第144章 印度诺贝尔奖获得者之五钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼

        钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼（Chandrasekhara  Venkata  Raman，1888年11月7日—1970年11月21日），出生于印度蒂鲁吉拉伯利，物理学家，爵士，英国皇家学会院士，1930年诺贝尔物理学奖获得者，宗座科学院院士，生前是拉曼研究所教授。获奖理由是他研究光散射并且发现了拉曼效应。拉曼是第一位获得诺贝尔物理学奖的亚洲科学家。拉曼是印裔物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡的叔叔，后者因为于早年发现与恒星演化和黑洞形成有关的钱德拉塞卡极限，获得1983年的诺贝尔物理奖。
              一、人物生平
              1888年11月7日，钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼出生于印度蒂鲁吉拉伯利（Tiruchirappalli），是印度泰米尔婆罗门教徒，一个地主世家，父亲是数学和物理教师，对拉曼热爱科学、喜欢音乐影响很大。母亲是一位坚强的女性，使得拉曼养成了自信和自立的个性。在幼年时，拉曼搬到安德拉邦的Vizag城。在圣?Aloysius英印高中读书。
              拉曼从小聪明过人，在一所印度语学校接受初等教育，由于成绩优异，14岁时就被推荐到马德拉斯学院上学。院方不相信年幼的拉曼已具备入学水平，安排他与成绩较差的考生一起复试，结果成绩仍然名列前茅，获准进入大学学习。
              1902年，进入钦奈学院读书。1904年，获得了学士学位并夺得了物理学的第一名和金牌。1907年，获得了硕士学位并成为最高优的那一名。后来他加入了印度财务部担任助理总会计师。由于当时印度尚未设置博士学位，硕士头衔就是他能够获得的最高学位了。由于生病，他错过了去英国作博士论文的机会。独立前的印度，如果没有取得英国的博士学位，就没有资格在科学文化界任职。但会计行业是唯一的例外。不需要先到英国受训。于是他投考印度总督府财政部，以第一名的成绩被录用为公务员。在那段日子里，他利用业余时间到印度科学教育协会的实验室进行实验。
              1917年，担任加尔各答大学物理学教授，研究光在各种物质中的散射。
              1924年，当选为英国皇家学会院士。1929年，封爵（Sir）。
              1930年，获得诺贝尔物理学奖。
              1933年，迁往班加罗尔（Bangalore）的印度科学研究所，担任物理学部主任。1934年，创办印度国家科学院（Indian  National  Science  Academy）。
              1948年，在印度科学研究所退休一年后，在卡纳塔克邦班加罗尔成立了拉曼研究所。1961年，成为宗座科学院院士。
              1970年，在班加罗尔逝世，享年82岁。
              二、主要科研成就
              进入大学不久，他对光学和声学产生了浓厚兴趣。他的第一篇论文发表在1906年伦敦出版的《哲学月刊》上，题目是《论光束的散射》。大学毕业后，他想留校当助教，却遭到了学校董事会的反对。因为当时印度大学的教师差不多全由英国人担任，印度本土培养出来的大学生被人瞧不起。为了谋生，拉曼不得不改行当书记官。
              19岁那年，拉曼战胜了大批竞争者，被印度总督府财政部录取为事务员。尽管这个职业很不称心，但他工作得很认真，俨然是个非常称职的小职员，可他的心却始终牵挂着既定的科学目标。几年间，他曾到好几个城市，不论何处，他都兢兢业业，还千方百计地到当地的实验室去进行课题研究。为了工作和研究两不误，他不得不抓紧生活，对时间的安排精确到了每一天的每一分钟。
              拉曼在政府机关整整工作了10年，仕途上没长进，但他矢志不渝地坚持着自己的业余爱好，在光学和声学上的研究取得了惊人的进展。他曾于1907年在印度科学开发委员会的第一期学报上发表了题为“惠更斯次波的实验研究”的论文。在此后的7年中，这份学报不断地刊登他的论文。1912年他获得了柯曾研究奖，1913年他又荣获伍德伯恩研究奖章。经过十年的努力，拉曼在没有高级科研人员指导的条件下，靠自己的努力做出了一系列成果，先后发表了30多篇有关光学、声学和乐器的论文，在光学和声学的研究方面取得了一定成就。
              由于印度当时是英国的殖民地，印度人倍受歧视，拉曼的研究成果当然遭到了冷遇。他的《光束传播论》在法国物理学会季刊上发表后，才引起各国学者的关注。
              1917年，加尔各答大学想聘请他为物理学教授，遭到了英籍教授们的反对，他们不愿和一个印度政府的科员一起共事。拉曼义愤填膺，断然拒绝了大学的邀请。这件事引起很多国家的学者的同情，许多大学邀请他去讲学，大大提高了他在国内外的学术地位，最后，他如愿进入加尔各答大学，成为一名专职教授。
            
              他在加尔各答工作的十六年间，特别是获得诺贝尔物理学奖以后，不断有学生、教师和访问学者到这里向他学习、沟通和合作，逐渐形成了以他为核心的学术团体，加尔各答也逐渐成为印度的科学研究中心。
              1921年夏天，拉曼乘坐轮船在地中海航行，研究海水呈蓝色的原因。之前瑞利曾经得出一个结论，认为“深海的颜色并不是海水的颜色，而是反射天空蓝色的结果”。拉曼经过仔细的测量，滤去天空的反射光线，剩下的海水呈现出更深的蓝色。很显然，海水的颜色并不是天空颜色的反射，而是海水本身的一种属性。拉曼认为这一定起因于水分子对光的散射。回到印度后，拉曼立刻动员很多人在科学教育协会的实验室里开展光的散射实验。他们先是考察各种媒质分子散射时所遵循的规律，选取不同的分子结构、不同的物质、不同的压强与温度，甚至在临界点发生相变时进行散射实验。
              1922年，他提出了用量子理论分析散射现象，认为进一步实验有可能鉴别出经典电磁理论和光量子碰撞理论的适用范围。
              1923年4月，他的一个学生拉玛纳桑（K.R.Ramanathan）第一次观察到了光散射中颜色改变的现象。实验是以太阳作光源，经紫色滤光片后照射盛有纯水或纯酒精的烧瓶，然后从侧面观察，出乎意料地观察到了很弱的绿色成份。拉玛纳桑把这种现象看作是杂质影响的结果，是杂质造成的二次辐射，和荧光类似。敏锐的拉曼不同意这种看法，如果是杂质影响的结果，在仔细提纯的样品中，就不会出现这种现象。在接下来的两年中，拉曼的另一名学生克利希南（K.S.krishnan）观测了经过提纯的65种液体的散射光，证明都有类似的“弱荧光”。而且他还发现，颜色改变了的散射光是部分偏振的。大家都知道，荧光是一种自然光，不具有偏振性。由此证明，这种波长变化的现象不可能是荧光效应。与此同时，拉曼也在寻求理论上的解释。
              1924年，拉曼应邀到美国访问，正值不久前康普顿发现了X射线散射后波长变长的现象，而质疑者正在挑起一场论战。拉曼显然受到康普顿发现的启示，后来把自己的发现看成是“康普顿效应的光学对应”。
              拉曼也经历了与康普顿类似的曲折，经过六、七年的探索，才于1928年初作出结论：比较弱又带偏振性的散射光是一种普遍存在的现象。与X射线散射的康普顿效应类似，入射光的频率在发生散射后会出现变化，频率的变化取决于散射物质的特性。拉曼的《一种新的辐射》首次指出散射光中有新的不同波长成分，它和散射物质的结构有密切关系。这个现象后来被称为“拉曼效应”。此外，在振动、声音、乐器、超声学、衍射、气象光学，胶体光学、光电学和X射线衍射等领域，拉曼也都做出了重大贡献。
              拉曼把经过散射后频率变化的光线称为“变散射线”。在拉曼和他的合作者宣布这一发现后，立即在科学界引起强烈反响，许多实验室相继重复这一实验，证实并发展了他的成果，1928年发表的有关拉曼效应的论文多达57篇。
              钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼因发现光通过透明物质时波长发生一定变化而获这种现象现称拉曼散射（Raman  scattering），是拉曼效应的结果。
              1930年，拉曼的贡献达到了新的高峰，他荣获了诺贝尔物理学奖，这是对他在物理学领域做出的卓越贡献的最高国际认可。他的研究成果为科学界带来了深远影响。
              1930年，美国光谱学家武德（R.W.Wood）把频率变低的变散射线取名为斯托克斯线，频率变高的称为反斯托克斯线，这种命名一直沿用至今。
              1934年，拉曼和其他学者一起创建了印度科学院，并亲任院长。1941年，他获得了富兰克林奖章，进一步证明了他在科学领域的杰出贡献和影响力。1947年，他又创建了拉曼研究所。在发展印度的科学事业上立下了丰功伟绩。然而，拉曼作为一名出色的实验物理学家，在认识上有自身的局限性，他看不起纯粹的理论研究，认为他们是“在科学的死区浪费时间”。
              1954年，他获得了印度至高无上的Bharat  Ratna荣誉，这是对他在本国科学界做出的巨大贡献的最高表彰。而1957年，他又荣获列宁和平奖，这一奖项不仅肯定了他的科研成就，也体现了他在促进世界和平方面的贡献。
              三、个人生活
              1、家世背景
              钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼是钱德拉塞卡艾耶（生于1866年）和帕尔瓦蒂  Ammal八个孩子里面的老二；父亲是数学和物理学家。
              2、婚姻家庭
              1907年5月6日，钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼与Lokasundari  Ammal结婚，并且拥有两个儿子，分别为Chandrasekhar和Radhakrishnan.。C.V.拉曼是苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡的叔叔，苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡因他发现的钱德拉塞卡极限，后来获得公元1983年的诺贝尔物理奖，他1931年以后的工作主要是必须核反应的恒星演化方面。
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              3、人物评价
              钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼对当时印度每个研究所的建立几乎都作了贡献。训练了成百上千的学生在印度和缅甸各大学和政府里担任要职。钱德拉塞卡拉·文卡塔·拉曼的工作促进了印度科学的发展。
              4、后世纪念
              印度为了庆祝在每年2月28日设为国家科学日，以纪念他在1928年所发现的拉曼效应。
              总得看，拉曼光谱是一种无损检测手段，它具有许多独特的优点。首先，拉曼光谱具有良好的可读性，可以清晰地显示出样品中的各种分子振动模式；其次，拉曼光谱的背景通常非常干净，这使得分析结果更加准确可靠；此外，由于拉曼散射是一种非弹性散射，因此对样品的损伤较低，特别适用于对珍贵或敏感材料的研究。正是因为这些优势，拉曼光谱已经成为了物理学、化学、生物学、航空航天以及医疗诊断等多个领域中不可或缺的分析工具。
              在基础研究方面，拉曼光谱技术与其他共振技术相互补充，共同发挥作用。通过这种方式，科学家们可以更全面地了解物质的结构和性质。特别是在半导体技术和生物化学领域，拉曼光谱的优势显得尤为突出。例如，在半导体技术中，拉曼光谱可以帮助研究者深入了解半导体材料的电子能带结构，从而优化器件性能；而在生物化学领域，拉曼光谱则可用于监测蛋白质和核酸等生物大分子的结构变化，揭示其功能机制。这些应用都为相关领域的发展提供了有力支持。