяние света, начиная с 1919 года. [55] Его первым феноменальным открытием физики света был синий цвет морской воды . Во время путешествия домой из Англии на борту SS Narkunda в сентябре 1921 года он размышлял о синем цвете Средиземного моря . Используя простое оптическое оборудование, карманный спектроскоп и призму Николя в руке, он изучал морскую воду. [56] Из нескольких гипотез о цвете моря, выдвинутых в то время, [57] [58] лучшим объяснением было объяснение лорда Рэлея в 1910 году, согласно которому, «столь восхищающая темно-синяя глубина моря не имеет ничего общего с цветом воды, а является просто синевой неба, видимой в отражении». [59] Рэлей правильно описал природу голубого неба с помощью явления, теперь известного как рэлеевское рассеяние , [60] рассеивание света и преломление частицами в атмосфере. [61] Его объяснение голубого цвета воды было инстинктивно принято как правильное. Раман мог рассматривать воду, используя призму Николя, чтобы избежать влияния солнечного света, отраженного поверхностью. Он описал, как море кажется даже более синим, чем обычно, что противоречит Рэлею. [62]
Как только SS Narkunda пришвартовался в Бомбейской гавани (ныне Мумбайская гавань ), Раман закончил статью «Цвет моря», которая была опубликована в выпуске Nature за ноябрь 1921 года . Он отметил, что объяснение Рэлея «сомнительно при простом способе наблюдения» (с использованием призмы Николя). [62] Как он думал:
Глядя вниз в воду с Николем перед глазом, чтобы отсекать поверхностные отражения, можно было увидеть, как след солнечных лучей входит в воду и, благодаря перспективе, сходится в точке на значительной глубине внутри нее. Вопрос в следующем: что именно преломляет свет и делает его прохождение видимым? Интересная возможность, которую следует рассмотреть в этой связи, заключается в том, что преломляющие частицы могут, по крайней мере частично, быть молекулами самой воды. [13]
Когда он прибыл в Калькутту, он попросил своего студента К. Р. Раманатана, который был из Университета Рангуна, провести дальнейшие исследования в IACS. [63] К началу 1922 года Раман пришел к выводу, о котором он сообщил в Трудах Лондонского королевского общества :
В этой статье предлагается выдвинуть совершенно иную точку зрения, что в этом явлении, как и в параллельном случае цвета неба, молекулярная дифракция определяет наблюдаемую светимость и в значительной мере также ее цвет. В качестве необходимого предварительного этапа для обсуждения будут представлены теоретический расчет и экспериментальные наблюдения интенсивности молекулярного рассеяния в воде. [64]
Верный своим словам, Раманатан опубликовал подробное экспериментальное открытие в 1923 году. [65] Его последующее исследование Бенгальского залива в 1924 году предоставило полные доказательства. [66] Сейчас известно, что собственный цвет воды в основном объясняется селективным поглощением более длинных волн света в красной и оранжевой областях спектра , из-за обертонов инфракрасного поглощения ОН (кислород и водород вместе взятые) растягивающих мод молекул воды. [67]
Вторым важным открытием Рамана в области рассеяния света был новый тип излучения, одноименное явление, названное эффектом Рамана. [68] После открытия природы рассеяния света, вызывающего голубой цвет воды, он сосредоточился на принципе, лежащем в основе этого явления. Его эксперименты в 1923 году показали возможность образования других световых лучей в дополнение к падающему лучу , когда солнечный свет фильтруется через фиолетовое стекло в некоторых жидкостях и твердых телах. Раманатан считал, что это был случай «следа флуоресценции ». [13] В 1925 году К. С. Кришнан , новый научный сотрудник, отметил теоретическую основу для существования дополнительной линии рассеяния помимо обычного поляризованного упругого рассеяния, когда свет рассеивается через жидкость. [69] Он назвал это явление «слабой флуоресценцией». [70] Но теоретические попытки обосновать это явление были совершенно тщетными в течение следующих двух лет. [71]
Главным толчком стало открытие эффекта Комптона . Артур Комптон из Вашингтонского университета в Сент-Луисе в 1923 году нашел доказательства того, что электромагнитные волны также можно описать как частицы. [72] К 1927 году это явление было широко признано учеными, включая Рамана. [73] Когда в декабре 1927 года было объявлено о присуждении Комптону Нобелевской премии по физике , Раман восторженно сказал Кришнану:
«Превосходные новости... действительно очень хорошие. Но послушай, Кришнан. Если это верно для рентгеновских лучей, то это должно быть верно и для света. Я всегда так думал. Должен быть оптический аналог эффекта Комптона. Мы должны его искать, и мы на правильном пути. Он должен быть найден и будет найден. Нобелевская премия должна быть получена». [74]
Но истоки вдохновения лежали дальше. Как позже вспоминал Комптон, «вероятно, именно дебаты в Торонто привели его к открытию эффекта Рамана два года спустя». [24] Дебаты в Торонто были посвящены обсуждению существования кванта света на заседании Британской ассоциации содействия развитию науки, состоявшемся в Торонто в 1924 году. Там Комптон представил свои экспериментальные результаты, которые Уильям Дуэйн из Гарвардского университета опроверг своими собственными доказательствами того, что свет — это волна. [75] Раман встал на сторону Дуэйна и сказал: «Комптон, ты очень хороший спорщик, но истина не в тебе». [24]
Кришнан начал эксперимент в начале января 1928 года. [63] 7 января он обнаружил, что независимо от того, какую чистую жидкость он использовал, она всегда производила поляризованную флуоресценцию в видимом спектре света. Когда Раман увидел результат, он был поражен, почему он никогда не наблюдал такого явления все эти годы. [63] Той ночью он и Кришнан назвали новое явление «модифицированным рассеянием» со ссылкой на эффект Комптона как немодифицированное рассеяние. 16 февраля они отправили рукопись в Nature под названием «Новый тип вторичного излучения», которая была опубликована 31 марта. [77]
28 февраля 1928 года они получили спектры модифицированного рассеяния отдельно от падающего света . Из-за сложности измерения длин волн света они полагались на визуальное наблюдение цвета, создаваемого солнечным светом через призму. Раман изобрел тип спектрографа для обнаружения и измерения электромагнитных волн. [34] [78] Ссылаясь на изобретение, Раман позже заметил: «Когда я получил свою Нобелевскую премию, я потратил едва ли 200 рупий на свое оборудование», [79] хотя было очевидно, что его общие расходы на весь эксперимент были намного больше. [80] С этого момента они могли использовать прибор, используя монохроматический свет от ртутной дуговой лампы , который проникал через прозрачный материал и падал на спектрограф для записи его спектра. Теперь линии рассеяния можно было измерить и сфотографировать. [81] [82]
В тот же день Раман сделал заявление перед прессой. Associated Press of India сообщило об этом на следующий день, 29 февраля, как «Новая теория радиации: открытие профессора Рамана». [83] Оно опубликовало историю как:
Профессор CV Raman, FRS, из Калькуттского университета, сделал открытие, которое обещает иметь фундаментальное значение для физики... Новое явление демонстрирует черты, даже более поразительные, чем те, что открыл профессор Комптон с помощью рентгеновских лучей. Основная наблюдаемая черта заключается в том, что когда вещество возбуждается светом одного цвета, содержащиеся в нем атомы испускают свет двух цветов, один из которых отличается от возбуждающего цвета и находится ниже по спектру. Удивительно то, что измененный цвет совершенно не зависит от природы используемого вещества. [68]
Новость была воспроизведена в The Statesman 1 марта под заголовком «Рассеяние света атомами – новое явление – открытие профессора из Калькутты». [84] Раман представил трехпараграфный отчет об открытии 8 марта в Nature , который был опубликован 21 апреля. [85] Фактические данные были отправлены в тот же журнал 22 марта и опубликованы 5 мая. [86] Раман представил формальное и подробное описание как «новое излучение» на заседании Южно-индийской научной ассоциации в Бангалоре 16 марта. Его лекция была опубликована в Indian Journal of Physics 31 марта. [36] Тысяча экземпляров перепечатанной статьи была отправлена ученым в разных странах в тот же день. [37]
Некоторые физики, особенно французские и немецкие физики, изначально скептически отнеслись к подлинности открытия. Георг Йос из Йенского университета имени Фридриха Шиллера спросил Арнольда Зоммерфельда из Мюнхенского университета : «Как вы думаете, работа Рамана по оптическому эффекту Комптона в жидкостях надежна?... Резкость линий рассеяния в жидкостях кажется мне сомнительной». Затем Зоммерфельд попытался воспроизвести эксперимент, но потерпел неудачу. [87] 20 июня 1928 года Петер Прингсхайм из Берлинского университета смог успешно воспроизвести результаты Рамана. Он был первым, кто ввел термины Ramaneffekt и Linien des Ramaneffekts в своих статьях, опубликованных в последующие месяцы. [88] [89] Сразу же последовало использование английских версий, «Raman effect» и «Raman lines». [90] [22] [91]
Помимо того, что эффект Рамана сам по себе был новым явлением, он был одним из самых ранних доказательств квантовой природы света . Роберт В. Вуд из Университета Джонса Хопкинса был первым американцем, подтвердившим эффект Рамана в начале 1929 года. [92] Он провел ряд экспериментальных проверок, после чего прокомментировал: «Мне кажется, что это прекрасное открытие, которое стало результатом долгого и терпеливого изучения Раманом явления рассеяния света, является одним из самых убедительных доказательств квантовой теории». [93] [94] Область Рамановской спектроскопии стала основываться на этом явлении, и Эрнест Резерфорд , президент Королевского общества , упомянул его в своем вручении Раману медали Хьюза в 1930 году как «среди трех или четырех лучших открытий в экспериментальной физике за последнее десятилетие». [74]
Раман был уверен, что он также получит Нобелевскую премию по физике, но был разочарован, когда Нобелевская премия досталась Оуэну Ричардсону в 1928 году и Луи де Бройлю в 1929 году. Он был настолько уверен в получении премии в 1930 году, что забронировал билеты в июле, хотя награды должны были быть объявлены в ноябре. Он просматривал газету каждый день в поисках объявления о премии, выбрасывая ее, если в ней не было новостей. [95] В конце концов он выиграл в том году. [96]
Раман был связан с университетом Banaras Hindu в Варанаси . Он присутствовал на церемонии основания BHU [97] и читал лекции по математике и «Некоторые новые пути в физике» во время лекционного цикла, организованного в университете с 5 по 8 февраля 1916 года. [98] Он также занимал должность постоянного приглашенного профессора. [99]
С помощью Сури Бхагавантама он определил спин фотонов в 1932 году, что еще раз подтвердило квантовую природу света. [100] [91] С другим студентом, Нагендрой Натхом, он предоставил правильное теоретическое объяснение акустооптического эффекта (рассеяние света звуковыми волнами) в серии статей , что привело к появлению знаменитой теории Рамана-Ната. [101] Модуляторы и коммутационные системы, основанные на этом эффекте, позволили создать оптические компоненты связи на основе лазерных систем. [102]
Другие проведенные им исследования включали экспериментальные и теоретические исследования дифракции света на акустических волнах ультразвуковых и гиперзвуковых частот [103] [104] , а также исследования эффектов, производимых рентгеновскими лучами на инфракрасные колебания в кристаллах, подвергаемых воздействию обычного света, которые были опубликованы между 1935 и 1942 годами. [105] [106]
В 1948 году, изучая спектроскопическое поведение кристаллов, он по-новому подошел к фундаментальным проблемам динамики кристаллов. [107] [108] Он занимался структурой и свойствами алмаза с 1944 по 1968 год, [109] [110] структурой и оптическим поведением многочисленных радужных веществ, включая лабрадорит , [111] жемчужный полевой шпат , [112] агат , [113] кварц , [114] опал , [115] и жемчуг в начале 1950-х годов. [116] Среди его других интересов были оптика коллоидов , а также электрическая и магнитная анизотропия . [117] [118] Его последние интересы в 1960-х годах были связаны с биологическими свойствами, такими как цвета цветов и физиология человеческого зрения . [119] [120] [121]
В 1907 году Раман женился на Локасундари Аммал, дочери С. Кришнасвами Айера, который был суперинтендантом морской таможни в Мадрасе. [23] Обычно датой свадьбы считается 6 мая, [122] [123] [124] но внучатая племянница и биограф Рамана, Ума Парамешваран , [125] назвала фактическую дату 2 июня 1907 года. [126] Это был самостоятельный брак, и его жене было 13 лет. [127] [42] [128] (Источники противоречивы относительно ее возраста, так как годом ее рождения указан 1892 год, [22] [123] [124] , что делает ее возраст около 15 лет; но Парамешваран подтвердил 13-летний возраст, [129] что подтверждается ее некрологом в Current Science , в котором упоминается ее возраст 86 лет на момент ее смерти 22 мая 1980 года. [130] ) Его жена позже в шутку рассказывала, что их брак был связан не столько с ее музыкальным мастерством (она играла на вине, когда они впервые встретились), сколько с «дополнительным пособием, которое Финансовый департамент выдавал своим женатым офицерам». [42] Под дополнительным пособием подразумеваются дополнительные 150 индийских рупий для женатых офицеров в то время. [23] Вскоре после того, как они переехали в Калькутту в 1907 году, пару обвинили в обращении в христианство. Это произошло потому, что они часто посещали церковь Святого Иоанна в Калькутте, поскольку Локасундари была очарована церковной музыкой, а Раман — акустикой. [42]
У них было два сына, Чандрасекар Раман и Венкатраман Радхакришнан , радиоастроном . Раман был дядей по отцовской линии Субрахманьяна Чандрасекара , лауреата Нобелевской премии по физике 1983 года. [131]
На протяжении всей своей жизни Раман собрал обширную личную коллекцию камней, минералов и материалов с интересными свойствами рассеивания света, которые он получил во время своих путешествий по миру и в качестве подарков. [132] Он часто носил с собой небольшой портативный спектроскоп для изучения образцов. [133] Они, вместе со спектрографом, выставлены в IISc. [134] [135]
Лорд Резерфорд сыграл важную роль в некоторых из самых важных моментов жизни Рамана. Он номинировал Рамана на Нобелевскую премию по физике в 1930 году, вручил ему медаль Хьюза как президенту Королевского общества в 1930 году и рекомендовал его на должность директора в IISc в 1932 году. [10]
У Рамана было чувство одержимости Нобелевской премией. В своей речи в Калькуттском университете он сказал: «Я не польщен оказанной мне честью [членством в Королевском обществе в 1924 году]. Это небольшое достижение. Если есть что-то, к чему я стремлюсь, так это Нобелевская премия. Вы увидите, что я получу ее через пять лет». [136] Он знал, что если он получит Нобелевскую премию, то не сможет ждать объявления Нобелевского комитета, которое обычно делается в конце года, учитывая время, необходимое для того, чтобы добраться до Швеции по морю. [137] С уверенностью он забронировал два билета, один для своей жены, на пароход в Стокгольм в июле 1930 года. [138] Вскоре после того, как он получил Нобелевскую премию, его спросили в интервью о возможных последствиях, если бы он открыл эффект Рамана раньше, на что он ответил: «Тогда я должен был разделить Нобелевскую премию с Комптоном, и мне бы это не понравилось; я бы предпочел получить ее всю». [139]
Хотя Раман почти не говорил о религии, он был открытым агностиком , [140] но возражал против того, чтобы его называли атеистом. [21] Его агностицизм во многом был сформирован под влиянием агностицизма его отца, который придерживался философий Герберта Спенсера , Чарльза Брэдло и Роберта Г. Ингерсолла . [141] Он возмущался традиционными индуистскими ритуалами , [142] но не отказывался от них в семейном кругу. [143] [144] На него также повлияла философия Адвайта-Веданты . [145] Традиционный пагри (индийский тюрбан) с пучком снизу и упанаяна (индуистская священная нить) были его фирменным нарядом. Хотя в южноиндийской культуре не было принято носить тюрбаны, он объяснял свою привычку так: «О, если бы я его не носил, моя голова распухла бы. Вы все так меня хвалите, и мне нужен тюрбан, чтобы сдержать свое эго». [24] Он даже приписывал свой тюрбан признанию, которое он получил во время своего первого визита в Англию, в частности от Дж. Дж. Томсона и лорда Резерфорда. [42] В публичной речи он однажды сказал:
Нет ни Рая, ни Сварги , ни Ада, ни перерождения, ни реинкарнации , ни бессмертия. Единственное, что истинно, это то, что человек рождается, живет и умирает. Поэтому он должен прожить свою жизнь правильно. [146]
На дружеской встрече с Махатмой Ганди и немецким зоологом Гилбертом Рамом разговор зашел о религии. Раман говорил:
Я отвечу на ваш [Рама] вопрос. Если есть Бог, мы должны искать его во Вселенной. Если его там нет, его не стоит искать... Растущие открытия в науке астрономии и физике, похоже, являются все более и более глубокими откровениями Бога. [21]
На смертном одре он сказал жене: «Я верю только в Дух Человека», и попросил, чтобы его похоронили так: «Просто чистую и простую кремацию для меня, без всякой ерунды, пожалуйста». [142]
В конце октября 1970 года у Рамана случилась остановка сердца , и он упал в обморок в своей лаборатории. Его перевезли в больницу, где врачи диагностировали его состояние и заявили, что он не проживет еще четыре часа. [147] Однако он прожил несколько дней и попросил разрешения остаться в садах своего института в окружении последователей и поклонников. [148]
За два дня до смерти Раман сказал одному из своих бывших студентов: «Не позволяйте журналам Академии умереть, поскольку они являются чувствительными индикаторами качества науки, которая делается в стране, и того, укореняется ли в ней наука или нет». [42] Тем же вечером Раман встретился с Советом директоров своего института в своей спальне и обсудил с ними судьбу руководства института. [148] Он также завещал своей жене провести простую кремацию без каких-либо ритуалов после его смерти. Он умер от естественных причин рано утром следующего дня 21 ноября 1970 года в возрасте 82 лет. [147]
Узнав о смерти Рамана, премьер-министр Индира Ганди публично заявила:
Страна, Палата [парламента] и каждый из нас будут скорбеть о смерти доктора К. В. Рамана. Он был величайшим ученым современной Индии и одним из величайших интеллектов, которых наша страна произвела за свою долгую историю. Его ум был подобен алмазу, который он изучал и объяснял. Дело его жизни состояло в том, чтобы пролить свет на природу света, и мир воздал ему почести многими способами за новые знания, которые он завоевал для науки. [149]
В 1928 году Григорий Ландсберг и Леонид Мандельштам в Московском государственном университете независимо друг от друга открыли эффект Рамана. Они опубликовали свои результаты в июльском выпуске Naturwissenschaften [150] и представили их на Шестом съезде Российской ассоциации физиков, проходившем в Саратове с 5 по 16 августа. [151] В 1930 году они были номинированы на Нобелевскую премию вместе с Раманом. Однако, по мнению Нобелевского комитета: (1) русские не пришли к независимой интерпретации своего открытия, поскольку они цитировали статью Рамана; (2) они наблюдали эффект только в кристаллах, тогда как Раман и Кришнан наблюдали его в твердых телах, жидкостях и газах, и, следовательно, доказали универсальный характер эффекта; (3) проблемы, касающиеся интенсивности линий Рамана и инфракрасных линий в спектрах, были объяснены в течение предыдущего года; (4) метод Рамана с большим успехом применялся в различных областях молекулярной физики; и (5) эффект Рамана эффективно помог проверить свойства симметрии молекул и, таким образом, проблемы, касающиеся ядерного спина в атомной физике. [152]
Нобелевский комитет предложил Королевской Шведской академии наук для Нобелевской премии только имя Рамана . [152] Позже появились доказательства того, что русские открыли это явление раньше, за неделю до открытия Рамана и Кришнана. [153] Согласно письму Мандельштама ( Оресту Хвольсону ), русский наблюдал спектральную линию 21 февраля 1928 года. [154]
Кришнан не был номинирован на Нобелевскую премию, хотя он был главным исследователем в открытии эффекта Рамана. [87] Он был единственным, кто первым заметил новое рассеяние. [63] Кришнан был соавтором всех научных работ по открытию в 1928 году, за исключением двух. Он один написал все последующие исследования. [155] [156] [157] Сам Кришнан никогда не заявлял, что он достоин премии. [158] Но Раман позже признал, что Кришнан был соавтором. [87] Однако он оставался открыто враждебно настроенным по отношению к Кришнану, что последний описал как «величайшую трагедию в моей жизни». [158] После смерти Кришнана Раман сказал корреспонденту The Times of India : «Кришнан был величайшим шарлатаном, которого я знал, и всю свою жизнь он маскировался под чужое открытие». [159]
С октября 1933 по март 1934 года Макс Борн работал в IISc в качестве рецензента теоретической физики по приглашению Рамана в начале 1933 года. [160] В то время Борн был беженцем из нацистской Германии и временно работал в колледже Святого Иоанна в Кембридже . [161] С начала 20-го века Борн разработал теорию динамики решетки , основанную на тепловых свойствах. [162] Он представил свою теорию в одной из своих лекций в IISc. К тому времени Раман разработал другую теорию и заявил, что теория Борна противоречит экспериментальным данным. [160] Их спор длился десятилетиями. [163] [164]
В этом споре Борн получил поддержку большинства физиков, [165] поскольку его точка зрения оказалась лучшим объяснением. [160] Теория Рамана, как правило, считалась частично релевантной. [166] Помимо интеллектуальных дебатов, их соперничество распространялось на личные и социальные уровни. Позже Борн сказал, что Раман, вероятно, считал его «врагом». [160] Несмотря на растущие доказательства теории Борна, Раман отказался уступить. Как редактор Current Science он отклонял статьи, которые поддерживали теорию Борна. [167] Борн был несколько раз номинирован на Нобелевскую премию именно за свой вклад в теорию решеток и в конечном итоге получил ее за свои статистические работы по квантовой механике в 1954 году. Отчет был написан как «запоздалая Нобелевская премия». [168]
Раман испытывал отвращение к тогдашнему премьер-министру Индии Джавахарлалу Неру и его политике в отношении науки. В одном случае он разбил бюст Неру об пол. В другом случае он разбил молотком медальон Бхарат Ратна , который ему подарило правительство Неру. [169] [170] Он публично высмеял Неру, когда последний посетил Исследовательский институт Рамана в 1948 году. Там они продемонстрировали кусок золота и меди на фоне ультрафиолетового света. Неру обманули, заставив поверить, что медь, которая светится ярче, чем любой другой металл, — это золото. Раман поспешил заметить: «Господин премьер-министр, не все, что блестит, — золото». [171]
В то же время Неру предложил Раману финансовую помощь своему институту, от которой Раман наотрез отказался, ответив: «Я, конечно, не хочу, чтобы это стало еще одной правительственной лабораторией». [147] Раман был особенно против контроля исследовательских программ со стороны правительства, например, при создании Центра атомных исследований имени Бхабхи (BARC), Организации оборонных исследований и разработок (DRDO) и Совета по научным и промышленным исследованиям (CSIR). [167] [172] Он оставался враждебно настроенным к людям, связанным с этими учреждениями, включая Хоми Дж. Бхабху , С. С. Бхатнагара и своего некогда любимого студента Кришнана. Он даже называл такие программы «эффектом Неру–Бхатнагара». [173] [174] [175] В 1959 году Раман предложил основать еще один исследовательский институт в Мадрасе. Правительство Мадраса посоветовало ему обратиться за финансированием к центральному правительству. Но Раман ясно предвидел, когда он ответил Ч. Субраманьяму , тогдашнему министру финансов и образования в Мадрасе, что его предложение правительству Неру «будет встречено отказом». Так закончился этот план. [172]
Раман описал власти AICC как «большую тамашу » (драму или спектакль), которая просто продолжала обсуждать вопросы без каких-либо действий. Что касается проблем с продовольственными ресурсами в Индии, его совет правительству был таким: «Мы должны прекратить размножаться как свиньи, и вопрос решится сам собой». [136]
Индийская академия наук родилась из конфликтов во время процедур предложения о национальной научной организации в соответствии с Королевским обществом. [176] В 1933 году Ассоциация индийского научного конгресса (ISCA), в то время крупнейшая научная организация, планировала создать национальный научный орган, который был бы уполномочен консультировать правительство по научным вопросам. [177] Сэр Ричард Грегори , тогдашний редактор Nature, во время своего визита в Индию предложил Раману, как редактору Current Science , основать Индийскую академию наук. Раман считал, что это должно быть исключительно индийское членство, в отличие от общего консенсуса о том, что должны быть включены британские члены. Он постановил, что «как может индийская наука процветать под опекой академии, которая имеет свой собственный совет из 30 человек, 15 из которых являются британцами, из которых только двое или трое достаточно пригодны, чтобы быть ее членами». 1 апреля 1933 года он созвал отдельное заседание южноиндийских ученых. Он и Субба Рао официально вышли из ISCA. [178]
Раман зарегистрировал новую организацию как Индийскую академию наук 24 апреля в Регистраторе обществ. [177] Это было временное название, которое должно было быть изменено на Королевское общество Индии после одобрения Королевской хартией . Правительство Индии не признало его в качестве официального национального научного органа, поэтому ICSA создало отдельную организацию под названием Национальный институт наук Индии 7 января 1935 года (но снова изменено на Индийскую национальную академию наук в 1970 году). [178] INSA возглавляли главные соперники Рамана, включая Мегхнад Саха , Бхабху, Бхатнагара и Кришнана. [176]
У Рамана были большие разногласия с властями Индийского института науки (IISc). Его обвиняли в предвзятом развитии физики при игнорировании других областей. [160] У него не было дипломатической личности по отношению к другим коллегам, о чем вспоминал С. Рамасешан , его племянник и позже директор IISc, говоря: «Раман вошел туда, как слон в посудную лавку». [142] Он хотел исследований в области физики на уровне западных институтов, но за счет других областей науки. [160] Макс Борн заметил: «Раман нашел сонное место, где очень мало работы выполнялось несколькими чрезвычайно хорошо оплачиваемыми людьми». [142] На заседании Совета Кеннет Астон, профессор кафедры электротехники, резко раскритиковал Рамана и найм им Борна. Раман имел все намерения отдать полную должность профессора Борну. [24] Астон даже лично напал на Борна, назвав его человеком, «который был отвергнут своей собственной страной, ренегатом и, следовательно, второсортным ученым, не подходящим для работы на факультете, не говоря уже о том, чтобы быть главой кафедры физики». [179]
Совет IISc создал наблюдательный комитет для надзора за поведением Рамана в январе 1936 года. Комитет под председательством Джеймса Ирвина , ректора и вице-канцлера Университета Сент-Эндрюс , в марте сообщил, что Раман неправильно использовал средства и полностью сместил «центр тяжести» в сторону исследований в области физики, а также что предложение Борна в качестве профессора математической физики (которое уже было одобрено Советом в ноябре 1935 года) было финансово невыполнимым. [160] Совет предложил Раману два варианта: либо уйти из института с 1 апреля, либо уйти с поста директора и продолжить работу в качестве профессора физики; если он не сделает выбор, его должны были уволить. Раман был склонен принять второй вариант. [180]
Раман, казалось, никогда не был высокого мнения о членстве в Королевском обществе. [136] Он подал в отставку с должности члена 9 марта 1968 года, которую Совет Королевского общества принял 4 апреля. Однако точная причина не была задокументирована. [181] Одной из причин могло быть возражение Рамана против обозначения «британских подданных» как одной из категорий членов. Особенно после обретения Индией независимости , в Королевском обществе были свои собственные споры по этому вопросу. [182]
По словам Субрахманьяна Чандрасекара, London Times однажды составила список членов, в котором Раман был исключен. Раман написал Патрику Блэкетту , тогдашнему президенту общества, и потребовал объяснений. Он был удручен ответом Блэкетта о том, что общество не играет никакой роли в газете. [183] По словам Кришнана, еще одной причиной был неодобрительный отзыв, который Раману дали на рукопись, представленную им в Proceedings of the Royal Society . Это могли быть эти кумулятивные факторы, как Раман написал в своем заявлении об отставке и сказал: «Я принял это решение после тщательного рассмотрения всех обстоятельств дела. Я хотел бы просить, чтобы моя отставка была принята, а мое имя было удалено из списка членов Общества». [181]
Раман был удостоен многих почетных докторских степеней и членства в научных обществах. В Индии, помимо того, что он был основателем и президентом Индийской академии наук (FASc), [184] он был членом Азиатского общества Бенгалии (FASB), [185] а с 1943 года — членом-основателем Индийской ассоциации по развитию науки (FIAS). [186] В 1935 году он был назначен членом-корреспондентом Национального института наук Индии (FNI, ныне Индийская национальная академия наук) . [185] [n 1] [n 2] Он был членом Немецкой академии в Мюнхене, Швейцарского физического общества в Цюрихе, Королевского философского общества в Глазго , Королевской ирландской академии , Венгерской академии наук , Академии наук СССР , Оптического общества Америки (почетный член), Минералогического общества Америки , Румынской академии наук , Акустического общества Catgut Америки и Чехословацкой академии наук . [189]
В 1924 году он был избран членом Королевского общества . [3] Однако в 1968 году он вышел из состава общества по неизвестным причинам, став единственным индийским членом Королевского общества, который когда-либо делал это. [190]
Он был президентом 16-й сессии Индийского научного конгресса в 1929 году. Он был основателем и президентом Индийской академии наук с 1933 года до своей смерти. [95] Он был членом Папской академии наук в 1961 году. [189]
В этом институте сэр К. В. Раман в 1928 году обнаружил, что когда луч цветного света проникает в жидкость, часть света, рассеиваемого этой жидкостью, имеет другой цвет. Раман показал, что природа этого рассеянного света зависит от типа присутствующего образца. Другие ученые быстро поняли значение этого явления как аналитического и исследовательского инструмента и назвали его эффектом Рамана. Этот метод стал еще более ценным с появлением современных компьютеров и лазеров. Его нынешнее применение варьируется от неразрушающей идентификации минералов до раннего обнаружения опасных для жизни заболеваний. За свое открытие Раман был удостоен Нобелевской премии по физике в 1930 году. [34]
{{cite book}}
: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) CS1 maint: местоположение отсутствует издатель ( ссылка )