Gli amici si proclamano sinceri, i nemici lo sono.
A. Schopenhauer. Parerga e paralipomena.
METÀ DELLE PARTICELLE DELL'UNIVERSO PORTA IL SUO NOME. MA QUASI NESSUNO SA CHI SIA.
Si chiamava Satyendra Nath Bose.
Un fisico indiano che nel 1924 mise in discussione una delle certezze della fisica: il modo in cui le particelle vengono contate e descritte.
All'epoca si pensava che ogni particella potesse essere trattata come un oggetto separato dalle altre. Bose propone qualcosa di radicale: i fotoni non sono distinguibili uno per uno, ma possono essere trattati come quanti identici.
Sembrava un dettaglio matematico. In realtà, aprì la porta a una nuova statistica quantistica.
Il suo articolo non trovò spazio nelle riviste scientifiche. Così Bose lo spedì direttamente ad Albert Einstein. Einstein ne intuì subito l'importanza, lo tradusse personalmente in tedesco e lo fece pubblicare su Zeitschrift für Physik nel 1924.
Da quella intuizione nacquero le statistiche di Bose-Einstein: le regole che descrivono i bosoni, particelle capaci di occupare contemporaneamente lo stesso stato quantistico.
Oggi queste regole sono alla base di fenomeni e tecnologie come laser, superfluidità, condensati di Bose-Einstein, risonanza magnetica e gran parte della fisica quantistica moderna.
Il nome “bosone” fu coniato da Paul Dirac proprio in suo onore. Bose non vinse mai il Nobel, ma il suo cognome vive in parole come bosone , bosone di Higgs e condensato di Bose-Einstein.
Domanda scomoda: quante delle idee più importanti della storia vengono ignorate non perché sono sbagliate… ma perché arrivano prima che il mondo sia pronto a capirle?
fonti: Bose — Zeitschrift für Physik 1924 | Einstein — Bose-Einstein Statistics 1924 | Bose Institute Kolkata.
Satyendra Nath Bose (1 gennaio 1894 – 4 febbraio 1974) è stato un fisico teorico e matematico indiano. È noto soprattutto per il suo lavoro sulla meccanica quantistica all'inizio degli anni '20, per aver gettato le basi della statistica di Bose-Einstein e per la teoria del condensato di Bose-Einstein. Membro della Royal Society , nel 1954 gli fu conferita dal governo indiano la seconda più alta onorificenza civile, il Padma Vibhushan.
La classe di particelle omonima descritta dalla statistica di Bose, i bosoni , fu denominata da Paul Dirac.
Uomo poliedrico , aveva una vasta gamma di interessi in vari campi, tra cui fisica , matematica , chimica , biologia , mineralogia , filosofia , arte , letteratura e musica. Ha fatto parte di molti comitati di ricerca e sviluppo in India dopo l'indipendenza.
Bose nacque a Calcutta (ora Kolkata), il maggiore di sette figli in una famiglia Kayastha bengalese. Il padre di Bose era Surendra Nath. La madre di Bose era Amodini Debi. Surendra era un contabile e lavorava nelle Ferrovie dell'India Orientale. Bose era l'unico figlio maschio, con sei sorelle dopo di lui. La sua casa ancestrale era nel villaggio di Bara Jagulia, nel distretto di Nadia , nella Presidenza del Bengala. La sua istruzione iniziò all'età di cinque anni, vicino a casa sua. Quando la sua famiglia si trasferì a Goabagan, fu ammesso alla New Indian School. Nel suo ultimo anno di scuola, fu ammesso alla Hindu School. Superò l'esame di ammissione (matriculation ) nel 1909 e si classificò quinto nell'ordine di merito. In seguito, si iscrisse al corso intermedio di scienze presso il Presidency College di Calcutta , dove ebbe come insegnanti Jagadish Chandra Bose , Sarada Prasanna Das e Prafulla Chandra Ray.
Bose ricevette una laurea in matematica mista dal Presidency College , classificandosi primo nel 1913. In seguito si iscrisse al neonato Science College di Sir Ashutosh Mukherjee, dove si classificò nuovamente primo all'esame di Master of Science (MSc) in matematica mista nel 1915. I suoi voti all'esame MSc crearono un nuovo record negli annali dell'Università di Calcutta, che non è ancora stato superato.
Dopo aver completato il suo master, Bose entrò a far parte del Science College dell'Università di Calcutta come ricercatore nel 1916 e iniziò i suoi studi sulla teoria della relatività. Era un'epoca entusiasmante nella storia del progresso scientifico. La teoria quantistica era appena apparsa all'orizzonte e avevano iniziato ad arrivare risultati significativi.
Suo padre, Surendranath Bose, lavorava nel dipartimento di ingegneria della East Indian Railway Company. Nel 1914, all'età di 20 anni, Satyendra Nath Bose sposò Ushabati Ghosh, la figlia undicenne di un importante medico di Calcutta. Ebbero nove figli, due dei quali morirono nella prima infanzia. Quando morì nel 1974, lasciò la moglie, due figli e cinque figlie.
Essendo poliglotta , Bose conosceva bene diverse lingue come il bengalese , l'inglese, il francese, il tedesco e il sanscrito, nonché la poesia di Lord Tennyson , Rabindranath Tagore e Kalidasa. In Europa, impressionò la sua ospite Jacqueline Zadoc-Kahn con la sua conoscenza dell'ebraico in ambito letterario e religioso. Sapeva suonare l'esraj , uno strumento indiano simile al violino. Fu attivamente coinvolto nella gestione di scuole serali che divennero note come Working Men's Institute.
Bose frequentò la Hindu School di Calcutta e in seguito il Presidency College, sempre a Calcutta, ottenendo i voti più alti in entrambi gli istituti, mentre il suo compagno di studi e futuro astrofisico Meghnad Saha arrivò secondo. Entrò in contatto con insegnanti come Jagadish Chandra Bose , Prafulla Chandra Ray e Naman Sharma che lo ispirarono a puntare in alto nella vita. Dal 1916 al 1921 fu docente presso il dipartimento di fisica del Rajabazar Science College dell'Università di Calcutta. Insieme a Saha, Bose preparò il primo libro in inglese basato su traduzioni tedesche e francesi di articoli originali sulla relatività speciale e generale di Einstein nel 1919.
Nel 1921, Satyendra Nath Bose entrò a far parte del Dipartimento di Fisica della neonata Università di Dhaka (nell'attuale Bangladesh). Bose istituì interi nuovi dipartimenti, compresi laboratori, per insegnare corsi avanzati per la laurea specialistica e la laurea triennale e insegnò termodinamica e la teoria dell'elettromagnetismo di James Clerk Maxwell.
Bose, insieme all'astrofisico indiano Meghnad Saha , presentò diversi articoli di fisica teorica e matematica pura a partire dal 1918. Nel 1924, mentre era lettore presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Dacca , Bose scrisse un articolo in cui derivava la legge quantistica della radiazione di Planck senza alcun riferimento alla fisica classica , utilizzando un nuovo metodo di conteggio degli stati con particelle identiche. Questo articolo fu fondamentale per la creazione dell'importante campo della statistica quantistica. Sebbene non fosse stato accettato immediatamente per la pubblicazione, inviò l'articolo direttamente ad Albert Einstein in Germania. Einstein, riconoscendone l'importanza, lo tradusse personalmente in tedesco e lo presentò per conto di Bose alla Zeitschrift für Physik. Grazie a questo riconoscimento, Bose poté lavorare per due anni nei laboratori europei di raggi X e cristallografia , durante i quali collaborò con Louis de Broglie , Marie Curie e Einstein.
Statistica di Bose-Einstein
Mentre teneva una lezione all'Università di Dacca sulla teoria delle radiazioni e la catastrofe ultravioletta, Bose intendeva mostrare ai suoi studenti che la teoria contemporanea era inadeguata, perché prevedeva risultati non in accordo con i risultati sperimentali.
Nel processo di descrizione di questa discrepanza, Bose assunse per la prima volta la posizione che la distribuzione di Maxwell-Boltzmann non sarebbe vera per le particelle microscopiche, dove le fluttuazioni dovute al principio di indeterminazione di Heisenberg erano significative. Pertanto, sottolineò la probabilità di trovare particelle nello spazio delle fasi, ciascuno stato avente volume hesp3, e scartando la posizione e la quantità di moto distinte delle particelle. La svolta chiave di Bose fu quella di trattare i quanti di luce come particelle in uno spazio delle fasi a una particella diviso in celle elementari di volume hesp3. La sua legge di probabilità per la distribuzione dei quanti tra queste celle implicava un nuovo tipo di dipendenza statistica tra i quanti di luce, una caratteristica spesso descritta come la loro indistinguibilità, e produsse la legge di Planck senza ricorrere all'elettrodinamica classica.
Bose adattò questa conferenza in un breve articolo intitolato "La legge di Planck e l'ipotesi dei quanti di luce" e lo inviò ad Albert Einstein con la seguente lettera:
Egregio Signore, mi sono permesso di inviarLe l'articolo allegato per Sua lettura e per conoscere il Suo parere. Sono ansioso di sapere cosa ne pensi. Vedrà che ho cercato di dedurre il coefficiente 8p ? esp2 / c esp 3 nella legge di Planck indipendentemente dall'elettrodinamica classica, assumendo soltanto che la regione elementare ultima nello spazio delle fasi abbia il contenuto h 3. Non conosco il tedesco a sufficienza per tradurre l'articolo. Se ritiene che l'articolo meriti di essere pubblicato, Le sarei grato se volesse provvedere alla sua pubblicazione su Zeitschrift für Physik. Pur essendo un perfetto sconosciuto, non esito a farLe tale richiesta. Perché siamo tutti Suoi allievi, sebbene beneficiamo dei Suoi insegnamenti solo attraverso i Suoi scritti. Non so se si ricorda ancora che qualcuno di Calcutta Le chiese il permesso di tradurre in inglese i Suoi articoli sulla Relatività. Lei acconsentì alla richiesta. Il libro è stato poi pubblicato. Sono stato io a tradurre il Suo articolo sulla Relatività Generalizzata.
Einstein era d'accordo con lui, tradusse in tedesco gli articoli di Bose "Legge di Planck e ipotesi dei quanti di luce" e li fece pubblicare sulla Zeitschrift für Physik a nome di Bose, nel 1924.
L'interpretazione di Bose è ora chiamata statistica di Bose-Einstein. Questo risultato derivato da Bose ha gettato le basi della statistica quantistica , e in particolare della rivoluzionaria nuova concezione filosofica dell'indistinguibilità delle particelle, come riconosciuto da Einstein e Dirac. Quando Einstein incontrò Bose faccia a faccia, gli chiese se fosse consapevole di aver inventato un nuovo tipo di statistica, e lui rispose molto candidamente che no, non aveva molta familiarità con la statistica di Boltzmann e non si era reso conto che stava eseguendo i calcoli in modo diverso.
Dati sulla distribuzione della velocità di un gas di atomi di rubidio , che confermano la scoperta di una nuova fase della materia, il condensato di Bose-Einstein. A sinistra: appena prima della comparsa di un condensato di Bose-Einstein. Al centro: appena dopo la comparsa del condensato. A destra: dopo ulteriore evaporazione, lasciando un campione di condensato quasi puro.
Einstein inizialmente non si rese conto di quanto radicale fosse la svolta di Bose, e nel suo primo articolo dopo Bose, fu guidato, come Bose, dal fatto che il nuovo metodo forniva la risposta corretta. Ma dopo il secondo articolo di Einstein che utilizzava il metodo di Bose, in cui Einstein prediceva il condensato di Bose-Einstein (nell'immagine), iniziò a rendersi conto di quanto fosse radicale, e lo paragonò alla dualità onda-particella, dicendo che alcune particelle non si comportavano esattamente come particelle. Bose aveva già inviato il suo articolo al British Journal Philosophical Magazine , che lo respinse prima che lo inviasse a Einstein. Non si sa perché sia stato respinto.
Einstein adottò l'idea e la estese agli atomi. Ciò portò alla previsione dell'esistenza di fenomeni noti come condensato di Bose-Einstein , una densa collezione di bosoni (particelle con spin intero, che prendono il nome da Bose), la cui esistenza fu dimostrata sperimentalmente nel 1995.
Dopo il suo soggiorno in Europa, Bose tornò a Dacca nel 1926. Non aveva un dottorato e, pertanto, secondo le normative vigenti, non avrebbe avuto i requisiti per la cattedra a cui aveva fatto domanda, ma Einstein lo raccomandò. Fu quindi nominato capo del Dipartimento di Fisica all'Università di Dacca. Continuò a insegnare e a svolgere attività di tutoraggio presso l'Università di Dacca, dove fu anche preside della Facoltà di Scienze fino al 1945.
Bose progettò personalmente le apparecchiature per un laboratorio di cristallografia a raggi X. Allestì laboratori e biblioteche per rendere il dipartimento un centro di ricerca in spettroscopia a raggi X, diffrazione a raggi X, proprietà magnetiche della materia, spettroscopia ottica, comunicazioni wireless e teorie del campo unificato. Pubblicò anche un'equazione di stato per i gas reali insieme a Meghnad Saha.
Quando la spartizione dell'India divenne imminente (1947), tornò a Calcutta (ora conosciuta come Kolkata) e vi insegnò fino al 1956. Insistette affinché ogni studente progettasse la propria attrezzatura utilizzando materiali e tecnici locali. Al momento del suo pensionamento fu nominato professore emerito. Divenne poi Vice-Cancelliere dell'Università Visva-Bharati a Santiniketan. Tornò all'Università di Calcutta per continuare la ricerca in fisica nucleare e completare i lavori precedenti in chimica organica. Negli anni successivi, lavorò nella ricerca applicata, come l'estrazione dell'elio nelle sorgenti termali di Bakreshwar.
Nel suo libro The Scientific Edge , il fisico Jayant Narlikar ha osservato:
Il lavoro di SN Bose sulla statistica delle particelle (circa 1922), che chiarì il comportamento dei fotoni (le particelle di luce in un ambiente chiuso) e aprì la strada a nuove idee sulla statistica dei microsistemi che obbediscono alle regole della teoria quantistica, fu uno dei dieci maggiori successi della scienza indiana del XX secolo e potrebbe essere considerato tra i candidati al Premio Nobel.
Quando a Bose stesso fu posta questa domanda, rispose: "Ho ottenuto tutto il riconoscimento che merito".
28 settembre 2026
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