बंगाली गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी सत्येंद्र नाथ बोस का जीवन परिचय

सत्येंद्र नाथ बोस FRS  ( 1 जनवरी 1894 - 4 फरवरी 1974) सैद्धांतिक भौतिकी में विशेषज्ञता रखने वाले एक बंगाली गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी थे। उन्हें 1920 के दशक की शुरुआत में बोस सांख्यिकी और बोस कंडेनसेट के सिद्धांत के लिए नींव विकसित करने में क्वांटम यांत्रिकी पर अपने काम के लिए जाना जाता है। रॉयल सोसाइटी के सदस्य, उन्हें भारत सरकार द्वारा 1954 में भारत के दूसरे सर्वोच्च नागरिक पुरस्कार, पद्म विभूषण से सम्मानित किया गया था।  

बोस सांख्यिकी, बोसोन का पालन करने वाले कणों के वर्ग का नाम पॉल डिराक द्वारा बोस के नाम पर रखा गया था। 

एक बहुश्रुत, भौतिकी, गणित, रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, खनिज विज्ञान, दर्शन, कला, साहित्य और संगीत सहित विभिन्न क्षेत्रों में उनकी व्यापक रुचि थी। उन्होंने संप्रभु भारत में कई अनुसंधान और विकास समितियों में कार्य किया।

बोस का जन्म कलकत्ता (अब कोलकाता) में हुआ था, जो एक बंगाली कायस्थ  परिवार में सात बच्चों में सबसे बड़े थे। वह इकलौता बेटा था, उसके बाद छह बहनें थीं। उनका पैतृक घर बंगाल प्रेसीडेंसी में नादिया जिले के बारा जगुलिया गांव में था। उनकी स्कूली शिक्षा पांच साल की उम्र में उनके घर के पास शुरू हुई। जब उनका परिवार गोवाबागन चला गया, तो उन्हें न्यू इंडियन स्कूल में भर्ती कराया गया। स्कूल के अंतिम वर्ष में, उन्हें हिंदू स्कूल में भर्ती कराया गया। उन्होंने 1909में अपनी प्रवेश परीक्षा (मैट्रिक) पास की और योग्यता के क्रम में पांचवें स्थान पर रहे। इसके बाद उन्होंने प्रेसीडेंसी कॉलेज, कलकत्ता में इंटरमीडिएट विज्ञान पाठ्यक्रम में प्रवेश लिया, जहाँ उनके शिक्षकों में जगदीश चंद्र बोस, शारदा प्रसन्ना दास और प्रफुल्ल चंद्र रे शामिल थे।

बोस ने 1913 में प्रेसिडेंसी कॉलेज से मिश्रित गणित में स्नातक की उपाधि प्राप्त की, जो पहले स्थान पर रहे। फिर उन्होंने सर आशुतोष मुखर्जी के नवगठित साइंस कॉलेज में दाखिला लिया, जहाँ वे 1915 में एमएससी मिश्रित गणित की परीक्षा में फिर से प्रथम स्थान पर रहे। कलकत्ता विश्वविद्यालय के इतिहास में नया रिकॉर्ड, जिसे पार करना अभी बाकी है। 

अपनी एमएससी पूरी करने के बाद, बोस ने 1916 में एक शोध विद्वान के रूप में कलकत्ता विश्वविद्यालय के साइंस कॉलेज में प्रवेश लिया और सापेक्षता के सिद्धांत में अपनी पढ़ाई शुरू की। वैज्ञानिक प्रगति के इतिहास में यह एक रोमांचक युग था। क्वांटम सिद्धांत अभी क्षितिज पर प्रकट हुआ था और महत्वपूर्ण परिणाम आने शुरू हो गए थे। 

उनके पिता, सुरेंद्रनाथ बोस, ईस्ट इंडियन रेलवे कंपनी के इंजीनियरिंग विभाग में कार्यरत थे। 1914 में, 20 साल की उम्र में, सत्येंद्र नाथ बोस ने कलकत्ता के एक प्रमुख चिकित्सक की 11 वर्षीय बेटी, उषाबती घोष, से शादी की।उनके नौ बच्चे थे, जिनमें से दो की बचपन में ही मृत्यु हो गई थी। 1974 में जब उनकी मृत्यु हुई, तो वे अपने पीछे अपनी पत्नी, दो बेटे और पांच बेटियों को छोड़ गए। 

एक बहुभाषाविद के रूप में, बोस कई भाषाओं जैसे बंगाली, अंग्रेजी, फ्रेंच, जर्मन और संस्कृत के साथ-साथ लॉर्ड टेनीसन, रवींद्रनाथ टैगोर और कालिदास की कविता में पारंगत थे। वह वायलिन के समान एक भारतीय वाद्य यंत्र इसराज बजा सकता था।  वे नाइट स्कूल चलाने में सक्रिय रूप से शामिल थे, जिसे वर्किंग मेन्स इंस्टीट्यूट के नाम से जाना जाने लगा।

बोस ने कलकत्ता में हिंदू स्कूल में भाग लिया, और बाद में कलकत्ता में भी प्रेसीडेंसी कॉलेज में भाग लिया, प्रत्येक संस्थान में सर्वोच्च अंक अर्जित किए, जबकि साथी छात्र और भविष्य के खगोल वैज्ञानिक मेघनाद साहा दूसरे स्थान पर आए।  वे जगदीश चंद्र बोस, प्रफुल्ल चंद्र रे और नमन शर्मा जैसे शिक्षकों के संपर्क में आए जिन्होंने जीवन में उच्च लक्ष्य रखने की प्रेरणा प्रदान की। 1916 से 1921 तक, वह कलकत्ता विश्वविद्यालय के तहत राजाबाजार साइंस कॉलेज के भौतिकी विभाग में व्याख्याता थे। साहा के साथ, बोस ने 1919 में आइंस्टीन के विशेष और सामान्य सापेक्षता पर मूल पत्रों के जर्मन और फ्रेंच अनुवाद के आधार पर अंग्रेजी में पहली पुस्तक तैयार की। 1921 में, वह हाल ही में स्थापित ढाका विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग के रीडर के रूप में शामिल हुए वर्तमान बांग्लादेश). बोस ने एमएससी और बीएससी ऑनर्स के लिए उन्नत पाठ्यक्रम पढ़ाने के लिए प्रयोगशालाओं सहित पूरे नए विभागों की स्थापना की और ऊष्मप्रवैगिकी के साथ-साथ जेम्स क्लर्क मैक्सवेल के विद्युत चुंबकत्व के सिद्धांत को पढ़ाया। 

सत्येंद्र नाथ बोस ने साहा के साथ 1918 से सैद्धांतिक भौतिकी और शुद्ध गणित में कई पत्र प्रस्तुत किए। 1924 में, ढाका विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग में एक रीडर (बिना कुर्सी के प्रोफेसर) के रूप में काम करते हुए, बोस ने समान कणों वाले राज्यों की गिनती के एक उपन्यास तरीके का उपयोग करके क्लासिकल भौतिकी के संदर्भ के बिना प्लैंक के क्वांटम विकिरण कानून को व्युत्पन्न करते हुए एक पेपर लिखा। . यह पेपर क्वांटम सांख्यिकी के महत्वपूर्ण क्षेत्र के निर्माण में मौलिक था।  हालांकि प्रकाशन के लिए एक बार में स्वीकार नहीं किया गया, उन्होंने लेख को सीधे जर्मनी में अल्बर्ट आइंस्टीन को भेज दिया। आइंस्टीन ने कागज के महत्व को पहचानते हुए इसका खुद जर्मन में अनुवाद किया और बोस की ओर से इसे प्रतिष्ठित Zeitschrift für Physikको सौंप दिया। इस मान्यता के परिणामस्वरूप, बोस यूरोपीय एक्स-रे और क्रिस्टलोग्राफी प्रयोगशालाओं में दो साल तक काम करने में सक्षम थे, इस दौरान उन्होंने लुइस डी ब्रोगली, मैरी क्यूरी और आइंस्टीन के साथ काम किया।

विकिरण और पराबैंगनी तबाही के सिद्धांत पर ढाका विश्वविद्यालय में एक व्याख्यान  प्रस्तुत करते हुए, बोस का इरादा अपने छात्रों को यह दिखाने का था कि समकालीन सिद्धांत अपर्याप्त था, क्योंकि यह प्रायोगिक परिणामों के अनुसार परिणामों की भविष्यवाणी नहीं करता था।

इस विसंगति का वर्णन करने की प्रक्रिया में, बोस ने पहली बार यह स्थिति ली कि मैक्सवेल-बोल्ट्जमैन वितरण सूक्ष्म कणों के लिए सही नहीं होगा, जहां हाइजेनबर्ग के अनिश्चितता सिद्धांत के कारण उतार-चढ़ाव महत्वपूर्ण होगा। इस प्रकार उन्होंने चरण अंतरिक्ष में कणों को खोजने की संभावना पर जोर दिया, प्रत्येक राज्य में आयतन h3 है, और कणों की विशिष्ट स्थिति और संवेग को त्याग दिया।

बोस ने इस व्याख्यान को "प्लैंक्स लॉ एंड द हाइपोथीसिस ऑफ़ लाइट क्वांटा" नामक एक छोटे लेख में रूपांतरित किया और इसे निम्नलिखित पत्र के साथ अल्बर्ट आइंस्टीन को भेजा: 
आदरणीय महोदय, मैंने आपके अवलोकन और राय के लिए आपको संलग्न लेख भेजने का साहस किया है। मैं यह जानने के लिए उत्सुक हूं कि आप इसके बारे में क्या सोचते हैं। आप देखेंगे कि मैंने क्लासिकल इलेक्ट्रोडायनामिक्स से स्वतंत्र प्लैंक के नियम में गुणांक 8π ν2/c3 निकालने की कोशिश की है, केवल यह मानते हुए कि चरण-स्थान में अंतिम प्राथमिक क्षेत्र में सामग्री h3 है। मैं कागज का अनुवाद करने के लिए पर्याप्त जर्मन नहीं जानता। अगर आपको लगता है कि यह पेपर प्रकाशन के लायक है तो मैं आपका आभारी रहूंगा यदि आप Zeitschrift für Physikमें इसके प्रकाशन की व्यवस्था करते हैं। हालांकि मैं आपके लिए पूरी तरह से अजनबी हूं, फिर भी मुझे ऐसा अनुरोध करने में कोई हिचकिचाहट महसूस नहीं होती है। क्योंकि हम सभी आपके शिष्य हैं, हालांकि आपके लेखन के माध्यम से केवल आपकी शिक्षाओं से लाभान्वित होते हैं। मुझे नहीं पता कि आपको अभी भी याद है या नहीं कि कलकत्ता के किसी व्यक्ति ने सापेक्षता पर आपके शोधपत्रों का अंग्रेजी में अनुवाद करने के लिए आपसे अनुमति मांगी थी। आपने अनुरोध स्वीकार कर लिया। पुस्तक तब से प्रकाशित हुई है। मैं वह था जिसने सामान्यीकृत सापेक्षता पर आपके पेपर का अनुवाद किया था।

आइंस्टीन ने उनसे सहमति व्यक्त की, बोस के पत्रों "प्लैंक्स लॉ एंड हाइपोथीसिस ऑफ लाइट क्वांटा" का जर्मन में अनुवाद किया, और इसे 1924 में बोस के नाम के तहत Zeitschrift für Physikमें प्रकाशित किया।

बोस की व्याख्या के सटीक परिणाम देने का कारण यह था कि चूंकि फोटॉन एक दूसरे से अप्रभेद्य हैं, कोई भी समान ऊर्जा वाले किन्हीं भी दो फोटॉन को दो अलग पहचान योग्य फोटॉन नहीं मान सकता है। सादृश्य से, यदि एक वैकल्पिक ब्रह्मांड में, सिक्कों को फोटॉन और अन्य बोसोन की तरह व्यवहार करना होता है, तो दो हेड के उत्पादन की संभावना वास्तव में एक तिहाई (टेल-हेड = हेड-टेल) होगी।

बोस की व्याख्या को अब बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी कहा जाता है। बोस द्वारा प्राप्त इस परिणाम ने क्वांटम सांख्यिकी की नींव रखी, और विशेष रूप से कणों की अविभाज्यता की क्रांतिकारी नई दार्शनिक अवधारणा, जैसा कि आइंस्टीन और डिराक द्वारा स्वीकार किया गया था।  जब आइंस्टीन बोस से आमने-सामने मिले, तो उन्होंने उनसे पूछा कि क्या उन्हें पता था कि उन्होंने एक नए प्रकार के सांख्यिकी का आविष्कार किया है, और उन्होंने बहुत स्पष्ट रूप से कहा कि नहीं, वह बोल्ट्जमान के आंकड़ों से परिचित नहीं थे और उन्हें इसका एहसास नहीं था। कि वह गणना अलग तरीके से कर रहा था। वह किसी के साथ भी उतना ही स्पष्टवादी था जिसने पूछा।

आइंस्टीन को भी पहले यह एहसास नहीं था कि बोस का प्रस्थान कितना कट्टरपंथी था, और बोस के बाद अपने पहले पेपर में, उन्हें बोस की तरह, इस तथ्य से निर्देशित किया गया था कि नई पद्धति ने सही उत्तर दिया। लेकिन बोस की पद्धति का उपयोग करते हुए आइंस्टीन के दूसरे पेपर के बाद, जिसमें आइंस्टीन ने बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट की भविष्यवाणी की थी (बाएं चित्र), उन्होंने यह महसूस करना शुरू कर दिया कि यह कितना कट्टरपंथी था, और उन्होंने इसकी तुलना तरंग/कण द्वैत से की, यह कहते हुए कि कुछ कण व्यवहार नहीं करते बिल्कुल कणों की तरह। बोस ने अपने लेख को पहले ही ब्रिटिश जर्नल फिलॉसॉफिकल मैगज़ीन में जमा कर दिया था, जिसने आइंस्टीन को भेजने से पहले इसे खारिज कर दिया था। यह ज्ञात नहीं है कि इसे क्यों अस्वीकार कर दिया गया था। 

आइंस्टीन ने इस विचार को अपनाया और इसे परमाणुओं तक बढ़ाया। इसने घटना के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जिसे बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट के रूप में जाना जाता है, बोसोन का एक घना संग्रह (जो पूर्णांक स्पिन वाले कण हैं, जो बोस के नाम पर हैं), जिसे 1995 में प्रयोग द्वारा प्रदर्शित किया गया था।

यूरोप में रहने के बाद, बोस 1926 में ढाका लौट आए। उनके पास डॉक्टरेट की उपाधि नहीं थी, और इसलिए, प्रचलित नियमों के तहत, वे प्रोफेसर के पद के लिए योग्य नहीं थे, जिसके लिए उन्होंने आवेदन किया था, लेकिन आइंस्टीन ने उनकी सिफारिश की। उसके बाद उन्हें ढाका विश्वविद्यालय में भौतिकी विभाग का प्रमुख बनाया गया। उन्होंने ढाका विश्वविद्यालय में मार्गदर्शन और अध्यापन जारी रखा।

बोस ने एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी प्रयोगशाला के लिए खुद उपकरण तैयार किए। उन्होंने विभाग को एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी, एक्स-रे विवर्तन, पदार्थ के चुंबकीय गुणों, ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी, वायरलेस और एकीकृत क्षेत्र सिद्धांतों में अनुसंधान का केंद्र बनाने के लिए प्रयोगशालाओं और पुस्तकालयों की स्थापना की। उन्होंने मेघनाद साहा के साथ वास्तविक गैसों के लिए अवस्था का समीकरण भी प्रकाशित किया। वह 1945 तक ढाका विश्वविद्यालय में विज्ञान संकाय के डीन भी थे।

जब भारत का विभाजन आसन्न (1947) हो गया, तो वह कलकत्ता (अब कोलकाता के रूप में जाना जाता है) लौट आए और 1956 तक वहां पढ़ाया। उनकी सेवानिवृत्ति पर प्रोफेसर एमेरिटस बनाया गया था।  इसके बाद वे शांतिनिकेतन में विश्वभारती विश्वविद्यालय के कुलपति बने। वह परमाणु भौतिकी में शोध जारी रखने और कार्बनिक रसायन विज्ञान में पहले के कार्यों को पूरा करने के लिए कलकत्ता विश्वविद्यालय लौट आए। बाद के वर्षों में, उन्होंने बकरेश्वर के गर्म झरनों में हीलियम के निष्कर्षण जैसे अनुप्रयुक्त अनुसंधान में काम किया। 

भौतिकी के अलावा, उन्होंने जैव प्रौद्योगिकी और साहित्य (बंगाली और अंग्रेजी) में कुछ शोध किया। उन्होंने रसायन विज्ञान, भूविज्ञान, जूलॉजी, नृविज्ञान, इंजीनियरिंग और अन्य विज्ञानों में गहन अध्ययन किया। बंगाली होने के नाते, उन्होंने बंगाली को एक शिक्षण भाषा के रूप में बढ़ावा देने, उसमें वैज्ञानिक पत्रों का अनुवाद करने और क्षेत्र के विकास को बढ़ावा देने के लिए महत्वपूर्ण समय समर्पित किया।

1937 में, रवींद्रनाथ टैगोर ने विज्ञान पर अपनी एकमात्र पुस्तक, विश्व-परिचय, सत्येंद्र नाथ बोस को समर्पित की। बोस को 1954 में भारत सरकार द्वारा पद्म विभूषण की उपाधि से सम्मानित किया गया था। 1959 में, उन्हें राष्ट्रीय प्रोफेसर के रूप में नियुक्त किया गया था, एक विद्वान के लिए देश में सर्वोच्च सम्मान, एक पद जो उन्होंने 15 वर्षों तक धारण किया। 1986 में, एस.एन. बोस नेशनल सेंटर फॉर बेसिक साइंसेज की स्थापना संसद, भारत सरकार के एक अधिनियम द्वारा साल्ट लेक, कलकत्ता में की गई थी। 

बोस तत्कालीन नवगठित वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान परिषद के सलाहकार बने। वह भारतीय भौतिक समाज और राष्ट्रीय विज्ञान संस्थान के अध्यक्ष थे। उन्हें भारतीय विज्ञान कांग्रेस का महासचिव चुना गया। वह उपाध्यक्ष और फिर भारतीय सांख्यिकी संस्थान के अध्यक्ष थे। 1958 में वे रॉयल सोसाइटी के फेलो बन गए। उन्हें राज्यसभा के सदस्य के रूप में नामांकित किया गया था।

पार्थ घोष ने कहा है कि 

बोस का काम प्लैंक, बोह्र और आइंस्टीन के 'पुराने क्वांटम सिद्धांत' और श्रोडिंगर, हाइजेनबर्ग, बोर्न, डिराक और अन्य के नए क्वांटम यांत्रिकी के बीच संक्रमण पर खड़ा था।

एस.एन. बोस को के. बनर्जी (1956), डी.एस. कोठारी (1959), एस.एन. बागची (1962), और ए.के. दत्ता (1962) को बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी और एकीकृत क्षेत्र सिद्धांत में उनके योगदान के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार के लिए। उदाहरण के लिए इलाहाबाद विश्वविद्यालय के भौतिकी विभाग के प्रमुख केदारेश्वर बनर्जी ने 12 जनवरी 1956 को नोबेल समिति को लिखे एक पत्र में इस प्रकार लिखा: " उन्होंने (बोस) ने सांख्यिकी विकसित करके भौतिकी में बहुत उत्कृष्ट योगदान दिया। बोस स्टैटिस्टिक्स के रूप में उनके नाम से जाना जाता है। हाल के वर्षों में इन आँकड़ों को मौलिक कणों के वर्गीकरण में गहरा महत्व पाया गया है और इसने परमाणु भौतिकी के विकास में अत्यधिक योगदान दिया है। 1953 से आज तक की अवधि के दौरान, उन्होंने आइंस्टीन के एकात्मक क्षेत्र सिद्धांत के विषय पर दूरगामी परिणामों के कई बेहद दिलचस्प योगदान किए हैं।" बोस के काम का मूल्यांकन नोबेल समिति के एक विशेषज्ञ ऑस्कर क्लेन द्वारा किया गया था, जिन्होंने उनके काम को नोबेल पुरस्कार के योग्य देखा था।

बोसोन, कण भौतिकी में प्रारंभिक उपपरमाण्विक कणों के एक वर्ग का नाम डिराक द्वारा सत्येंद्र नाथ बोस के नाम पर विज्ञान में उनके योगदान को याद करने के लिए रखा गया था। 

हालांकि बोसोन, बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी और बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट की एस एन बोस की अवधारणाओं से संबंधित अनुसंधान के लिए सात नोबेल पुरस्कार प्रदान किए गए थे, लेकिन बोस को स्वयं नोबेल पुरस्कार से सम्मानित नहीं किया गया था।

अपनी पुस्तक द साइंटिफिक एज में, भौतिक विज्ञानी जयंत नार्लीकर ने देखा:
कण आँकड़ों पर एस.एन. बोस का कार्य (सी. 1922), जिसने फोटॉन (एक बाड़े में प्रकाश के कण) के व्यवहार को स्पष्ट किया और क्वांटम सिद्धांत के नियमों का पालन करने वाले माइक्रोसिस्टम्स के आँकड़ों पर नए विचारों के द्वार खोल दिए, उनमें से एक था 20वीं सदी के भारतीय विज्ञान की शीर्ष दस उपलब्धियां और नोबेल पुरस्कार वर्ग में विचार किया जा सकता है।

जब खुद बोस से एक बार वह सवाल पूछा गया था, तो उन्होंने बस इतना ही जवाब दिया, "मुझे वह सारी पहचान मिल गई है, जिसके मैं हकदार हूं" - शायद इसलिए कि विज्ञान के जिस क्षेत्र से वे संबंधित थे, वहां जो महत्वपूर्ण है वह नोबेल नहीं है, बल्कि यह है कि क्या किसी का नाम जीवित रहेगा। आने वाले दशकों में वैज्ञानिक चर्चाओं में।  राजशाही विश्वविद्यालय के मुख्य शैक्षणिक भवनों में से एक नंबर 1 विज्ञान भवन का नाम हाल ही में उनके नाम पर रखा गया है।

4 जून 2022 को, Google ने बोस को जर्मन वैज्ञानिक अल्बर्ट आइंस्टीन को अपने क्वांटम फॉर्मूलेशन भेजने की 98 वीं वर्षगांठ को चिह्नित करते हुए Google डूडल  पर उन्हें चित्रित करके सम्मानित किया, जिन्होंने इसे क्वांटम यांत्रिकी में एक महत्वपूर्ण खोज के रूप में मान्यता दी।