本文所要介绍的三位人物分属印度物理学界的第一和第二代人,其中加迪什 · 钱德拉 · 玻色(Jagdish Chandra Bose,1858~1937)是第—代;钱德拉塞卡 · 文卡塔 · 拉曼(Chandrasekhar Venkata Raman,1888~1970)和米格纳德 · 萨哈(Maghnad Saha,1893~1956)属第二代。通过他们的努力,使现代物理学在印度土地上生根开花,也令西方社会对印度民族刮目相看,提高了民族的自信心。
一
J . C. 玻色于1858年11月30日出生在东孟加拉迈门辛地区(今天已在孟加拉国版图之内),他在家乡接受了初等教育后,于1871年进入加尔各答一所教会中学。受中学时代一位物理教师的影响,玻色尤其喜欢自己动手做各种物理实验,这导致了1877年当他升入加尔各答的大学时,几乎毫不犹豫地就选择了物理学作为自己终身的专业。毕业后又赴英国进一步深造。
在英国期间,他先从伦敦大学获得了科学学士学位,尔后又通过了剑桥大学的自然科学荣誉学位考试,于1885年学成归国,以27岁的年龄担任了加尔各答首府学院的物理学教授。玻色的研究领域主要包括电磁波、动物和植物的生物物理学等,特别是在后一领域中,他在生命体与非生命体之间建立起了联系,这个贡献最终使他闻名遐迩。
玻色在研究电磁波时,常常注意到电波接收机的某种特殊行为:在连续使用之后,它给出的似乎是一种“疲乏”信号,但若经过短暂的“休息”后,又能恢复其原来的灵敏度。玻色把这个观察与自己对生物学的兴趣结合起来,从而进入生命体和非生命体对各种外界刺激反应问题的研究中去。在20世纪初,他潜心研究刺激与反应的关系,写了大量研究论文,他发现仪器的疲乏曲线与动物极其相似;并且,不管是植物还是动物,在各种不同外来刺激(如机械刺激、热刺激、电击或化学刺激等)之下,都会产生同样的电波反应。他发明了一种“渐强并合表”(crescograph),使那些难以被人察觉的植物生长过程放大了数百万倍,从而可以被精确地记录下来,他用自己设计的“共振记录仪”记录刺激引起的脉冲在生物体内的迁移速率;用“振荡记录仪”跟踪电报接收机或植物的脉动频率;最后,他还使用一种“死亡记录仪”来证实植物临死之前的痛苦挣扎,他的这一系列工作获得国际科学界的高度重视和赞扬,英国皇家学会于1920年接纳玻色为正式会员。
玻色于1917年以荣誉教授的头衔从加尔各答首府学院退休,在此前后,他将平生的积蓄捐献出来再加上从社会上募集到的一部分款项,建立了一个以他的名字命名的研究所:玻色研究所。他对研究所的期望是,“不仅仅是个实验室,而且是个圣殿,”所以这个研究所的孟加拉文名字为:BASU VIJNAN MANDIR(科学圣殿)。玻色给研究所订立的原则还有:对全世界所有国家的科学家开放;他认为这就是印度几千年文明最宝贵传统。
二
C. V. 拉曼1888年11月7日出生在印度南部迪鲁奇拉帕利一个婆罗门家庭中,4岁开始读书识字,12岁就通过考试进入印度南部的最高学府马德拉斯首府学院,成为少年大学生。1904年,16岁的拉曼以名列前茅的成绩获得学士学位,接着在马德拉斯大学攻读硕士学位,读书期间,于1906年,他在英国权威科学刊物上发表了平生第一篇论文:“来自矩形孔径的不对称衍射带”,这是一项有独创性的研究,以此为起点,拉曼开始了在科学园地里绵延半个多世纪的辛勤耕耘。
拉曼在科学上的建树是多方面的,涉及到声学和光学领域中的广泛课题,如:乐器的发声机理、海水的颜色、鲜花的光谱、各种宝石的光学性质等。他的最重要贡献是发现了所谓“拉曼效应”。他是在1919年前后开始可见光散射问题研究的,几年后发展出一种可以解释海水颜色等现象的分子散射理论及实验装置。到1921年,当他与助手用太阳光进行若干液体的散射实验时,发现了一种奇特现象:散射光中含有较入射光波长有微弱变化的射线。一开始,他们将此现象归结为液体中杂质所引起的“荧光”效应,但进一步的研究——使用多种精心提纯的液体样品证明:这是一种新的辐射,在以后的几年中,拉曼与助手不断地改进实验装置,并致力于理论上的阐释,终于使这个新发现为国际科学界所公认,因此被称为“拉曼效应”,由于这项发现,拉曼于1930年荣获诺贝尔物理学奖,成为第一个获此殊荣的亚洲人。
拉曼于1921年接受了加尔各答大学授予他的博士学位,1924年被英国皇家学会推举为会员,1929年又受封为爵士,获得诺贝尔奖之后,接踵而来的各种荣誉和头衔更是多得不可胜数,拉曼没有停留在以往的成就上固步自封,他一如既往,孜孜不倦地进行科学研究,同时,他也致力于印度的科学建制化活动。1926年,他创办了《印度物理学杂志》,并长期担任该杂志的主编职务;他也参与发起建立印度的最高科学咨询机构“印度科学会议”的活动。1933年,他离开加尔各答,来到南部城市班加罗尔,就任新成立的印度科学研究所所长职务,在这里,他又创办了南部的科学联合机构:印度科学院,这是全印国家科学院的前身之一,1943年,拉曼经过多年的筹备,终于建立了一座以他的名字命名的研究所:拉曼研究所。这个研究所至今仍是印度最重要的科学研究机构之一。
三
M. 萨哈1893年10月6日出生在达卡近郊的一座村庄里,因家里贫穷,上小学时就边读书边做工。他靠自己优异的学习成绩赢得了别人的帮助才念完了中学,又靠学生津贴而完成大学学业,在求学期间,经济困扰从未离开过他。
萨哈从大学获得硕士学位后,正赶上加尔各答大学的一次改革——旨在把过去仅仅作为一个管理机构的加尔各答大学改变为一所集教学和研究为一身的真正的大学。萨哈正赶上这个好时机,他因学业优异而被新成立的该大学理学院聘为助教。
萨哈的独立研究活动始于题为:“论麦克斯韦应力”的论文,此文发表于1917年的英国《哲学》杂志,针对彭加勒所给予电磁应力的解释提出不同看法。他从狭义相对论的观点出发,给出了自己的解释。他的研究起点是比较高的,从1917到1919短短的3年中,萨哈在《哲学》杂志,《物理学评论》等国际权威杂志上发表了近10篇论文。内容涉及到热力学、电磁学、狭义相对论、量子辐射理论和天体物理学等领域。他平生最重要的贡献:热电离理论也是在这时期开始酝酿的。这些成果使萨哈在科学界开始小有影响,加尔各答大学因此授予他博士学位,并提供资助,让他得以在欧洲进行了为期2年的研修活动。他先投到英国皇家理工学院的F. 富勒教授门下,从事天体物理学和光谱学的理论和实验研究,在此期间他曾去剑桥作短暂访问,见到了渴慕已久的J. J. 汤姆逊。萨哈一边修改过去几篇论文的草稿,一边竭力从实验上为自己的热电离理论寻找证据。他在富勒的实验室待了半年左右,又转到了德国W · H · 能斯脱的实验室继续工作。他在德国的最大收获,就是参加每周定期在柏林大学物理研究所举行的讨论会。萨哈在这里见到了许多大师级人物:如普朗克、爱因斯坦、冯 · 劳厄等,与他们同室切磋,使他受益匪浅。在欧洲的这些研修活动,扩大了萨哈的眼界,同时也使他基本完成了为自己的热电离理论寻找证据的研究。这个理论于1920年问世,其中最重要的一个公式后来被称为“萨哈公式”,至今仍是天体物理学的一个基本公式,1921年底,萨哈回到加尔各答大学,被聘任为凯拉物理学教授,他在就任此职一年后转到新建的阿拉阿巴律大学,成为该大学唯一的物理学教授。他在此培养了大批物理和大气物理学人才。
萨哈还积极地参与了印度科学体制化的活动,1935年,在他的提议下,以印度已有的几个(包括拉曼等所领导的)“科学院”(academy)为基础,成立了全印性质的“印度科学研究院”,即印度科学院的前身,萨哈开始时任副院长,1937~1939年任第二任院长。
萨哈一生致力于科学研究,后半生更是努力承担起一个科学家的社会责任,英国著名科学史家李约瑟曾如此评价说,“作为印度最杰出的科学家,萨哈教授的智慧之光远远超出自然科学本身,他毅然承担起科学家的社会责任,就像今天印度民族在国际上所起的作用一样,他在印度社会中发挥了卓越的作用。”
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* 19世纪中叶至20世纪初,英属印度全境的三所最高学府,便是分别设在加尔各答、孟买和马德拉斯的所谓“首府学院”(Presidency College),而以这三个地方的地名命名的大学(University),其实不是教学实体,而是一种设置大纲、监督考试等的管理机构。