आधुनिक भौतिकी की दुनिया पर एसएन बोस की छाप

अब, जब हम बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी के 100 वर्ष पूरे होने का जश्न मना रहे हैं, तो बोस की विरासत को दुनिया भर में मनाया जाता देखना अविश्वसनीय है। उनके काम ने न केवल क्वांटम यांत्रिकी के पाठ्यक्रम को आकार दिया, बल्कि इसने ब्रह्मांड के निर्माण खंडों को समझने के हमारे तरीके को भी बदल दिया।

1 जनवरी, 1894 को कलकत्ता (अब कोलकाता) में जन्मे बोस ने कम उम्र से ही गणित में उल्लेखनीय प्रतिभा दिखाई। उन्होंने प्रेसीडेंसी कॉलेज से भौतिकी में शीर्ष सम्मान के साथ स्नातक की उपाधि प्राप्त की। कमजोर दृष्टि के बावजूद, विज्ञान के प्रति उनके जुनून ने उन्हें भारत के सबसे होनहार युवा वैज्ञानिकों में से एक के रूप में चिह्नित किया।

अपने शिक्षक, रेडियो तरंगों में अग्रणी, जगदीश चंद्र बोस से प्रेरित होकर, बोस को भौतिकी की अप्रयुक्त क्षमता का पता लगाने के लिए प्रेरित किया गया और उन्होंने क्वांटम यांत्रिकी में कदम रखा, जहां उनके योगदान ने उनके नाम को अमर बना दिया।

1917 में, उन्होंने यूनिवर्सिटी कॉलेज ऑफ़ साइंस, कलकत्ता में भौतिकी और अनुप्रयुक्त गणित पढ़ाना शुरू किया, जहाँ उन्होंने भौतिक विज्ञानी मेघनाद साहा के साथ सहयोग किया। साथ में, उन्होंने सांख्यिकीय यांत्रिकी में आणविक समझ विकसित करते हुए फिलॉसॉफिकल पत्रिका में गैसों के गतिज सिद्धांत पर एक पेपर प्रकाशित किया।

बोस और साहा ने सापेक्षता पर अल्बर्ट आइंस्टीन के प्रमुख कार्यों का जर्मन से अंग्रेजी में अनुवाद भी किया। वैज्ञानिक ज्ञान को व्यापक बनाने के प्रति यह समर्पण बोस के करियर की एक निर्णायक विशेषता बन गई।

1920 के दशक की शुरुआत में, बोस मैक्स प्लैंक के क्वांटम सिद्धांत का अध्ययन कर रहे थे, जो ब्लैकबॉडी विकिरण में ऊर्जा वितरण से संबंधित था। प्लैंक का काम अनोखा था, लेकिन यह उन धारणाओं पर आधारित था जो बोस को असंतोषजनक लगीं। उनका मानना ​​था कि फोटॉन, प्रकाश के कण, शास्त्रीय यांत्रिकी के कणों से भिन्न तरीके से व्यवहार करते हैं, जो भिन्नता के नियमों का पालन करते हैं। स्वीकृत मानदंडों को बेतुका बताते हुए, बोस ने क्वांटम अवस्थाओं में कणों की गिनती का एक नया तरीका प्रस्तावित किया, विशेष रूप से अप्रभेद्य कणों पर ध्यान केंद्रित करते हुए – एक पूरी तरह से नई अवधारणा। 1924 में बोस ने एक पेपर लिखा, प्लैंक का नियम और प्रकाश क्वांटा की परिकल्पनाजिसमें उन्होंने बिना किसी शास्त्रीय धारणा के प्लैंक के विकिरण नियम की व्युत्पत्ति की। उन्होंने फोटॉन को अविभाज्य कणों के रूप में मानने की एक विधि विकसित की, जिसे बाद में बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी कहा गया। बोस ने अपना पेपर एक प्रतिष्ठित ब्रिटिश जर्नल में जमा किया, लेकिन उसे अस्वीकृति का सामना करना पड़ा। निडर होकर, उन्होंने अपना काम सीधे दुनिया के अग्रणी भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट आइंस्टीन को इस पत्र के साथ भेजने का फैसला किया: “यदि आपको लगता है कि यह पेपर प्रकाशन योग्य है, तो मैं आभारी रहूंगा यदि आप इसके प्रकाशन की व्यवस्था करते हैं।” ज़िट्सक्रिफ्ट फर फिजिक. आपके लिए बिल्कुल अजनबी होते हुए भी मुझे ऐसा अनुरोध करने में कोई झिझक महसूस नहीं होती। क्योंकि हम सभी आपके शिष्य हैं, यद्यपि केवल आपके लेखन के माध्यम से आपकी शिक्षाओं से लाभ उठाते हैं।”

आइंस्टीन ने बोस के काम के महत्व को लगभग तुरंत ही पहचान लिया। में न केवल इसके प्रकाशन की व्यवस्था की ज़िट्सक्रिफ्ट फर फिजिकलेकिन उन्होंने बोस के विचारों का भी विस्तार किया, परमाणुओं पर नए आँकड़े लागू किए और पदार्थ की एक उल्लेखनीय स्थिति की भविष्यवाणी की जिसे बाद में बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) के रूप में जाना जाएगा। यह नवीन स्थिति तब होती है जब कण एक ही क्वांटम स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं, जिसके परिणामस्वरूप क्वांटम घटनाएँ मैक्रोस्कोपिक पैमाने पर देखी जा सकती हैं। बोस के काम के प्रति आइंस्टीन के उत्साहपूर्ण समर्थन ने बोस के सांख्यिकी को मुख्यधारा की भौतिकी में आगे बढ़ाने में मदद की, जिससे उनकी विरासत मजबूत हुई।

हालाँकि उनका नाम अब एक क्रांतिकारी सिद्धांत से जुड़ गया था, लेकिन बोस के काम से उन्हें तुरंत प्रसिद्धि या प्रशंसा नहीं मिली। 1924 में, आइंस्टीन ने बोस के इनपुट की मांग किए बिना बोस के आँकड़ों का विस्तार किया, और अपने बाद के दो पत्रों में, उन्होंने गलत तरीके से इस अवधारणा का श्रेय एक अन्य वैज्ञानिक, देबेंद्र मोहन बोस को दिया। बोस और वैज्ञानिक प्रतिष्ठान के बीच भौगोलिक और सांस्कृतिक विभाजन के साथ मिलकर इस निरीक्षण ने उनके योगदान को पूर्ण मान्यता देने में देरी की। ढाका में कुछ समय बिताने के बाद, बोस ने 1924 से 1926 तक यूरोप में दो साल बिताए, शुरुआत में उनका इरादा बर्लिन में आइंस्टीन के साथ काम करने का था। हालाँकि, जब तक वे पहुंचे, आइंस्टीन विद्युत चुम्बकीय और गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों के एकीकरण पर ध्यान केंद्रित करते हुए, अन्य अनुसंधान क्षेत्रों में चले गए थे। इस चूके हुए अवसर के बावजूद, आइंस्टीन ने परिचय पत्र प्रदान किए जिससे बोस को प्रमुख यूरोपीय भौतिकविदों से जुड़ने की अनुमति मिली।

भारत लौटने पर, बोस ने अपना शैक्षणिक करियर जारी रखा, अंततः ढाका विश्वविद्यालय में भौतिकी विभाग के प्रमुख बने। यहां, उन्होंने क्वांटम यांत्रिकी और सांख्यिकीय भौतिकी में नवीन विचार पेश किए, जिससे भारतीय भौतिकविदों की एक नई पीढ़ी को प्रेरणा मिली। बाद में, 1945 में, वह कलकत्ता विश्वविद्यालय में शामिल हो गए, जहाँ उन्होंने अपने करियर का शेष समय भारत में वैज्ञानिक शिक्षा और अनुसंधान को आगे बढ़ाने में बिताया। अपनी शैक्षणिक सफलता के बावजूद, बोस को संसाधनों की कमी और शांतिनिकेतन में रूढ़िवादी संकाय सदस्यों के प्रतिरोध जैसी चुनौतियों का सामना करना पड़ा, जहां उन्होंने कुछ समय तक पढ़ाया था।

बोस के काम ने क्वांटम यांत्रिकी में कई महत्वपूर्ण खोजों की नींव रखी। 1920 के दशक में भविष्यवाणी की गई बीईसी अवधारणा 1995 तक सैद्धांतिक बनी रही, जब वैज्ञानिक एरिक कॉर्नेल और कार्ल वाइमन ने रूबिडियम परमाणुओं का उपयोग करके प्रयोगशाला में पहला बीईसी बनाया। उनके काम ने, वोल्फगैंग केटरले के शोध के साथ, 2001 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार अर्जित किया और मैक्रोस्कोपिक पैमाने पर कणों के क्वांटम व्यवहार को प्रदर्शित करते हुए बोस के विचारों को मान्य किया।

व्यापक अर्थ में, बोस का योगदान क्वांटम क्षेत्र में कणों के दो वर्गों के बीच अंतर करने में मौलिक था: बोसॉन और फ़र्मियन। भौतिक विज्ञानी पॉल डिराक द्वारा बोस के सम्मान में नामित बोसॉन, बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी का पालन करते हैं और समान क्वांटम स्थिति पर कब्जा कर सकते हैं, जिससे सुपरकंडक्टिविटी और सुपरफ्लुइडिटी जैसी घटनाएं संभव हो सकती हैं। इसके विपरीत, फर्मियन, पाउली अपवर्जन सिद्धांत का पालन करते हैं और पदार्थ की संरचना को जन्म देते हुए एक ही स्थिति पर कब्जा नहीं कर सकते हैं।

हालाँकि बोस को नोबेल पुरस्कार के लिए नामांकित किया गया था, लेकिन उन्हें यह कभी नहीं मिला। उनका काम बुनियादी था, लेकिन पश्चिमी दुनिया के बाहर के कई वैज्ञानिकों की तरह, उन्हें मान्यता के लिए संघर्ष करना पड़ा। इसके बावजूद, बोस का योगदान भौतिकी का अभिन्न अंग बना हुआ है। आइंस्टीन के साथ उनके काम को क्वांटम सिद्धांत में एक महत्वपूर्ण मोड़ के रूप में मनाया जाता है, और बोस-आइंस्टीन सांख्यिकी का प्रभाव भौतिकी से परे ब्रह्मांड विज्ञान और संघनित पदार्थ विज्ञान जैसे क्षेत्रों तक फैला हुआ है। जैसा कि हम आधुनिक भौतिकी को हिग्स बोसोन जैसी खोजों और क्वांटम कंप्यूटिंग में प्रगति के साथ विकसित होते हुए देख रहे हैं, कण अविभाज्यता और क्वांटम सांख्यिकी पर बोस का अग्रणी कार्य पहले से कहीं अधिक प्रासंगिक बना हुआ है।

उनकी मृत्यु के लगभग 50 साल बाद, उनकी विरासत उनके सम्मान में नामित संस्थानों में जीवित है और उनका नाम प्रेरणा देना जारी रखता है, एक ऐसे वैज्ञानिक का प्रतिनिधित्व करता है जिसने सीमाओं को तोड़ दिया और खोजों के लिए आधार तैयार किया जो ब्रह्मांड की हमारी समझ को आकार देना जारी रखता है।

निशांत सहदेव एक सैद्धांतिक भौतिकी शोधकर्ता और उत्तरी कैरोलिना विश्वविद्यालय, चैपल हिल, संयुक्त राज्य अमेरिका में अनुसंधान सहयोगी हैं। व्यक्त किये गये विचार व्यक्तिगत हैं