互动科普

萨特延德拉·纳特·玻色（Satyendra Nath Bose）是有史以来印度本土诞生的最伟大的科学家之一。以他的名字命名的物理学概念包括玻色子（Boson）、玻色气体（Bose gas）、玻色-爱因斯坦统计（Bose-Einstein statistics）和玻色-爱因斯坦凝聚（Bose-Einstein condensate）。从一名职位难保的大学讲师一跃而成为世界级的大物理学家，玻色的命运转变始于一张小小的明信片。

1921年，27岁的玻色在新成立不久的印度达卡大学获得了高级讲师的职位，一边教学一边从事科研。1923年，恰逢玻色的第一批学生刚毕业，他被告知一年以后将无法得到校方的续聘。迫于养家糊口的压力，玻色不得不就续聘问题卷入和校方漫长的抗争中。身处这种令人郁闷的氛围，玻色却完成了一篇题为“普朗克定律与光量子假说”的论文，并把它投到英国的《哲学杂志》（Philosophical Magazine）。在这篇论文中，玻色提出了一个崭新的观点：麦克斯韦－玻尔兹曼分布不适用于描述微观粒子，原因在于后者的涨落遵从的是海森堡的不确定性原理。很可惜，《哲学杂志》的审稿人并没有意识到这一工作的重要性，毫不留情地将它拒绝了。无奈之下，玻色将论文直接寄给了爱因斯坦，并附上一封短信：“尊敬的阁下，我冒昧地寄给您所附的论文，恳请得到您的过目和评价。我急于知道您的看法。您会注意到，我尝试推导了普朗克定律的系数8pv²/c³。我的推导不依赖于经典电动力学，只假设了相空间中最基本的单元具有h³的容积。我的德语水平不足以把论文译成德文。假如您认为此文值得发表，并得以发表在《物理学杂志》（Zeitschrift für Physik）上的话，我将不胜感激！尽管与您素昧平生，我却毫不犹豫地做出了这样的请求。原因在于我们都是您的学生，虽然只能通过您的著作而得到您的教诲，但受益良多……”。

奇迹出现了！处境艰难的玻色收到了爱因斯坦的回信，那是一张用德语写的、寄于1924年7月2日的明信片。爱因斯坦写道：“亲爱的同仁，我已经把你的文章译成了德文并送给《物理学杂志》发表。你的工作代表了该领域向前迈出的重要一步，我为此深感欣慰……”。在写给杂志社的推荐意见中，爱因斯坦这样评价了玻色的论文：“玻色的推导结果在我看来是该领域向前迈出的重要一步。正如我将在别处证明的那样，他所使用的方法也能给出理想气体的量子理论……”。1924年7月10日，就在寄出明信片一周以后，爱因斯坦向普鲁士科学院提交了自己的论文。这篇题为“论单原子气体的量子理论”的论文其实是对玻色的工作的延伸。爱因斯坦次年又发表了两篇相关的论文，预言了一种新的物质状态—玻色－爱因斯坦凝聚（即多个整数自旋的玻色子紧密地聚集在一起）。后者的存在，于1995年得到了实验的证实。

改变玻色命运的明信片

爱因斯坦的明信片对玻色的事业和生活产生了巨大的影响，一举改变了这位默默无闻的印度学者的命运。首先，他在达卡大学的职位不再成为问题。其次，他在半年之前递交给校方的出国访问申请，从迟迟得不到答复的状态一夜之间转变成顺利批准的状态，原因就在于副校长看到了那张明信片。正如玻色自己所描述的，“那个小东西（爱因斯坦的明信片）给我出访两年开了绿灯，并辅以优厚的个人生活津贴、家属生活津贴以及令人感觉奢侈的双程旅费……”。不仅如此，他还凭借着这张小小的明信片获得了德国领事馆的免费签证。当年秋天，玻色来到他向往已久的欧洲大陆，先在巴黎工作了一年，与德布罗意和居里夫人等大科学家交流频繁；后来又到了柏林，和伟大的爱因斯坦一起工作了一段时间。

1926年秋天，玻色从欧洲返回祖国，很快就被达卡大学晋升为教授，并被任命为物理系主任。本来没有博士学位的他是没有资格当教授的，但是爱因斯坦的推荐起了关键作用。在随后的岁月中，玻色平步青云，成为那个时代印度最有影响力的科学家之一。尽管与玻色子、玻色-爱因斯坦统计和玻色-爱因斯坦凝聚等概念相关的研究成果先后获得了好几个诺贝尔物理学奖，但玻色本人直到1974年去世，却始终无缘获奖。当生前被问及此事的时候，玻色坦然地回答：“我已经得到了我应得的一切”。 

（本文发表于《科学世界》2013年第9期）