印度现代科技灿艳灿烂的一页(转载)

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谈到印度,总会三句话不离本行,说一说印度的科学手艺。各人都晓得,印度在汗青上对科学手艺的开展做出过伟大的奉献,那些奉献以至是底子性的,没有它们就无从谈起科学的开展。例如,印度人创造了阿拉伯数字,传到了阿拉伯,再传播到了欧洲。欧洲其时普及利用的是罗马数字,用I代表1,V代表5,X代表10,D代表50,C代表100,M代表1000等等。假设要表达2006,用罗马数字就列成MMVI。然后规定左减右加,通过摆列算式停止计算。印度人不只创造了阿拉伯数字,并且创造了一个划时代的概念——零。古代罗马算术中是没有零的,他们底子就没有如许一个概念,莫非“没有”也算一个工具吗?但是,印度人认为,零是数字中最重要的,计算中有了零就能够大大简化算法,使得乘、除、指数运算变得便利易行。十七世纪产生的微积分,就是以零做为最根本的概念,从迫近零的无限小开展出导数,从而产生微分和积分。能够毫不夸饰地说,没有印度人创造的阿拉伯数字,就没有如今称为“数学”如许一门学科,而其他成立在数学根底上的所有学科也就无从谈起。不外,印度古代绚烂的科学手艺,到了近现代似乎陨落了,式微了,消逝了,似乎印度人那超卓的大脑在西方现代科学手艺面前不再放射出绚烂的光线。其实,那是我们对印度现代科学手艺的不领会。在20世纪的二十年代前后,印度呈现过好几位科学大师,其科学成就丝毫不亚于任何西方科学家的发现,并且在那些印度科学大师身边构成了一收团队,开展成亚洲的科学中心。那里就攫取几个事例,领会一下印度在现代科技开展中灿艳灿烂的一页。  S#8226;N#8226;拉马努金(Srinivasa Aaiyangar Ramanujan,1887-1920),印度数学家。拉马努金生于印度东南部泰米尔纳德邦的埃罗德,从小就显露出天才般的数学喜好。在小学和中学,他对数学的理解力就远远超越同年的同窗,以至教他的教师也无法理解他快速解题的谜底是从哪里得来的。他从不喜欢推导公式,习惯依靠曲觉得到成果,做证明时经常漠视过程,跳步间接得到谜底。并且他十分偏科,只对数学如痴如狂,但对其他科目心不在焉,经常在测验中不合格。那时他的同窗和教师很少能够理解他,对他“敬而远之”。成果,他高中和大学都没能拿到结业证书,中途坠学。因为未能结业,相当一段时间拉马努金十分穷困,经常到受饿的地步。  拉马努金有一个喜好,喜欢在看数学书时,将产生的灵感笔录在活页纸条记上。但他只将成果写下来,没有推导。积少成多,他那时笔录了三本条记本,第一本条记有351页,第二本条记有256页,第三本只要33页,内中有一些颠末逻辑整理,但大多是未加整理的散乱页面。  1913年,拉马努金将第一本条记中的一部门抄成几页纸,上面密密麻麻地写满了公式,寄给其时英国剑桥大学的数学巨匠哈代。信是如许开头的:“我是马德拉斯港务信任处的一个人员……我未能按常规念完大学的正规课程,但我在开垦本身的路……,假设您认为信内的定理有价值的话,请您颁发那些成果……。”哈代认真查看了那封信,对里面的内容大为惊异。那些密密麻麻摆列的公式,有的是高得难以想象的幂次、多重积分、和式或连分数,好像“言简意赅的警句,一两行之间压缩了极其丰富的数学实理”。  之后发作的事,哈代将之描述为“我一生中最浪漫的事务”。哈代力邀拉马努金到剑桥往工做,他回信说,只要拉马努金本人到英国来整理那些条记,才气将其出书。  为了他本身钟爱的数学,拉马努金来到剑桥,并且因为第一次世界大战,他在剑桥渡过了整整5年。在剑桥期间,拉马努金天才般地给出了表达圆周率的无限级数,发现了Zeta函数的泛函方程;他沉浸于数论、高度复合数的属性、朋分函数和它的渐近线、拉马努金theta函数等,给出了大量的定理。别的,他在Gamma函数、模形式、发散序列、超几何级数、量数理论方面也做出严重打破和发现。  短短的五年中,拉马努金受聘成为剑桥大学最闻名的三一学院传授,并荣获了英国皇家学会会员。哈代在一次摘访中说他本身对数学最伟大的奉献是发现了拉马努金。哈代认为,拉马努金的精湛身手(无妨称之为“数感”),汗青上只要欧拉和雅可比才气与之比拟,他是自高斯、黎曼、庞加莱以来,更具有数感的数学家。后来,哈代创造了一种评判数学天才的评分办法,用它来权衡现代一些伟大的数学家。他给本身评了26分,而给拉马努金评了100分!  但是,拉马努金不适应剑桥的湿润和冷冷,也不习惯西方的饮食,剑桥没有他喜欢的印度饭菜,也没有印度的阳光绚烂和温热明丽。并且因为战争,他的老婆不克不及来到身边,他又不会做饭,因而在剑桥的生活一团糟,身体也给搞垮了。有一次他来到伦敦,在地铁站,他差一点被地铁碰死。当他满身是血地躺在病院里的时候,没有人晓得那个年轻的印度人是谁。后来,哈代急冲冲从剑桥赶来,告诉四周的人,伤者是一位剑桥大学的传授和皇家学会会员,人们才大食一惊。  拉马努金一嗣战争完毕,便急不成待地踏上返回印度的路程。当他抵达孟买港时,有上万人在船埠驱逐他,里面也站着他的老婆。可惜苍天不假天才以长命,他回到印度一年后就在贡伯戈讷姆逝世了,死时年仅33岁。他对那个世界最初的礼品是拉马努金θ函数的发现。在他身后的80多年里,他条记中埋躲的奥秘照旧在不竭被发掘出来,他留下的那些没有证明的公式,引发了后来的大量研究,他创造的定理被利用到他活着的时候很难想象到的范畴。1997年,《拉马努金期刊》(Ramanujan Journal)创刊,用以颁发有关“遭到拉马努金影响的数学范畴”的研究论文。  拉马努金被誉为印度汗青上1000年来最伟大的数学家。  趁便带一句,在拉马努金之后数年,一位身有残疾的中国粹者也来到哈代身边肄业,二年之后获得了数学博士,之后他成了大数学家,出书了《堆垒数论》,发现了陈景润,并由陈证明了1+2,使中国在数论方面走在了世界前列。他就是华罗庚。  S#8226;N#8226;玻色〈Satyendra Nath Bose,1894-1974〉印度物理学家。波色1915年结业于加尔各答大学物理系。进修期间,他功效不断十分优良,百分造的标题问题,教师常因为他独到的观点给他110分。结业后,他来到如今属于孟加拉的城市达卡,在达卡大学任讲师。  20世纪头20年,物理学界正在萌生量子力学的新兴学科。在黑体辐射和光电效应的研究中降生了量子的概念,光的量子被称为光子。德国物理学家普朗克找到了一个别会公式,很好地契合了黑体辐射看测得到的曲线,但是他其时不克不及阐明那一体味公式的物理含义。光阴推到1924年,其时年仅30岁的玻色,承受了黑体辐射是光子抱负气体的看点,他研究了“光子在各能级上的散布”问题,摘用计数光子系统所有可能的各类微看形态统计办法,以差别于普朗克的体例推导出普朗克黑体辐射公式,证明了普朗克公式能够从爱因斯坦气体模子导出。兴奋之余,他写了一篇题为《普朗克原则和光量子假设》的文章投到英国的《哲学杂志》,但被回绝了。不得已,他把那篇只要六页的论文寄给了爱因斯坦,期看爱因斯坦能理解他的发现。爱因斯坦立即意识到玻色工做的重要性,他亲身将文章翻译成了德文,搀扶帮助在《德国物理学报》颁发了。之后,爱因斯坦把波色统计办法妥帖到静行量量不为零、粒子数稳定的系统上,成立了量子统计学中波色—爱因斯坦统计。爱因斯坦将玻色的理论用于原子气体中,于1924和1925年颁发了两篇文章,他揣度到,在一般温度下,原子能够处于任何一个能级,但在十分低的温度下,大部门原子会突然跌落到更低的能级上,本来差别形态的原子突然“凝聚”到统一形态。后来物理界将那种现象称为玻色-爱因斯坦凝聚。  在波色之前,传统理论认为一个别系中所有的原子(或分子)都是能够辨认的,例如我们能够辨认氧原子、氢原子、碳原子。然而,玻色却挑战了上面的假定,认为在接近绝对零度的前提下,原子标准上我们底子不成能区分差别的原子——所有的原子似乎都酿成了统一个原子。原子会跌落到更低的能级上,就似乎一座突然坍塌的大楼一样。处于那种形态的大量原子的行为像一个大超等原子,再也分不出你我他了!那就是物量第五态——玻色-爱因斯坦凝聚态。  然而,实现玻-爱凝聚态的前提极为苛刻和矛盾:一方面需要到达极低的温度,另一方面还需要原子系统处于气体形态。后来物理学家创造出了稀薄的金属原子气体,那种金属原子气体有一个很好的特征:不会因造冷呈现液态,更不会高度聚集构成常规的固体。后来,又因为激光冷却手艺的开展,人们能够造造出与绝对零度仅仅相差十亿分之一度的低温,而且操纵电磁把持的磁阱手艺能够对肆意金属物体实行无触挪动。如许的尝试系统颠末不竭改进,毕竟在玻色—爱因斯坦凝聚理论提出71年之后的1995年6月,两名美国科学家康奈尔、维曼以及德国科学家克特勒别离在铷原子蒸气中第一次间接看测到了玻爱凝聚态。那三位科学家也因而而荣膺2001年度诺贝尔物理学奖。  波色做学问十分专注,但对其他事不理不睬。一次大物理学家尼尔·玻尔往达卡大学讲演,玻色是主持人,坐在那儿听,纷歧会儿两眼就眯缝在一路,似睡非睡。玻尔讲着讲着“挂黑板”了,推不出一个式子,遂说:“玻色传授,你能不克不及帮个忙?”,那时各人转过甚发现玻色的眼睛是闭着的,只见他不慌不忙地站了起来,在黑板上写了一些式子,把问题处理了。完了以后,他又坐回本身的座位上半眯着。  玻色根本上属于土生土长的科学家,做了那么多重要的工做,在西方如雷贯耳,但因为他行事低调,在印度仍是不克不及得到认可,持久只是一个副传授。后来没有办法,他又给爱因斯坦写了 ,问能不克不及给他写选举信,搀扶帮助提拔正传授。爱因斯坦十分骇怪,说你做了那么重要的工作,怎么还不是传授?爱因斯坦热诚的给他写了选举信。  后来波色当上了达卡大学的物理系主任。1945~1956年波色回到加尔各答大学,1949~1950年出任印度国度科学院院长,1958年被选为英国皇家学会会员,1974年卒于加尔各答。  C#8226;V#8226;拉曼(Sir Chandrasekhara Venkata Raman,1888—1970),印度物理学家。拉曼对印度现代科学的影响力能够与泰戈尔对印度现代文学的影响力相媲美。拉曼1888年11月7日出生于印度南部的特里奇诺波利。父亲是一位大学数学和物理传授,自幼对他停止科学启蒙教诲,培育提拔他对音乐和乐器的喜好。他天资聪颖,16岁就以第一名从大学结业,19岁又以优良功效获马德拉斯大学硕士学位。1906年,他仅18岁,就在英国闻名科学杂志《天然》颁发了论文,是关于光的衍射效应的。但是因为生病,拉曼失往了往英国某闻名大学做博士的时机。在其时的印度,假设没有获得英国的博士学位,就没有资格在科学文化界任职,但管帐行业是独一的破例,不需先到英国受训。于是拉曼就投考财务部以谋求职业,成果获得第一名,被授予总管帐助理的职务。  拉曼在财务部工做很超卓,但他其实不想沉浸在官场之中,他念念不忘本身的科学目标,把业余时间全数用于陆续研究声学和乐器理论。加尔各答有一所学术机构,喊印度科学教诲协会,里面有尝试室,拉曼就在那里开展他的声学和光学研究。颠末十年的勤奋,拉曼在没有高级科研人员批示的前提下,靠本身的勤奋做出了一系列功效,颁发了多篇论文。1917年加尔各答大学例外邀请他担任物理学传授,使他从此能专注努力于科学研究。  1921年,拉曼代表印度其时的更高学府——加尔各答大学到牛津参与英联邦大学会议,并应邀在英国皇家学会颁发演讲,专门做了声学与光学研究的陈述。那年他才33岁。会议完后,他搭船取道地中海回国。在船面上安步的人群中,一对印度母子的对话引起了拉曼的重视。“妈妈,那个大海喊什么名字?”“地中海!”“为什么喊地中海?”“因为它夹在欧亚大陆和非洲大陆之间。”“那它为什么是蓝色的?”年轻的母亲一时语塞。拉曼转过身告诉男孩:“海水所以闪现蓝色,是因为海水反射了天空的颜色所致。”   其时,几乎所有的人都认同那一阐明。拉曼早在16岁时,就已晓得闻名物理学家瑞利的分子散射尝试和散射光强与波长四次方成反比的定律(也喊瑞利定律)对蔚蓝色天空所做的阐明。但不知为什么,在告别了那一对母子之后,拉曼总对本身的阐明心存迷惘,阿谁充满猎奇心的稚音,那双求知的大眼睛,那些源源涌现出来的“为什么”使拉曼深感愧疚。  拉曼回到加尔各答后,立即动手研究海水为什么是蓝的。他设法消往来自天空的蓝光,如许看到的光应该就是海水本身的颜色。尝试成果证明,由此看到的颜色比天空的蓝色更深。他又用光栅阐发海水的颜色,发现海水光谱的更大值比天空光谱的更大值更偏蓝。可见,海水的颜色并不是由天空颜色引起的,而是海水自己的一种性量。拉曼认为那必然是原因于水分子对光的散射。他将那一成果写成了“海水的颜色”的论文,颁发在伦敦的科学杂志上。  1923年4月,他的学生拉玛纳桑(K.R. Ramanathan)第一次看察到了光散射中颜色改动的现象。尝试是以太阳做光源,经紫色滤光片后照射盛有纯水或纯酒精的烧瓶,然后从侧面看察,却出其不料地看察到了很弱的绿色成份。拉玛纳桑不睬解那一现象,把它看成是因为杂量形成的二次辐射,和荧光类似。因而,他在论文中称为“弱荧光”。后来,拉曼的另一论理学生克利希南(K.S. Krishnan)也看测到了颠末提纯的65种液体的散射光,证明都有类似的“弱荧光”,并且他还发现,改动了颜色的散射光是部门偏振的。寡所周知,荧光是一种天然光,不具偏振性。由此证明,那种波长改变的现象不是荧光效应。  拉曼对二位学生的发现筹算觅觅理论上的阐明。1924年拉曼到美国拜候,领会到不久前A.H.康普顿发现X射线颠末散射后波长变长的效应,而思疑者正在挑起一场争论。拉曼显然从康普顿的发现得到了重要启迪,认为他学生的发现就是“康普顿效应的光学对应”。但是因为天然光的散射太弱了,很随便被误认为是尝试前提形成的误差。  1928年2月28日,拉曼找到了产生强散射的光源和溶液,他用水银灯照射苯液体,从目测分光镜看散射光,看到在蓝光和绿光的区域里,有两根以上的锋利亮线。每一条进射谱线都有响应的散射线。他看察到,每条原始进射谱线(频次为v0)两侧对称地伴随频次为v0±vi(i=1,2,3,…)的谱线,长波一侧的谱线称红伴线,短波一侧的谱线称紫伴线;频次差vi与进射光频次v0无关,而由散射物量的性量决定,每种散射物量都有本身特定的频次差,而那一散射特征能够用来判定被看察物量的成分。  拉曼发现的散射效应立即传遍了世界,引起了强烈反应,许多尝试室相继反复,证明并开展了他的成果。仅1928年,关于拉曼效应的论文就颁发了57篇之多。科学界对他的发现赐与很高的评判。因为拉曼散射关于差别的物量具有差别的特征光谱,因而能够通过光谱停止定性阐发。并且,根据物量对光谱的吸光度的特征,其散射信号强度与待测物量的浓度成反比,通过光谱能够停止物量的定量阐发。因而,拉曼光谱普遍利用于气体、液体、固体的成分阐发傍边,成为最普遍利用的光学阐发仪器之一。因为拉曼散射的浩荡科学意义和普遍的利用前景,短短的两年之后,1930年,诺贝尔物理学奖就授予了印度加尔各答大学的拉曼,以表扬他研究光的散射和发现了以他的名字定名的散射定律。  拉曼是印度人民的骄傲,也为第三世界的科学家做出了楷模,他大半生处于独立前的印度,竟获得了如斯骄人的成就,其实令人钦佩。特殊是拉曼是印度国内培育提拔的科学家,他一竖安身于印度国内,蹈厉奋发,艰辛创业,成立了有特色的科学研究中心,走到了世界的前列。许多人在他的楷模和成就的鼓励下,走上了科学研究的道路。此中有闻名的物理学家沙哈(M.N. Saha)和玻色(S.N. Bose)。那时,加尔各答正在构成印度的科学研究中心,加尔各答大学和拉曼小组在那里面成了寡看所回的核心。  1934年,拉曼和其他学者一路创建了印度科学院,并任第一任院长。1947年,又创建拉曼研究所。他在开展印度的科学事业上立下了丰功伟绩。  拉曼喜好音乐,也很爱鲜花异石。他研究金刚石的构造,耗往了他所得奖金的大部门。晚年努力于对花卉停止光谱阐发。在他80寿辰时,出书了他的专集:《视觉心理学》。拉曼喜欢玫瑰胜于一切,他拥有一座玫瑰花园。拉曼1970年逝世,享年82岁,根据他生前的意愿火葬于他的花园里。

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