1924 में सत्येन्द्र नाथ बोस नामक एक भारतीय भौतिक विज्ञानी ने अल्बर्ट आइंस्टीन को पत्र लिखकर कहा कि उन्होंने क्वांटम भौतिकी में एक समस्या हल कर दी है जिसने महान व्यक्ति को चकित कर दिया था। एक सदी बीत गयी, रॉबर्ट पी क्रीज और गीनो एलिया बताएं कि कैसे पत्राचार ने बोस-आइंस्टीन संक्षेपण की धारणा को जन्म दिया और इससे विविध सोच की शक्ति का पता क्यों चला
जून 1924 में एक दिन अल्बर्ट आइंस्टीन को भारत के एक प्रोफेसर द्वारा लिखा हुआ एक पत्र मिला। लेखक ने स्वीकार किया कि वह "पूरी तरह से अजनबी" था, लेकिन उसने कहा कि वह इस "अवलोकन और राय" के लिए आइंस्टीन को एक लेख के साथ भेज रहा था। केवल पाँच पृष्ठ लंबे इस लेख में क्वांटम सिद्धांत की उस खामी को संबोधित करने का दावा किया गया है जिसके साथ आइंस्टीन कई वर्षों तक असफल रूप से संघर्ष करते रहे थे।
आइंस्टीन, जो उस समय बर्लिन विश्वविद्यालय में थे, को तुरंत एहसास हुआ कि लेखक - सत्येंद्र नाथ बोस – उस समस्या का समाधान कर लिया था जिसने उसे हरा दिया था। इसका संबंध पूरी तरह से संतोषजनक व्युत्पत्ति से है प्लांक का नियम, जो एक काले शरीर से विकिरण के स्पेक्ट्रम का वर्णन करता है। सबसे पहले मैक्स प्लैंक द्वारा 1900 में निकाले गए कानून से पता चला कि विकिरण कभी भी कम तरंग दैर्ध्य पर अनंत तक नहीं बढ़ता है, जैसा कि शास्त्रीय भौतिकी सुझाव देती है, बल्कि वापस गिरने से पहले चरम पर होती है।
आइंस्टीन ने बोस के दृष्टिकोण को अपने काम में तेजी से विकसित किया और, उनके सहयोग के परिणामस्वरूप, जोड़ी ने एक नई घटना के अस्तित्व की भविष्यवाणी की, जिसे डब किया गया "बोस-आइंस्टीन संघनन". बहुत कम तापमान पर होने का अनुमान है, इसमें सिस्टम के सभी कण समान न्यूनतम क्वांटम अवस्था में शामिल होंगे। पदार्थ की इस नई सामूहिक अवस्था का प्रायोगिक तौर पर पहली बार 1995 में पता लगाया गया, जिसके परिणामस्वरूप स्टीवन चू, क्लाउड कोहेन-तन्नौदजी और विलियम फिलिप्स ने जीत हासिल की। दो साल बाद भौतिकी के लिए नोबेल पुरस्कार.
बोस-आइंस्टीन आदान-प्रदान संक्षिप्त हो सकता है, लेकिन यह भौतिकी के इतिहास में महान पत्राचारों में से एक है। 2020 की किताब में लिख रहा हूँ औपनिवेशिक भारत में आधुनिक भौतिकी का निर्माण, विज्ञान के इतिहासकार और दार्शनिक सोमादित्य बनर्जी, जो अब टेनेसी के क्लार्क्सविले में ऑस्टिन पे स्टेट यूनिवर्सिटी में हैं, कहते हैं कि उनके सहयोग ने विज्ञान में अंतरराष्ट्रीय संयुक्त प्रयासों के बढ़ते महत्व को दर्शाया है। या, जैसा कि बनर्जी कहते हैं, उनके काम से "क्वांटम की अंतरराष्ट्रीय प्रकृति" का पता चला।
हाशिए पर पड़ी प्रेरणा
बोस राजनीतिक और वैज्ञानिक रूप से हाशिए पर बड़े हुए। उनका जन्म 1 जनवरी 1894 को भारतीय राज्य बंगाल के कोलकाता (तत्कालीन कलकत्ता) में, जो ब्रिटिश कब्जे में था, एक ऐसे परिवार में हुआ था जो सांस्कृतिक और शैक्षणिक आंदोलन का हिस्सा था। "बंगाल पुनर्जागरण". इसके सदस्यों का यूरोपीय संस्कृति के साथ द्विपक्षीय संबंध था, वे आंशिक रूप से इसे अस्वीकार करते थे और आंशिक रूप से इसे अपनाते थे।
बोस और साहा ब्रिटिश उपनिवेशवादियों से अलग-थलग और उनके प्रति शत्रुतापूर्ण महसूस करते थे, और संभावित व्यावहारिक अनुप्रयोगों वाले क्षेत्रों में योगदान देकर उनकी सेवा नहीं करना चाहते थे।
1895 में, जब बोस 11 वर्ष के थे, ब्रिटिश कब्ज़ाधारियों ने - बंगाल में बढ़ती विद्रोहिता से चिंतित होकर - राज्य को दो भागों में विभाजित कर दिया। बनर्जी के अनुसार, बोस के शिक्षा जगत में जाने का एक कारण औपनिवेशिक नौकरशाही में भर्ती होने से बचने का राष्ट्रवादी आग्रह हो सकता है, जो कई मध्यवर्गीय बंगालियों का भाग्य था।
इसके बजाय बोस ने भाग लिया प्रेसिडेंसी कॉलेज अपने मित्र (और भावी खगोल वैज्ञानिक) के साथ मेघनाद साहा, जिन्हें "स्वदेशी आंदोलन" में शामिल होने के कारण उनके स्कूल से निष्कासित कर दिया गया था। विदेशी वस्तुओं के उपयोग पर अंकुश लगाने और घरेलू उत्पादों पर भरोसा करने की मांग करते हुए, यह आंदोलन भारतीय स्वतंत्रता के लिए प्रयास का हिस्सा था और बंगाल के प्रस्तावित विभाजन के खिलाफ खड़ा था।
दोनों और साहा ब्रिटिश उपनिवेशवादियों से अलग-थलग और उनके प्रति विरोधी महसूस करते थे, और - अपने कई साथियों की तरह - रसायन विज्ञान या व्यावहारिक भौतिकी जैसे संभावित व्यावहारिक अनुप्रयोगों वाले क्षेत्रों में योगदान देकर उनकी सेवा नहीं करना चाहते थे। इसके बजाय यह जोड़ी गणित और सैद्धांतिक भौतिकी से आकर्षित हुई - और विशेष रूप से नए-नवेले क्वांटम सिद्धांत से जर्मन भौतिक विज्ञानी अग्रणी थे.
बनर्जी के अनुसार, बोस ने अपने काम को कब्जे वाले बंगाल में "सत्ता संबंधों की असमानताओं और विषमताओं से एक बौद्धिक पलायन" के रूप में देखा। "यह कोई दुर्घटना नहीं है," वह लिखते हैं, "कि उभरते भारतीय भौतिकविदों ने विशेष रूप से क्वांटम भौतिकी में उत्कृष्टता हासिल की है।" जर्मन काम से परिचित होने के परिणामस्वरूप, बोस और साहा फोटॉन सिद्धांत से अत्यधिक प्रभावित हुए, जिसका अर्थ प्रकाश में असंतुलन था। इसके विपरीत, ब्रिटिश भौतिक विज्ञानी मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा निर्धारित प्रकाश की निरंतर प्रकृति से अधिक प्रभावित थे।
बोस और साहा दोनों कलकत्ता विश्वविद्यालय में भौतिकी प्रशिक्षक बन गए। लेकिन बंगाल के अलगाव और प्रथम विश्व युद्ध के प्रभावों के कारण, उन्हें यूरोप में नवीनतम घटनाओं का अनुसरण करना कठिन लगा। प्रेसीडेंसी पुस्तकालय में नियमित रूप से उपलब्ध होने वाली कुछ पत्रिकाओं में से एक थी दार्शनिक पत्रिकाजिसमें बोस और साहा ने 1913 में प्रकाशित परमाणु संरचना पर नील्स बोह्र के मौलिक पत्रों में से एक को पढ़ा। (फिल मैग. 26 1).
कलकत्ता में उन्हें मित्रता करने का भी सौभाग्य प्राप्त हुआ पॉल जोहान्स ब्रुहलजर्मनी से आए एक वनस्पतिशास्त्री, जो अपने साथ थर्मोडायनामिक्स, क्वांटम सिद्धांत, सापेक्षता और अन्य लोकप्रिय भौतिकी विषयों पर किताबें और पत्रिकाएँ लाए थे। 1919 में, सामान्य सापेक्षता की स्पष्ट पुष्टि के बाद आइंस्टीन को प्रसिद्धि मिलने के बाद, बोस और साहा जर्मन और फ्रेंच में बुनियादी कागजात की प्रतियां प्राप्त करने में कामयाब रहे। बोस दोनों भाषाओं के साथ-साथ अंग्रेजी में भी पारंगत थे, और इसलिए उन्होंने और साहा ने पत्रों का अनुवाद किया और पुस्तक के रूप में प्रकाशित किया सापेक्षता का सिद्धांत (कलकत्ता विश्वविद्यालय, 1920)। यह आइंस्टीन और अन्य लोगों के इस विषय पर पत्रों का पहला अंग्रेजी भाषा संग्रह था।
फिर, 1921 में, बोस को हाल ही में स्थापित प्रोफेसरशिप से सम्मानित किया गया ढाका (अब ढाका) विश्वविद्यालय और इसके भौतिकी विभाग को विकसित करने का आरोप लगाया गया। दो साल बाद, बल्कि अचानक, गंभीर बजट कटौती ने विभाग के विस्तार की योजना को समाप्त कर दिया, और बोस को अपनी नौकरी बनाए रखने के लिए भी संघर्ष करना पड़ा। इसलिए, 1923 में, बोस ने एक कब्जे वाली भूमि पर तनावपूर्ण राजनीतिक समय में खुद को एक अनसुलझी पेशेवर स्थिति में पाया।
आइंस्टीन कनेक्शन
अपनी समस्याओं के बावजूद, 30 वर्षीय व्यक्ति ने शोध करना जारी रखा। उस वर्ष बाद में, उन्होंने एक परेशान करने वाले तथ्य पर विचार किया: प्लैंक के नियम की व्युत्पत्ति तार्किक रूप से निराधार थी क्योंकि इसमें शास्त्रीय और क्वांटम अवधारणाओं का मिश्रण था। बोस ने शास्त्रीय सिद्धांत को नजरअंदाज करने और अलग-अलग फोटॉनों की गैस की गति पर विचार करके कानून निकालने का फैसला किया। उन्होंने 1923 की शरद ऋतु में अपने अब के मौलिक पेपर शीर्षक में अपने विचारों को रेखांकित किया “प्लैंक का नियम और प्रकाश-क्वांटम परिकल्पना”, जिसका एक संस्करण वह शीघ्र ही आइंस्टीन को भेजेगा।
प्लैंक का नियम, जिस पर पेपर शुरू हुआ, क्वांटम सिद्धांत का प्रारंभिक बिंदु है। लेकिन इसे प्राप्त करने का एक महत्वपूर्ण सूत्र स्वतंत्रता की उपलब्ध डिग्री के बारे में शास्त्रीय धारणा पर निर्भर करता है। बोस ने लिखा, "यह सभी व्युत्पत्तियों में एक असंतोषजनक विशेषता है।" यह स्वीकार करते हुए कि आइंस्टीन का कानून को शास्त्रीय मान्यताओं से मुक्त करने का प्रयास "उल्लेखनीय रूप से सुरुचिपूर्ण" था, बोस को यह नहीं लगा कि यह "तार्किक दृष्टिकोण से पर्याप्त रूप से उचित था"।
बोस ने साहसपूर्वक आगे कहा: "आगे में मैं विधि का संक्षेप में वर्णन करूंगा।" कठोर व्युत्पत्तियों के तीन पृष्ठ अनुसरण करते हैं, जो एक काले शरीर से विकिरण में ऊर्जा के वितरण का वर्णन करने वाले समीकरण में समाप्त होते हैं। बोस ने घोषणा की, यह समीकरण "प्लैंक के सूत्र के समान" था।
पर एक हालिया पेपर में arXiv (arxiv.org/abs/2308.01909), भौतिक विज्ञानी पार्थ घोष, जो बोस के अंतिम पीएचडी छात्रों में से एक थे, कहते हैं कि बोस की पद्धति उन व्यक्तिगत फोटॉनों की अप्रभेद्यता का संकेत देती थी - लेकिन इसके बारे में स्पष्ट नहीं थी। इसके बजाय बोस ने फोटॉनों के लिए आयतन को राज्यों से बने एक स्थान के रूप में परिभाषित किया - जिसे उन्होंने कोशिकाएँ कहा - जिसमें कोशिकाओं की कुल संख्या उन तरीकों की संख्या के बराबर होती है जिनसे फोटॉनों को व्यवस्थित किया जा सकता है। चूँकि फोटॉनों की गैस का एक निश्चित घनत्व होता है, अलग-अलग फोटॉनों को पुनर्व्यवस्थित करने से नई कोशिकाएँ उत्पन्न नहीं होती हैं, जिसका अर्थ है कि फोटॉनों को स्वयं अलग नहीं किया जा सकता है; आप उनका अनुसरण करने के लिए उन्हें "टैग" नहीं कर सकते।
बोस ने पेपर भेजा दार्शनिक पत्रिका - जो उन्हें पता था कि 1924 की शुरुआत के आसपास भारतीय भौतिकविदों के लिए उपलब्ध था, लेकिन कभी वापस नहीं सुना। निराश होकर, लेकिन इसकी सुदृढ़ता से आश्वस्त होकर, उन्होंने इसे, या थोड़ा संशोधित संस्करण, आइंस्टीन को भेजा, जिन्होंने इसे 4 जून 1924 को प्राप्त किया।
"एक महत्वपूर्ण कदम"
आइंस्टीन को प्राइम किया गया था। वह क्वांटम कानून प्राप्त करने के लिए शास्त्रीय धारणा का उपयोग करने की असंगतता को जानता था और इसे हटाने के लिए पहले ही कई असफल प्रयास कर चुका था। आइंस्टीन को एहसास हुआ कि बोस की व्युत्पत्ति सही थी।
आइंस्टीन को स्वयं बोस की तुलना में बोस के काम में अधिक महत्व मिला, क्योंकि उन्होंने एक अप्रयुक्त सादृश्य देखा
उसी वर्ष 2 जुलाई को, आइंस्टीन ने बोस को एक हाथ से लिखे पोस्टकार्ड के साथ जवाब दिया और पेपर को "एक महत्वपूर्ण कदम आगे" बताया। इसके बाद आइंस्टीन ने स्वयं उस पेपर का अनुवाद किया और उसे भेजा ज़िट्सक्रिफ्ट फर फिजिक. आइंस्टीन के समर्थन से, बोस का पेपर स्वीकार कर लिया गया और इसे अगस्त 1924 में जर्नल में विधिवत प्रकाशित किया गया। (26 178).
आइंस्टीन को स्वयं बोस की तुलना में बोस के काम में अधिक महत्व मिला, क्योंकि उन्होंने एक अप्रयुक्त सादृश्य देखा। अनिवार्य रूप से, बोस ने फोटॉन को सांख्यिकीय रूप से निर्भर माना था, जिसका अर्थ तरंग हस्तक्षेप की संभावना थी। आइंस्टीन को एहसास हुआ कि इसे केवल फोटॉन पर ही लागू नहीं किया जाना चाहिए, बल्कि अन्य कणों पर भी लागू किया जा सकता है। वास्तव में, जैसा कि हम अब जानते हैं, हस्तक्षेप केवल स्पिन के पूर्णांक मान वाले कणों के लिए सच है, या जिसे पॉल डिराक ने दो दशक बाद "बोसोन" करार दिया था। ये "फर्मियन्स" के विपरीत हैं, जिनकी स्पिन विषम अर्ध-पूर्णांक मानों में आती है।
बोस का नोट प्राप्त करने के तुरंत बाद, आइंस्टीन ने जर्मन भाषा में एक पेपर लिखा जिसका शीर्षक था "क्वांटेंथियोरी डेस इनैटोमिजेन आइडियलन गैसें" (या "एकपरमाण्विक आदर्श गैस का क्वांटम सिद्धांत")। में प्रकाशित प्रशिया विज्ञान अकादमी की कार्यवाही जनवरी 1925 में, आइंस्टीन ने जिसे "विकिरण और गैस के बीच एक दूरगामी औपचारिक संबंध" कहा था, उसका वर्णन किया। पेपर ने अनिवार्य रूप से दिखाया कि पूर्ण शून्य के करीब तापमान पर, सिस्टम की एन्ट्रॉपी पूरी तरह से गायब हो जाती है, और सभी कण एक ही स्थिति या सेल में गिर जाते हैं। प्रत्येक कोशिका के भीतर, आणविक वितरण की एन्ट्रापी "अणुओं के पारस्परिक प्रभाव से संबंधित एक निश्चित परिकल्पना को अप्रत्यक्ष रूप से व्यक्त करती है जो काफी रहस्यमय प्रकृति की होती है"।
सबसे ठंडा: आइंस्टीन को लिखे एक पत्र और लेजर-कूलिंग तकनीक में प्रगति ने भौतिकविदों को पदार्थ की नई क्वांटम अवस्थाओं तक कैसे पहुंचाया
आइंस्टीन ने इस प्रभाव का श्रेय कणों के हस्तक्षेप को दिया। उन्होंने अनुमान लगाया कि कम तापमान पर, हाइड्रोजन और हीलियम जैसी गैसों की तरंग जैसी विशेषताएं अधिक स्पष्ट हो जाएंगी, इस हद तक कि चिपचिपाहट तेजी से कम हो जाएगी - एक घटना जिसे अब "सुपरफ्लुइडिटी" कहा जाता है। विकिरण और गैसों के बीच समानता को सटीक मानने पर जोर देकर, आइंस्टीन ने पदार्थ की अज्ञात स्थिति की भविष्यवाणी करने के लिए बोस के काम को आगे बढ़ाया था।
बोस के काम पर आइंस्टीन के ध्यान के लिए धन्यवाद, बोस को यूरोप में अध्ययन करने के लिए दो साल का विश्राम मिला। बोस ने 1924 की शरद ऋतु में पहली बार पेरिस की यात्रा की, जहाँ उन्होंने आइंस्टीन को दो और पत्र लिखे। अगले वर्ष वह बर्लिन गये जहां अंततः वह सफल हो गये आइंस्टीन से व्यक्तिगत रूप से बात करने के लिए 1926 की शुरुआत में। लेकिन यह जोड़ी आगे कभी सहयोग नहीं कर पाई। आइंस्टीन ने थर्मल संतुलन पर विकिरण क्षेत्र में कणों की स्थिति के लिए बोस के संभाव्यता सूत्र पर आपत्ति जताई और बोस, अन्य चीजों में शामिल होकर, इस विशेष प्रश्न पर वापस नहीं लौटे। उनका जून 1924 का आदान-प्रदान, हालांकि संक्षिप्त था, उनके पत्राचार का सबसे उत्पादक हिस्सा बना रहा।
वैक्यूम कितना गर्म है
अंततः, लगभग 70 साल बाद, पदार्थ की यह नई अवस्था, जिसे अब बोस-आइंस्टीन संघनन (बीईसी) कहा जाता है, बन गई। प्रयोगात्मक प्रदर्शन किया 1995 में अमेरिका में दो प्रयोगशालाओं में। वह भी, विकास की एक लंबी श्रृंखला का परिणाम था, क्योंकि 1924 में, बीईसी क्वांटम गैसों का एक सीमित मामला था, जिसे पूर्ण शून्य के करीब ही संभव माना जाता था। यह अगम्य लग रहा था; यहां तक कि कच्चा वैक्यूम भी बीईसी के लिए बहुत गर्म है।
1975 में इसका आविष्कार एक महत्वपूर्ण मोड़ था लेजर ठंडा. लेजर प्रकाश की आवृत्ति को लक्ष्य परमाणुओं की आवृत्ति के ठीक नीचे ट्यून करके, भौतिक विज्ञानी विपरीत दिशा में चलने वाले परमाणुओं पर फोटॉन फायर कर सकते हैं। डॉपलर प्रभाव के लिए धन्यवाद, परमाणुओं को लेजर की विपरीत दिशा में धकेलते हुए फोटोन को अवशोषित करने के लिए प्रेरित किया जा सकता है, जिससे उनका वेग कम हो जाता है और उन्हें ठंडा कर दिया जाता है।
एक साल बाद, भौतिकविदों के एक समूह ने दिखाया कि बीईसी की नकल करने के लिए हाइड्रोजन के आइसोटोप को ठंडा किया जा सकता है। 1989 में, कॉर्नेल और वाइमन ने रूबिडियम परमाणुओं पर फैसला किया क्योंकि वे हाइड्रोजन की तुलना में तेजी से समूहित होंगे। कभी-कभी "सुपर परमाणु" के रूप में जाना जाता है, बीईसी तब होता है जब व्यक्तिगत कणों के तरंग पैकेट ओवरलैप होते हैं और कम तापमान पर पूरी तरह से अप्रभेद्य हो जाते हैं।
वाइमन और कॉर्नेल ने बीईसी को "क्वांटम पहचान संकट" के रूप में वर्णित किया है जो तब होता है जब परमाणु सिस्टम की सबसे कम संभव स्थिति में एक साथ चिपक जाते हैं। एक विशाल तरंग पैकेट बनाने की साज़िश यह है कि बीईसी हमें मैक्रोस्कोपिक स्तर पर क्वांटम व्यवहार देखने के लिए एक विंडो देता है।
महत्वपूर्ण बिंदु
बनर्जी ने लिखा, "बोस और आइंस्टीन के बीच पत्राचार।" औपनिवेशिक भारत में आधुनिक भौतिकी का निर्माण, "विज्ञान के इतिहास में एक विशेष क्षण है"। बढ़ती जिग्सॉ पज़ल में योगदान देने के लिए बोस अचानक नहीं आए। बनर्जी का तर्क है कि यूरोप से दूर एक उपनिवेशित भूमि में काम करने के कारण, बोस क्वांटम सिद्धांत के बारे में पश्चिमी सोच में बदलाव की सुविधा के लिए विशिष्ट रूप से तैयार थे।
बोस का काम पहली बार नहीं था कि गैर-पश्चिमी वैज्ञानिकों ने यूरोपीय विज्ञान में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि का योगदान दिया था। लेकिन आइंस्टीन के साथ उनका सहयोग एक गहरे बिंदु को दर्शाता है - अर्थात् क्षेत्रीय मतभेद कैसे अलग-अलग अर्थ दे सकते हैं कि क्या महत्वपूर्ण है और क्या नहीं। जैसा कि बनर्जी कहते हैं, बोस का योगदान विज्ञान के "स्थानीय रूप से निहित सर्वदेशीयवाद" को दर्शाता है।
विश्वदृष्टिकोण में विविधता, सांस्कृतिक अनुरूपता नहीं, भौतिकी में प्रगति के लिए सबसे शक्तिशाली वादा रखती है।
रॉबर्ट पी क्रीज (पूर्ण जीवनी के लिए नीचे दिए गए लिंक पर क्लिक करें) दर्शनशास्त्र विभाग, स्टोनी ब्रुक विश्वविद्यालय, यूएस, के अध्यक्ष हैं गीनो एलिया एक पीएचडी छात्र है
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- स्रोत: https://physicsworld.com/a/when-bose-wrote-to-einstein-the-power-of-diverse-thinking/
