Введение

Индийский физик (1888–1970)

Сэр Чандрашехара Венката Раман (англ. Sir Chandrasekhara Venkata Raman; 7 ноября 1888 – 21 ноября 1970) – индийский физик, известный своими работами в области рассеяния света. Используя разработанный им спектрограф, он и его ученик К. С. Кришнан обнаружили, что при прохождении света через прозрачный материал отклоненный свет изменяет свою длину волны и частоту. Это явление, ранее неизвестный тип рассеяния света, которое они назвали «модифицированным рассеянием», впоследствии получило название эффект Рамана или рассеяние Рамана. Раман получил Нобелевскую премию по физике за это открытие в 1930 году и стал первым азиатом, удостоенным Нобелевской премии в любой области науки. Родился в семье тамильских брахманов, Раман был одаренным ребенком, окончив среднюю и старшую школу в Англо-индийской школе Святого Алоизия в возрасте 11 и 13 лет соответственно. Он с отличием сдал экзамены на степень бакалавра физики в Президентском колледже Мадрасского университета в возрасте 16 лет. Его первая исследовательская работа, посвященная дифракции света, была опубликована в 1906 году, когда он еще был студентом-аспирантом. В следующем году он получил степень магистра. В возрасте 19 лет он поступил на службу в Индийскую финансовую службу в Калькутте в качестве помощника генерального бухгалтера. Там он познакомился с Индийской ассоциацией по развитию науки (IACS), первым исследовательским институтом в Индии, что позволило ему проводить независимые исследования и где он внес свой основной вклад в акустику и оптику. В 1917 году он был назначен первым профессором физики имени Палита Ашутошем Мукерджи в Раджабазарском колледже наук при Калькуттском университете. Во время своей первой поездки в Европу, увидев Средиземное море, он был побужден опровергнуть тогдашнее преобладающее объяснение синего цвета моря, а именно отраженный рэлеевский рассеянный свет от неба. Он основал Индийский журнал физики в 1926 году. В 1933 году он переехал в Бангалор, чтобы стать первым индийским директором Индийского института науки. В том же году он основал Индийскую академию наук. В 1948 году он основал Институт исследований Рамана, где работал до конца своих дней. Эффект Рамана был открыт 28 февраля 1928 года. Этот день ежегодно отмечается правительством Индии как Национальный день науки.

Ранние годы и образование

В. Раман родился в Тиручираппалли, в Мадрасском президентстве Британской Индии (ныне Тиручираппалли, Тамилнад, Индия), в семье брахманов Айеров – Чандрасекара Раманатана Айера и Парвати Аммал. Он был вторым из восьми детей. Его отец преподавал в местной средней школе и получал скромный доход. Он вспоминал: «Я родился с серебряной ложкой во рту. К моему рождению мой отец зарабатывал великолепную зарплату – десять рупий в месяц!» В 1892 году семья переехала в Висакапатнам (тогда Визагапаттам или Визаг) в Андхра-Прадеш, так как его отец был назначен на факультет физики в колледже миссис А. В. Нарсимха Рао. Раман получил образование в англо-индийской средней школе Святого Алоизия в Висакапатнаме. Он сдал экзамен на аттестат зрелости в 11 лет, а первый экзамен по гуманитарным наукам (эквивалент сегодняшнего промежуточного экзамена, предвузовского курса) со стипендией – в 13 лет, заняв первое место в обоих экзаменах, проводимых школьным советом Андхра-Прадеш (ныне Совет среднего образования Андхра-Прадеш). В 1904 году он получил степень бакалавра в Университете Мадраса, где стал лучшим студентом и выиграл золотые медали по физике и английскому языку. В 1907 году он получил степень магистра философии с отличием в том же университете. Его вторая статья, опубликованная в том же журнале в том же году, была посвящена поверхностному натяжению жидкостей. Она была опубликована рядом со статьей лорда Рэлея о чувствительности слуха к звуку, после чего лорд Рэлей начал переписываться с Раманом, вежливо обращаясь к нему как к профессору. Зная о способностях Рамана, его учитель физики Ришард Льюэллин Джонс настоял на продолжении исследований в Англии. Джонс организовал медицинский осмотр Рамана полковником (сэром Джеральдом) Гиффардом. Раман часто был нездоров и считался «слабым». Осмотр показал, что он не сможет выдержать суровый климат Англии.

Карьера

Старший брат Рамана, Чандрашехара Субрахманья Айяр, поступил на Индийскую финансовую службу (ныне Индийская служба аудита и счетов) – самую престижную государственную службу в Индии. Не имея возможности учиться за границей, Раман последовал его примеру и успешно сдал экзамены для поступления на Индийскую финансовую службу, заняв первое место в феврале 1907 года. В июне 1907 года он был назначен помощником генерального бухгалтера в Калькутту (ныне Колкату). Эта работа вдохновила IACS на издание журнала «Бюллетень Индийской ассоциации по развитию науки» в 1909 году, основным автором которого был Раман. Вскоре после возвращения к работе в Рангуне, в 1910 году он был переведен обратно в Индию, в Нагпур, штат Махараштра. Еще не проработав и года в Нагпуре, он был повышен до генерального бухгалтера в 1911 году и вновь направлен в Калькутту. Со следующего года примеру последовали и другие университеты, включая Университет Аллахабада, Университет Рангуна, Королевский колледж в Индоре, Институт науки в Нагпуре, Колледж Кришнатха и Университет Мадраса. К 1919 году Раман руководил более чем десятком студентов. После смерти Сиркара в 1919 году Раман получил две почетные должности в IACS: почетного профессора и почетного секретаря. Калькуттский университет избрал Рамана профессором физики имени Палита – должность, учрежденная в 1913 году в честь благотворителя сэра Таракната Палита. Сенат университета утвердил его назначение 30 января 1914 года, что зафиксировано в протоколе заседания. Во время дружеской беседы с Махатмой Ганди и немецким зоологом Гилбертом Рамом разговор коснулся религии. Раман сказал: «Я отвечу на ваш вопрос, Рам. Если Бог существует, мы должны искать его во Вселенной. Если его там нет, то он не стоит поисков». Растущие открытия в астрономии и физике представляются все новыми и новыми откровениями о Боге. Однако он прожил еще несколько дней и попросил остаться в саду своего института в окружении учеников. За два дня до смерти Раман сказал одному из своих бывших студентов: «Не позволяйте журналам Академии прекратить свое существование, ибо они – чувствительный индикатор качества науки, проводимой в стране, и того, прижилась ли наука в ней или нет».

Независимое открытие

В 1928 году Григорий Ландсберг и Леонид Мандельштам из Московского государственного университета независимо друг от друга открыли эффект Рамана. Они опубликовали свои результаты в июле в журнале Naturwissenschaften и представили их на Шестом съезде Русского физического общества, проходившем в Саратове с 5 по 16 августа. В 1930 году они были выдвинуты на Нобелевскую премию вместе с Раманом. Однако, по мнению Нобелевского комитета: (1) русские не дали собственной интерпретации своего открытия, поскольку ссылались на статью Рамана; (2) они наблюдали эффект только в кристаллах, в то время как Раман и Кришнан наблюдали его в твердых телах, жидкостях и газах, тем самым доказав универсальность эффекта; (3) вопросы, касающиеся интенсивности линий Рамана и инфракрасного излучения в спектрах, были решены еще в прошлом году; (4) метод Рамана успешно применялся в различных областях молекулярной физики; и (5) эффект Рамана эффективно использовался для проверки свойств симметрии молекул, что позволило продвинуться в решении проблем, связанных с ядерным спином в атомной физике. Позднее появились свидетельства того, что русские открыли это явление раньше, чем Раман и Кришнан – за неделю до их открытия. Согласно письму Мандельштама Оресту Хвольсону, русские ученые наблюдали спектральную линию 21 февраля 1928 года.

Роль Кришнана

Кришнан не был номинирован на Нобелевскую премию, несмотря на то, что был ведущим исследователем при открытии эффекта Рамана. Сам Кришнан никогда не считал себя достойным этой награды. Но Раман впоследствии признал, что Кришнан был одним из первооткрывателей.

Спор о Раман Борне

С октября 1933 года по март 1934 года Макс Борн работал в IISc в качестве приглашенного профессора теоретической физики по приглашению Рамана, поступившему в начале 1933 года. В то время Борн был беженцем из нацистской Германии и временно работал в колледже Святого Иоанна, Кембридж. Начиная с начала XX века, Борн разработал теорию динамики кристаллической решетки, основанную на тепловых свойствах. Он представил свою теорию в одной из лекций, прочитанных в IISc. К тому времени Раман разработал альтернативную теорию и утверждал, что теория Борна противоречит экспериментальным данным. В этом споре Борн получил поддержку большинства физиков, поскольку его подход оказался более адекватным объяснением. Помимо научной дискуссии, их соперничество перенеслось и на личные, и на социальные отношения. Позже Борн отметил, что Раман, вероятно, считал его своим "противником". Борн неоднократно выдвигался на Нобелевскую премию, в частности, за его вклад в теорию решетки, и в конечном итоге получил ее в 1954 году за статистические работы в области квантовой механики. Этот эпизод часто называют "задержанной Нобелевской премией".

Индийские власти

Раман испытывал неприязнь к тогдашнему премьер-министру Индии Джавахарлалу Неру и его политике в области науки. В одном случае он разбил бюст Неру об пол. В другом он разбил свой медальон «Бхарат Ратна» молотком на куски, поскольку он был вручён ему правительством Неру. Он публично высмеивал Неру во время его визита в Исследовательский институт Рамана в 1948 году. Там была выставлена пластина из золота и меди под воздействием ультрафиолетового света. Неру был обманут, поверив, что медь, сияющая ярче любого другого металла, – это золото. Раман тут же заметил: «Господин премьер-министр, не всё то золото, что блестит». В тот же день Неру предложил Раману финансовую помощь его институту, но Раман решительно отказался, ответив: «Я, безусловно, не хочу, чтобы это превратилось в очередную правительственную лабораторию». Он оставался в неприязненных отношениях с людьми, связанными с этими учреждениями, включая Хоми Дж. Бхабху, С. С. Бхатнагара и своего бывшего любимого ученика Кришнана. Он даже называл подобные программы «эффектом Неру–Бхатнагара». В 1959 году Раман предложил создать ещё один исследовательский институт в Мадрасе. Правительство Мадраса рекомендовало ему обратиться за финансированием в центральное правительство. Но Раман ясно предвидел, как он ответил К. Субраманиаму, тогдашнему министру финансов и образования в Мадрасе, что его предложение правительству Неру «будет отклонено». Так и закончился этот план. В 1933 году Ассоциация индийского научного конгресса (ISCA), в то время крупнейшая научная организация, планировала учредить национальный научный орган, который был бы уполномочен консультировать правительство по научным вопросам. Сэр Ричард Грегори, тогдашний редактор журнала Nature, во время своего визита в Индию предложил Раману, как редактору журнала Current Science, создать Индийскую академию наук. Раман считал, что членство в ней должно быть исключительно индийским, в отличие от общего мнения о необходимости включения британских членов. Он решил: «Как индийская наука может процветать под опекой академии, совет которой состоит из 30 человек, 15 из которых – британцы, и лишь двое или трое из них достойны быть её членами?» 1 апреля 1933 года он созвал отдельную встречу южноиндийских учёных. Он и Субба Рао официально вышли из состава ISCA. Раман зарегистрировал новую организацию как Индийскую академию наук 24 апреля в Регистратуре обществ. Он хотел, чтобы исследования в области физики проводились на уровне западных институтов, но за счёт других областей науки. Совет IISc создал комиссию для контроля за деятельностью Рамана в январе 1936 года. Комиссия, возглавляемая Джеймсом Ирвином, директором и вице-канцлером Университета Сент-Эндрюса, сообщила в марте, что Раман злоупотреблял средствами и полностью сместил «центр тяжести» в сторону исследований в области физики, а также что предложение о назначении Борна профессором математической физики (которое уже было одобрено Советом в ноябре 1935 года) было финансово неосуществимым.

Королевское общество

Раман, по всей видимости, никогда не высоко ценил членство в Королевском обществе. Одной из причин могло быть возражение Рамана против обозначения "британские подданные" в качестве одной из категорий членов Общества. Особенно после обретения Индией независимости, в Королевском обществе возникали споры по этому вопросу. По словам Субрахманьяна Чандрасекара, газета The London Times однажды опубликовала список членов Общества, в котором имя Рамана было опущено. Раман обратился к Патрику Блэкетту, тогдашнему президенту Общества, с требованием объяснений. Он был разочарован ответом Блэкетта, в котором говорилось, что Общество не несет ответственности за публикации в газете. По словам Кришнана, еще одной причиной послужил негативный отзыв на рукопись, представленную Раманом в Proceedings of the Royal Society. Возможно, именно совокупность этих факторов побудила Рамана написать в письме об отставке: "Я принял это решение после тщательного рассмотрения всех обстоятельств. Прошу принять мою отставку и исключить мое имя из списка членов Общества". Он был членом Азиатского общества Бенгалии (FASB) и с 1943 года – членом-основателем Индийской ассоциации по развитию науки (FIAS). В 1935 году он был назначен членом-основателем Национального института наук Индии (FNI, ныне Индийская национальная академия наук). Однако Академия по-прежнему числит его как "умершего члена". Он был членом Deutsche Akademie в Мюнхене, Швейцарского физического общества в Цюрихе, Королевского философского общества в Глазго, Королевской ирландской академии, Венгерской академии наук, Академии наук СССР, Оптического общества Америки, Минералогического общества Америки, Румынской академии наук, Американского акустического общества Catgut и Чехословацкой академии наук. В 1924 году он был избран членом Королевского общества. В 1929 году он был президентом 16-й сессии Индийского научного конгресса. Он был основателем и президентом Индийской академии наук с 1933 года до своей смерти. В 1913 году он получил медаль Вудберна за научные исследования, еще работая в Индийской финансовой службе. В 1930 году он был удостоен Нобелевской премии по физике "за работы по рассеянию света и открытие эффекта, носящего его имя". В 1957 году он был награжден Ленинской премией мира. Почтовые марки с изображением Рамана были выпущены в 1971 и 2009 годах. В столице Индии, Нью-Дели, есть улица, названная в его честь – C. V. Raman Marg. Район в восточной части Бангалора называется CV Raman Nagar. Дорога, проходящая к северу от национального семинарского комплекса в Бангалоре, носит название C. V. Raman Road. Здание в Индийском институте науки в Бангалоре называется зданием Рамана. Больница в восточной части Бангалора на 80 Ft. Rd. носит название больницы сэра C. V. Рамана. В его родном городе Тричи также есть CV Raman Nagar. В его честь назван лунный кратер Раман. Глобальный университет имени C. V. Рамана был основан в 1997 году. В 1998 году Американское химическое общество и Индийская ассоциация по развитию науки признали открытие Рамана Международным историческим химическим памятником на территории Индийской ассоциации по развитию науки в Джадавпуре, Калькутта, Индия. Надпись на мемориальной доске гласит: "В этом институте сэр C. V. Раман обнаружил в 1928 году, что при прохождении луча цветного света через жидкость часть рассеянного света изменяет свой цвет. Раман показал, что характер этого рассеянного света зависит от типа образца. Другие ученые быстро осознали значимость этого явления как аналитического и исследовательского инструмента и назвали его эффектом Рамана. Этот метод стал еще более ценным с появлением современных компьютеров и лазеров. Его современное применение варьируется от неразрушающей идентификации минералов до раннего выявления опасных для жизни заболеваний. За это открытие Раман был удостоен Нобелевской премии по физике в 1930 году". Научный центр Рамана в Нагпуре назван в честь сэра C. V. Рамана. Университет доктора C. V. Рамана в Бихаре был основан в 2018 году. Университет доктора C. V. Рамана в Хандва был основан в 2018 году.