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主题: 诺奖遗珠,南亚巨星---------- 物理学家S.N.Bose其人其事(一)
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作者 诺奖遗珠,南亚巨星---------- 物理学家S.N.Bose其人其事(一)   
断章师爷
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加入时间: 2009/08/25
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文章标题: 诺奖遗珠,南亚巨星---------- 物理学家S.N.Bose其人其事(一) (866 reads)      时间: 2010-5-24 周一, 下午10:22

作者:断章师爷驴鸣镇 发贴, 来自 http://www.hjclub.info

诺奖遗珠,南亚巨星---------- 物理学家S.N.Bose其人其事(一)
断章师爷

在开篇之前想稍微啰嗦几句。我上次介绍了一位犹太裔的女物理学家Lise Meitner 的故事,在题目里写了个其人其事。实际上我熟悉的只是其“事”,而不是其“人”,所以在详细介绍其事之前,引用了一些中文网上的资料,先介绍了一下其人。一位候守在山墙外的无“法”先生,自以为抓住了我“抄袭”的把柄,就在那儿欣喜若狂地大肆挞伐起来。这位无“法”先生拥有多个网名,前不久曾以“骑士”的身份,充当女权代言人,义愤填膺地斥责我是“小脚爱好者”。被芦笛先生黄牌警告后,他匍匐在墙外的那一隅,一遍又一遍地张贴着“认罪书”,我看了感到老大不忍,终觉得此事由我而起,因此转告芦笛先生是否放他一码。孰料其人此举实际上就象《碧血剑》中那个头下脚上倒立在地,身上插着九柄明晃晃的尖刀,口中念念有词地喊着“九刀穿洞,为奴尽忠”的锦衣毒丐齐云敖。这之后他顶着“看好牫”的网名,冒充数学高手,在芦区捣乱。甚至略去原作者的网名,掐头去尾地把一篇文字张贴到芦区,籍以攻击芦笛先生。在我查出该文作者是zltbaggio先生,原文张贴在《芦笛博客》后,他居然还厚着脸皮造谣说原作者不愿意暴露身份云云。关于这位无“法”先生的历史,芦区大部分网友比我更加清楚,恕我就不再一一列举了。

下面我想介绍的是一位印度物理学家S.N.Bose的生平和事迹。本来还想再“抄袭”几段中文资料来介绍其人的,可惜中文网络上关于S.N.Bose的介绍实在有限,我只得“抄袭”几段外文的,再译成诘屈聱牙的中文。倘若这位无“法”先生还有兴致挑食他喜爱的骨头,逐字逐句地搜查到原文,再给我戴上一顶“歪曲原作”的帽子,我也就没有法子可想了。下面转入正题。

众所周知,古代印度在科学发展上所做的巨大贡献。我们使用的阿拉伯数字其实是印度人发明,是经阿拉伯人流传到欧洲的。印度人还发明了零,不能不说这是一个划时代的概念。

我日常使用的一本《数学手册》后面附有最著名的数学家一览表,最早的是公元前300多年的希腊数学家Eculid of Alexandria ,最晚的是1964年去世的美国数学家 Norbert Wiener,共计34位。内中只有一位东方人,他就是上世纪初的印度数学天才S.Ramanujan(1887-1920),剑桥的数学大家G.H.Hardy(1877-1947)认为他是近1000年来印度最伟大的数学家。G.H.Hardy 设计了一种评价数学家的方法,他给自己评了25分;给 J.E.Littlewood (1885-1977) 30分;给David Hilbert (1862-1943) 80分;给S.Ramanujan100分!(华罗庚先生到剑桥访问时,东道主就是G.H.Hardy。却不知他给华先生打了几分?)

无独有偶,前苏联的物理学全才 L.D.Landau 也给出了一种评价物理学天才的评分方法,I.Newton 是0;A.Einstein 是0.5;属于1的有N.Bohr、M.Planck 、W.Heisenberg、P.Dirac 和E.Schrödinger 等。L.D.Landau 最初给自己打的分是2.5,完成了二类相变理论后才晋升到2。(李政道和杨振宁先生先于L.D.Landau 6年就荣膺诺奖,却与此表无缘。)但是有一位印度物理学家也跻身于1的层次,他就是Satyendra Nath Bose(1894 -1974)。

话说上世纪初量子力学的开山祖师爷之一M.Planck 发现了一个经验公式,与黑体辐射的实验结果符合得很好。这个经验式在低频区域与Rayleigh–Jeans 公式相符;在高频区域则与Wien公式相符。M.Planck的结果是对Rayleigh–Jeans 和Wien那两个公式使用一种熵列式进行内插得到的。但是M.Planck 本人却无法解释自己得到的这个经验式子的物理含义。为了得出了这个辐射公式的理论推论, 他大胆地作了如下两条假设:

(1) 黑体是由带电谐振子组成 (即把组成空腔壁的分子、原子的振动看做线性谐振子)。这些谐振子辐射电磁波,并和周围的电磁场交换能量。
(2) 这些谐振子的能量不能连续变化,只能取一些分立值,这些分立值是最小能量的整数倍,而且假设频率为v的谐振子的最小能量为E=hv,称之为能量子,h则称为Planck常数。

从而通过理论推导得出了这个表示式。该式通常用能量密度频谱表示,具有[exp(x)-1]倒数的形式,式中的x是(Planck常数与频率乘积)除以(Boltzmann常数与绝对温标乘积) ;[exp(x)-1]的倒数形式前面再乘上一个量值为(8倍的圆周率、Planck常数和频率3次方的乘积)除以(光速3次方)的系数。

这一理论成功地解释了黑体辐射的实验现象,也揭开了量子力学的序幕。M.Planck 本人因此荣获了1918年诺贝尔物理学奖。

尽管M.Planck给出了量子化的电磁波能量表达式,他却没有将电磁波量子化。从理论上提出光量子的第一人是于1905年成功解释光电效应的A.Einstein,他假设电磁波本身就带有量子化的能量,携带这些量子化的能量的最小单位叫光量子。然而,真正运用光子的统计力学从理论上推导出Planck定律却是上世纪20年代的事了。

话说1924年夏天,在柏林的A.Einstein收到了一封寄自印度达卡大学(现在孟加拉国境内)的信,寄信人署的是一个很陌生的名字 Satyendra Nath Bose ,随信附了一篇用英文撰写的论文《 Planck´s law and the hyperthesis of light quanta》 (Planck定律和光量子假说)。信很短,大意是说他试着演绎了Planck公式中的系数(圆周率和频率3次方的乘积)除以(光速3次方),没有用到古典的电动力学,仅仅是假设了位相空间的最基本单元具有的体积相当于Planck常数h的3次方。限于他的德语知识,无法把该篇论文翻译成德文,如果A.Einstein首肯的话,希望能发表在Zeitschrift für Physik(德国物理学会刊)上。后面是很礼貌的几句客气话,表示了他对于A.Einstein的由衷仰慕。
(师爷按:这封写于1924年6月4日的信已经成为科学史上的一份重要文献了)

很快,这篇只有4页的论文由A.Einstein亲自译成德文《 Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese》以S.N.Bose的名义寄交Zeitschrift für Physik 。A.Einstein还附上了自己的一封短简:“根据我的意见,S.N.Bose对于Planck公式的推导意味着一个重要的发展。这儿考虑的方法也可以得到理想气体的量子理论,有关内容我将另外撰文讨论。”不久,S.N.Bose的论文就发表在Zeitschrift für Physik 26:178-181 (1924).上了。

(未完待续)

作者:断章师爷驴鸣镇 发贴, 来自 http://www.hjclub.info


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