Венката Раман

Биография

Индийский физик Чандрасекхара Венката Раман родился в Тируччираппали в семье Чандрасекхара Айяра, профессора математики и физики колледжа при Обществе распространения Евангелия, и урожденной Парвати Аммал, происходившей из семьи, которая дала несколько известных знатоков санскрита. С 1901 по 1906 г. Р. посещал колледж миссис А.В.Н. в Вишакхапатнаме, а затем перешел в Президентский колледж Мадрасского университете, который закончил в 1904 г. в 16-летнем возрасте, первым в своем классе, с золотой медалью по физике. Оставшись в аспирантуре Мадрасского университета, Р. в 1907 г. получил степень магистра с наивысшими отличиями.

Слабое здоровье не позволило Р. продолжить образование в Европе, но и дома он упорно отклонял все возможности присоединиться к индийскому академическому обществу. Вместо этого он в 1907 г. поступил на индийскую гражданскую службу и за десять лет выдвинулся в высший эшелон министерства финансов. Р., еще с детства питавший страсть к музыке, параллельно с исполнением своих обязанностей по службе провел экспериментальное и теоретическое исследование струнных инструментов и индийских барабанов. К 1917 г. он опубликовал около тридцати статей по результатам своих исследований в этой области, выполненных в лаборатории Индийской ассоциации по распространению науки и культуры в Калькутте.

Эти публикации снискали Р. определенную репутацию в научных кругах, и в 1917 г. ему предложили занять пост профессора на только что созданном факультете физики при Калькуттском университете. Он принял это предложение, и вскоре физический факультет Калькуттского университета завоевал международное признание высоким качеством исследований, выполненных его сотрудниками под руководством Р., Мегнада Саха и Шатьендраната Бозе. К этому времени Р. заинтересовался оптикой.

В 1921 г. он впервые посетил Европу, где принимал участие в работе Конгресса британских университетов, состоявшегося в Оксфорде. На обратном пути в Индию, на борту пассажирского судна, Р. был поражен темно-синим цветом моря. Через год он теоретически доказал, что цвет моря определяется рассеянием света на молекулах воды, подобно тому как цвет неба объясняется рассеянием света на молекулах воздуха. Наблюдения Р. послужили началом семилетних исследований рассеяния света молекулами жидкостей, твердых тел и газов. Уделяя этим исследованиям основное внимание, Р. вместе с тем не прекращал и работ в области физики музыкальных звуков. Его международная известность, достигнутая благодаря этим работам, настолько возросла, что в 1924 г. он был избран членом Лондонского королевского общества.

За год до этого события Р. и его сотрудники впервые заметили, что рассеянный свет сопровождается более слабым вторичным излучением, длина волны которого отличается от длины волны первичного излучения. В последующие годы Р. и К.С. Кришнан усовершенствовали методику эксперимента, стремясь выделить и измерить замеченное вторичное излучение. Они исследовали рассеяние света, когда сфокусированный пучок солнечных лучей проходил сквозь чистую жидкость или очищенный от пыли воздух. В статье, опубликованной в 1928 г. в «Индийском физическом журнале» («Indian Journal of Physics»), они показали, что вторичное излучение состоит из света с различными длинами волн, главным образом более длинных и более низкой энергии, чем падающий свет. Р. и Кришнан сообщили также, что длины волн, возникающих при таком рассеянии, зависят от природы молекул, на которых происходит рассеяние, и характерны для вещества, состоящего из этих молекул. Авторы отметили также, что при изменении длины волны освещающего источника света индуницированное вторичное излучение также меняет свою длину волны, хотя сдвиг по энергии между первичным и вторичным излучением остается постоянным. Эти сдвиги энергий, впоследствии получившие название эффекта Рамана, могут служить чувствительным инструментом исследования структуры молекул. В квантовой механике эффект Рамана описывается как обмен энергией между молекулами рассеивающего вещества и падающим светом.

В 1928 г. этот же эффект был открыт независимо от Р. советскими физиками Григорием Ландсбергом и Леонидом Мандельштамом, но, поскольку работы Р. и Кришнана отличались большей полнотой, приоритет открытия остался за ними. Более того, хотя взаимодействие молекул со светом было предсказано Адольфом Смекалем в 1923 г. и Вернером Гейзенбергом, Р. был первым, кто наблюдал его.

В 1930 г. Р. был удостоен Нобелевской премии по физике «за работы по рассеянию света и за открытие эффекта, названного в его честь». При презентации лауреата Ханс Плейель, член Шведской королевской академии наук, сказал, что «эффект Рамана уже привел к важным результатам в определении химического состава веществ... Чрезвычайно важный инструмент, который дал нам в руки Р., в ближайшем будущем приведет к углублению наших знаний о структуре материи».

Поскольку эффект Рамана для проведения высокоточных измерений требует очень интенсивных монохроматических источников света, до изобретения лазеров, т.е. до начала 60-х гг., он мало использовался. С помощью лазеров – идеальных источников монохроматического излучения – ученые начали систематически проводить анализ структуры молекул на основе эффекта Рамана, и поныне остающегося постоянным средством лабораторных исследований.

1933 г. Р. стал директором Индийского научно-исследовательского института в Бангалоре. Продолжая работы, связанные с эффектом, он также приступил к кристаллографическим исследованиям алмазов. Р. установил, что люминесценция алмаза, возбуждаемая ультрафиолетовым светом, обусловлена не примесями или дефектами, как принято было считать ранее, а свойством, присущим самому алмазу. Кроме того, он исследовал взаимодействия атомов в кристаллах со светом и звуком и влияние звуковых волн на рассеяние света.

После выхода в отставку (1948) Р. занял пост директора Рамановского научно-исследовательского института, построенного Индийской академией наук на средства, выделенные несколькими годами раньше правительством Майсура. Р. и его ученики, кроме продолжающихся работ по оптике и структуре кристаллов, начали вести также исследования по физиологии зрения. В 60-е гг. они попытались развить новую теорию цветного зрения и исследовать окраску цветов различных растений. В музее драгоценных камней при Рамановском научно-исследовательском институте собранная Р. коллекция алмазов насчитывает несколько сотен камней.

В 1907 г. Р. вступил в брак с Локой Сундари Аммал, талантливой артисткой, разделявшей его интерес к музыкальным инструментам. У супругов родилось двое сыновей. Продуктивный исследователь с разносторонними интересами, Р. служил образцом для индийского научного сообщества, которое он помог создать, и всячески поощрял интерес к науке у широкой общественности. Талантливый педагог, сыгравший ведущую роль в культурном возрождении Индии, он снискал широкую популярность благодаря тонкой интуиции, чувству юмора и любви к музыке. Он активно занимался научной деятельностью вплоть до самой смерти в возрасте восьмидесяти двух лет, последовавшей 21 ноября 1970 г. в Бангалоре.

Кроме Нобелевской премии, Р. был удостоен золотой медали Маттеуччи Итальянской национальной академии наук (1928), медали Хьюза Лондонского королевского общества (1930), медали Франклина Франклиновского института (1941), Международной Ленинской премии, врученной Советским правительством (1957). В 1954 г. индийское правительство удостоило Р. одной из высших почестей – титула «Жемчужина Индии». Ему были присвоены почетные ученые степени университетами Калькутты, Бомбея, Мадраса, Бенареса, Дакки, Майсура, Дели, Фрейбурга, Глазго и Парижа. Как член-основатель Индийской академии наук, Р. оставался на посту ее президента до самой смерти. Он состоял также иностранным членом Цюрихского физического общества, Лондонского королевского общества, Королевского философского общества в Глазго, Ирландской королевской академии, Американского оптического общества, Американского минералогического общества и Папской академии наук, а также многих других научных обществ и организаций. В 1929 г. Р. получил от британского правительства дворянский титул.