사티엔드라 나트 보스
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1. 개요
사티엔드라 나트 보스는 인도의 물리학자이자 수학자로, 특히 양자역학 분야에 기여했다. 1894년 콜카타에서 태어나 콜카타 대학교에서 석사 학위를 받은 후, 1920년대 초 다카 대학교에서 연구를 시작했다. 그는 오늘날 보스-아인슈타인 통계로 알려진 이론을 제시하여 플랑크 법칙을 설명했으며, 이 연구는 알베르트 아인슈타인의 도움으로 널리 알려졌다. 보스는 다카 대학교와 캘커타 대학교에서 교수로 재직하며, 1954년에는 인도 정부로부터 파드마 비부샨 상을 받았다. 보스의 이름을 딴 보손은 기본 입자 연구에 중요한 개념이며, 그의 연구는 보스-아인슈타인 응축 현상 발견에도 기여했다.
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| 사티엔드라 나트 보스 - [인물]에 관한 문서 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 출생 이름 | Satyendra Nath Bose |
| 출생일 | 1894년 1월 1일 |
| 출생지 | 콜카타, 벵골 관구, 영국령 인도 |
| 사망일 | 1974년 2월 4일 |
| 사망지 | 콜카타, 웨스트벵골 주, 인도 |
| 배우자 | Ushabati Bose (결혼 전 성: Ghosh) |
| 서명 | Signature Satyendranath Bose.svg |
| 학력 | |
| 모교 | 콜카타 대학교 |
| 지도 교수 | 자갓디시 찬드라 보스 프라풀라 찬드라 레이 |
| 박사 과정 학생 | 푸르니마 신하 파르타 고세 시바 브라타 바타차르지 |
| 주요 제자 | 마니 랄 바우믹 릴라바티 바타차르지 아시마 차테르지 라탄 랄 브람하차리 |
| 경력 | |
| 근무 기관 | 콜카타 대학교 다카 대학교 비슈바-바라티 대학교 |
| 연구 분야 | |
| 분야 | 이론 물리학 양자 역학 수학 |
| 주요 업적 | 보스-아인슈타인 응축 보스-아인슈타인 통계 보스-아인슈타인 분포 보스-아인슈타인 상관 관계 보스 기체 보손 이상 보스 상태 방정식 광자 기체 보손 끈 이론 |
| 수상 및 훈장 | |
| 수상 | 파드마 비부샨 왕립 학회 회원 |
| 정치 경력 | |
| 직책 | 국회의원, 라지야 사바 |
| 임기 시작 | 1952년 4월 3일 |
| 임기 종료 | 1960년 4월 2일 |
| 선거구 | 지명 (교육) |
| 이전 | '직책 신설' |
2. 생애
보스는 1894년 영령 인도 캘커타에서 태어나, 1909년부터 캘커타의 프레지던시 대학교에서 학사 및 석사 학위를 받았다. 1916년부터 교직에 종사하여 다카 대학교(1921년~1945년)와 캘커타 대학교(1945년~1956년) 교수를 역임했다.
1924년 알베르트 아인슈타인에게 보스-아인슈타인 통계 관련 논문을 보내 그의 인정을 받았으며, 이는 양자 통계 분야의 발전에 기여했다.
1947년 인도 분할 이후 캘커타 대학교로 돌아왔으며, 1954년 인도 정부로부터 파드마 비부샨 상(पद्म विभूषणhi)을 받았다. 1956년 은퇴했다.
2. 1. 초기 생애 및 학력
사티엔드라 나트 보스는 1894년 인도 콜카타에서 1남 7녀 가운데 장남으로 태어났다. 아버지 수렌드라나트 보스(সুরেন্দ্রনাথ বসুbn)는 동인도 철도 회사(East Indian Railway Company영어)의 공학자였다.[7] 보스 가문의 고향은 서벵골 주 나디아 군(নদিয়া জেলাbn) 바라자굴리아(Bara Jagulia)였다.
보스는 콜카타의 명문 고등학교인 힌두 학교(Hindu School영어, হিন্দু স্কুলbn)를 졸업하였다. 이후 1909년 콜카타 프레지던시 대학교(Presidency University)에 입학하여 1913년에 응용 수학 학사 학위를 받았다. 1915년에는 콜카타 대학교에서 응용 수학 석사 학위를 취득하였는데, 그의 석사 학위 시험 점수는 캘커타 대학교 역사상 새로운 기록이었으며 아직까지 깨지지 않고 있다.[8]
1914년, 보스는 20세의 나이로 저명한 캘커타 의사의 딸인 11세의 우샤바티 고시(Ushabati Ghosh)와 결혼하였다. 이들 부부는 슬하에 9명의 자녀를 두었으나, 그 중 두 명은 어릴 때 사망하였다. 보스가 1974년에 사망했을 당시에는 아내와 두 아들, 다섯 딸이 남아 있었다.
보스는 벵골어, 영어, 프랑스어, 독일어, 산스크리트어 등 여러 언어에 능통했으며, 테니슨 경, 라빈드라나트 타고르, 칼리다사의 시에도 조예가 깊었다. 또한, 그는 바이올린과 유사한 인도의 악기인 에스라지를 연주할 수 있었다.[10]
2. 2. 연구 경력
사티엔드라 나트 보스는 1916년 콜카타 대학교의 연구원이 되어 1921년까지 물리학을 강의하였다. 1921년에는 새로 설립된 다카 대학교의 조교수(Reader영어)가 되었다.1924년, 보스는 보스-아인슈타인 통계로 불리는 이론을 제안하여 플랑크 법칙을 설명하였다. 이 논문은 처음에는 학술지에 게재되지 못했지만, 알베르트 아인슈타인에게 직접 보내져 그의 인정을 받았다. 아인슈타인은 이 논문을 독일어로 번역하여 ''물리학 저널''에 대신 제출해주었다.[13] 이 덕분에 보스는 유럽에서 2년간 X선 및 결정학 연구를 할 수 있었고, 루이 드 브로이, 마리 퀴리 등과 교류했다.[30][14][15]
1926년 인도로 돌아온 보스는 아인슈타인의 추천으로 다카 대학교의 물리학과 정교수 겸 학과장이 되었다. 1947년 인도 분할 이후 동파키스탄(현 방글라데시)에 속하게 된 다카 대학교를 떠나 인도의 캘커타 대학교로 돌아왔다.
2. 2. 1. 보스-아인슈타인 통계
보스는 다카 대학교에서 복사 및 자외선 파탄 이론에 대한 강의[16]를 하면서, 당시의 이론이 실험 결과와 일치하지 않는 결과를 예측하여 부적절하다는 것을 학생들에게 보여주고자 했다.이러한 불일치를 설명하는 과정에서 보스는 맥스웰-볼츠만 분포가 하이젠베르크 불확정성 원리로 인한 변동이 클 수 있는 미시적 입자에는 적용되지 않는다는 입장을 처음으로 취했다. 그래서 그는 각 상태가 부피 h3을 가지는 위상 공간에서 입자를 찾을 확률을 강조하며, 입자의 뚜렷한 위치와 운동량을 무시했다.
보스는 이 강의를 "플랑크의 법칙과 광자 가설"이라는 짧은 논문으로 각색하여 알베르트 아인슈타인에게 편지와 함께 보냈다.[17]
아인슈타인은 보스의 생각에 동의하여, 보스의 논문 "플랑크의 법칙과 광자 가설"을 독일어로 번역해 1924년 보스의 이름으로 ''Zeitschrift für Physik''에 게재했다.
보스의 해석이 정확한 결과를 낳은 이유는 광자가 서로 구별할 수 없기 때문에, 에너지가 같은 두 광자를 두 개의 뚜렷하고 식별 가능한 광자로 취급할 수 없기 때문이다. 다른 우주에서 동전이 광자 및 다른 보손처럼 행동한다면 두 개의 앞면이 나올 확률은 실제로 1/3이 될 것이다(뒷면-앞면 = 앞면-뒷면).
| 경우 | 확률 |
|---|---|
| 두 개의 앞면 | 1/3 |
| 두 개의 뒷면 | |
| 하나씩 |
보스의 해석은 현재 보스-아인슈타인 통계라고 불린다. 보스가 유도한 이 결과는 양자 통계의 기초를 놓았고, 특히 아인슈타인과 디랙이 인정한 입자의 구별 불가능성에 대한 혁신적인 새로운 철학적 개념의 기초를 놓았다. 아인슈타인은 보스를 직접 만났을 때, 그가 새로운 유형의 통계를 발명했다는 것을 알고 있었는지 물었고, 보스는 볼츠만의 통계에 대해 잘 알지 못했고, 계산을 다르게 하고 있다는 것을 깨닫지 못했다고 솔직하게 말했다.
아인슈타인은 처음에는 보스의 방식이 얼마나 급진적인지 깨닫지 못했고, 보스의 논문 이후 첫 번째 논문에서 그 역시 새로운 방법이 올바른 답을 제시한다는 사실에 이끌렸다. 그러나 아인슈타인이 보스의 방법을 사용하여 보스-아인슈타인 응축을 예측한 두 번째 논문 이후, 이것이 얼마나 급진적인지 깨닫기 시작했고, 일부 입자가 입자와 정확히 같은 방식으로 행동하지 않는다고 말하며 파동/입자 이중성에 비유했다. 보스는 이미 자신의 논문을 영국 저널 ''Philosophical Magazine''에 제출했지만, 아인슈타인에게 보내기 전에 거절당했다. 거절된 이유는 알려져 있지 않다.[19]
아인슈타인은 이 아이디어를 받아들여 원자로 확장했다. 이것은 1995년에 실험으로 존재가 증명된, 보존 (보스(Bose)의 이름을 딴 정수 스핀을 가진 입자)의 밀집된 모임인 보스-아인슈타인 응축 현상의 존재를 예측하게 했다.
2. 2. 2. 유럽 체류 및 귀국
1924년에 보스-아인슈타인 통계 이론으로 플랑크 법칙을 설명한 보스의 논문은 저널들로부터 거부당하였으나, 보스는 이를 알베르트 아인슈타인에게 보냈다. 아인슈타인은 이 논문의 중요성을 알아차리고, 이를 유명 저널에 출판하였다. 아인슈타인의 도움으로, 보스는 1926년까지 유럽에 머무를 수 있었다.[19]1926년에 귀국한 보스는 박사 학위가 없음에도 불구하고, 아인슈타인의 추천으로 다카 대학교의 정교수(Professor영어)이자 물리학과 과장이 되었다. 1947년에 인도의 분할이 일어났으며, 다카 대학교는 동파키스탄(오늘날 방글라데시)에 속하게 되었다. 보스는 다시 인도에 속한 캘커타 대학교로 귀향하였다.
2. 3. 인도 분할 이후
1947년 인도의 분할이 일어났으며, 다카 대학교는 동파키스탄(오늘날 방글라데시)에 속하게 되었다. 보스는 다시 인도에 속한 캘커타 대학교로 돌아왔다. 1954년 인도 정부로부터 파드마 비부샨 상(पद्म विभूषणhi)을 수여받았다. 이 상은 인도에서 민간인에게 수여되는 상 가운데 두 번째로 높은 것이다. 1956년에 콜카타 대학교에서 은퇴하였다.[14]2. 4. 기타 분야 활동
물리학 외에도 생명공학과 문학(벵골어 및 영어) 분야에서 연구를 수행했다. 그는 화학, 지질학, 동물학, 인류학, 공학 및 기타 과학 분야에서도 연구를 진행했다. 그는 벵골인으로서, 벵골어를 교육 언어로 장려하고, 과학 논문을 벵골어로 번역하며, 지역 발전을 촉진하는 데 상당한 시간을 할애했다.[20]3. 수상 및 영예
라빈드라나트 타고르는 1937년에 유일한 과학 저서인 ''비스바-파리차이''를 사티엔드라 나트 보스에게 헌정했다.[21] 1954년 인도 정부로부터 파드마 비부샨 훈장을 받았으며,[21] 1959년에는 학자에게 주어지는 국가 최고의 영예인 국립 교수로 임명되어 15년 동안 이 직책을 역임했다.[21] 1986년, S.N. 보스 기초 과학 국립 센터가 인도 정부 의회의 법에 의해 캘커타의 솔트레이크에 설립되었다.[21]
보스는 과학 산업 연구 위원회의 고문을 역임했다. 인도 물리학회와 국립 과학 연구소의 회장을 역임했으며, 인도 과학 회의의 총재로 선출되었다. 인도 통계 연구소의 부회장을 역임한 후 회장이 되었다. 1958년, 왕립 학회의 회원이 되었고, 라자 사바의 의원으로 지명되었다.
4. 노벨상 후보 지명
보스는 K. 바네르지(1956년), D.S. 코타리(1959년), S.N. 바그치(1962년), A.K. dutta(1962년)에 의해 보스-아인슈타인 통계와 통일장 이론에 대한 기여로 노벨 물리학상 후보로 지명되었다. 앨라배드 대학교 물리학과 학과장인 바네르지는 1956년 1월 12일 노벨 위원회에 다음과 같은 내용의 편지를 보냈다.
"(1). 그는 보스 통계로 알려진 통계를 개발하여 물리학에 매우 뛰어난 기여를 했다. 최근 이 통계는 기본 입자 분류에 매우 중요한 것으로 밝혀졌으며 핵물리학 발전에 크게 기여했다. (2). 1953년부터 현재까지 그는 아인슈타인의 통일장 이론에 대해 광범위한 결과를 가져올 수 있는 많은 매우 흥미로운 기여를 했다."
보스의 연구는 노벨 위원회의 전문가인 오스카 클라인에 의해 평가되었으며, 그는 보스의 연구가 노벨상을 받을 가치가 없다고 판단했다.
5. 유산
폴 디랙은 보손 (입자물리학에서 기본 소립자의 한 종류)을 과학에 기여한 사티엔드라 나트 보스를 기리기 위해 명명했다.[25][26]
레프 란다우는 1에서 5까지의 생산성 로그 척도로 물리학자 명단을 작성했는데, 알베르트 아인슈타인을 0.5로 평가했다. 란다우는 보스에게 양자역학의 창시자인 닐스 보어, 베르너 하이젠베르크, 폴 디랙, 에르빈 슈뢰딩거 등과 함께 1등급을 부여했다. 란다우는 자신을 2.5로 평가했지만 나중에 2로 승격했다.[27][28]
보스의 보손, 보스-아인슈타인 통계 및 보스-아인슈타인 응축과 관련된 연구로 7개의 노벨상이 수여되었지만, 정작 보스 자신은 노벨상을 수상하지 못했다.
물리학자 자얀트 나르리카르는 저서 ''The Scientific Edge''에서 "SN 보스의 입자 통계에 대한 연구(c. 1922)는 광자(밀폐된 공간의 빛의 소립자)의 행동을 명확히 했고, 양자 이론의 규칙을 따르는 마이크로 시스템의 통계에 대한 새로운 아이디어를 열었으며, 20세기 인도 과학의 10대 업적 중 하나이며 노벨상에 해당할 수 있다."라고 언급했다.[29]
보스는 이 질문에 대해 "나는 내가 받아야 할 모든 인정을 받았다."라고 답했다.[30]
라자히 대학교의 주요 학술 건물 중 하나인 과학 건물 1호관은 그의 이름을 따서 명명되었다.
2022년 6월 4일 구글 두들은 보스가 아인슈타인에게 자신의 연구를 보낸 지 98주년을 기념하여 보스를 기렸다.[31][32][33]
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