發現喇曼效應的物理學家

　　在人們的印象中，印度科技水平一般，實際上在發展中國家處于領先地位。早在1930年，印度就涌現出亞洲第一個諾貝爾物理學獎得主，這就是錢德拉塞卡拉·喇曼（Chandrasekhara Venkata Raman，1888-1970）。他也是非白人獲得的首個諾貝爾科學獎得主，一時轟動了世界。

　　1888年11月7日喇曼出生于印度南部蒂魯吉拉伯利（Tiruchirappalli，今屬泰米爾納德）。這是一個泰米爾婆羅門家庭，他在全家八個孩子中排行老二。父親是數學和物理教師，對他自幼進行科學啟蒙教育。喇曼是個神童，13歲就在教會創辦的圣阿洛伊修斯英印高中（St Aloysius' Anglo-Indian High School）畢業，該校設在安得拉邦大城維沙卡帕特南Visakhapatnam）。

　　喇曼于1902年進入馬德拉斯大學（位于金奈）讀書。16歲大學畢業，以第一名獲物理學金獎。3年后，他又以最佳成績獲得了碩士學位。研究生期間他就在英國權威科學刊物《哲學雜志》（Philosophical Magazine）發表了一篇論文《矩形孔產生的非對稱衍射帶》（Unsymmetrical diffraction bands due to a rectangular aperture），以此為起點，喇曼開始了在科學園地里綿延半個多世紀的辛勤耕耘。

　　他在同一期刊上發表的第二篇論文是關于液體表面張力的。這些論文引起英國諾獎物理學家瑞利（John Rayleigh，1842-1919）的重視。瑞利開始與喇曼通信交流，禮貌地稱他為教授，殊不知喇曼還是個十八九歲的毛頭小伙子。

　　印度當時是殖民地，印度人很難進入學術界，又沒有條件出國留學，于是喇曼參加公務員考試，以第一名的成績在英印財政部找了一份工作。1907 年 6 月，他被派往加爾各答擔任總會計師助理。正是在這里，他造訪了印度科學培養協會(Indian Association for the Cultivation of Science，IACS)，印象很不錯。該協會是印度第一個研究機構，于 1876 年成立，里面有實驗室。喇曼獲準在此利用業余時間開展他的聲學和光學研究。從此他度過了整整十年專業公務員，業余科學家的生涯。

　　從1909到1915年，喇曼調往緬甸等地工作，晉升為總會計師，并再次被派往加爾各答。1915 年起，加爾各答大學開始聘請喇曼協助培養研究生。從第二年開始，其他大學也紛紛效仿，包括安拉阿巴德大學（又譯阿拉哈巴德大學）、馬德拉斯大學和緬甸仰光大學。到 1919 年，喇曼已經指導了十多名學生。他將這段時期稱為自己一生的“黃金時代”。

　　1917年喇曼終于被加爾各答大學正式聘為物理學教授，結束了公務員的職業。加爾各答大學是印度最著名的學府之一，創辦于1857年，與孟買和馬德拉斯大學并列為印度3所歷史最悠久，規模最大的綜合性學府。這所名校之中，有不少人強烈反對喇曼擔任教授，因為喇曼沒有博士學位，也從未出國留學過。但他早已聲名鵲起，訪問牛津時，他受邀發表演講。諾貝爾獎得主J. J.湯姆生和盧瑟福也來招待他。1924 年，喇曼當選為英國皇家學會會員。有人問他未來計劃，他回答說：“當然是諾貝爾獎了。”

　　這可不是吹牛，他有這個底氣。1926 年，喇曼創辦了《印度物理學報》，并擔任第一任主編。該期刊的第二卷發表了他著名的文章《一種新的輻射》，報道了喇曼效應的發現。就憑這一發現，喇曼獲得了1930年度的諾貝爾物理學獎。

　　什么是喇曼效應（Raman effect）呢？它也叫喇曼散射（Raman scattering），1928年由印度物理學家喇曼發現，指光波在被散射后頻率發生變化的現象。當光子打到直徑大于自己波長的粒子時，會與其碰撞，導致行徑方向偏折。其中多數的光子，都是發生彈性碰撞，故散射出來的光子，跟射入前的光子，波長、頻率與能量相同，稱為瑞利散射。然而，有一小部分散射的光子（約千萬分之一）和介質分子之間發生非彈性碰撞，出現能量交換，故散射后的波長、頻率與能量會產生變化，稱為喇曼散射。

　　聽起來很高深，那么有什么實際應用呢？說起來，喇曼散射的應用還真不少。它廣泛應用于物質的結構分析、化學成分分析、生物醫學檢測等領域。 例如，通過喇曼散射可以分析材料的晶體結構，可以用于礦物鑒定、材料科學等領域；通過喇曼散射可以分析化學物質的成分，可以用于環境監測、食品安全檢測等領域；通過喇曼散射可以分析生物組織的結構和成分，可以用于疾病診斷、生物醫學研究等領域。

　　喇曼還發表過解釋海水為何呈藍色的論文。他于1926年創辦了《印度物理學報》（Indian Journal of Physics）。

　　1933 年，喇曼南下班加羅爾，應聘擔任印度科學學院（Indian Institute of Science）院長和物理系主任。這所學院有人譯為印度科學研究所，其實它是印度歷史最悠久的科研型大學，創辦于1909年，亦稱塔塔學院，因塔塔財團捐資而建成。

　　1935年，喇曼和其他學者一起創建了印度科學院（India Academy of Sciences），設在班加羅爾。他親任創始院長。并持續活躍其中。

　　1948 年喇曼退休之后，創辦喇曼研究所，并擔任所長，該研究所由他親自建立和管理，至今仍為印度最重要的科研機構之一。

　　晚年喇曼致力于對花卉進行光譜分析。在他80壽辰時，出版了他的專集：《視覺生理學》。喇曼喜愛玫瑰勝于一切，他擁有一座玫瑰花園。1970年11月21日喇曼在班加羅爾逝世，享年82歲，按照他生前的意愿火葬于他的花園里。

　　印度將每年的2月28日定為國家科學日，以紀念他在1928年所發現的喇曼效應。喇曼是印度人民的驕傲，被譽為一代科學宗師，也為第三世界的科學家作出了榜樣。他大半生處于獨立前的印度，竟取得了如此突出的成就，實在令人欽佩。特別是喇曼是印度國內培養的科學家，他一直立足于印度國內，發憤圖強，艱苦創業，建立了有特色的科學研究中心，走到了世界的前列。

　　喇曼在發展印度的科學事業上立下了豐功偉績。今天印度已成為第三世界的科技強國之一。特別是在原子能研究和航天領域。1957年，印度原子能之父巴巴（Homi Jehangir Bhabha，1910-1966，因空難而逝）在孟買建立了印度第一個原子能研究所（位于Trombay），現名巴巴原子研究中心，為印度最大的核能研究和開發基地，擁有科學家工程師3000余人，職工1.2萬人，建有5座核反應堆。

　　在印度半島南端有個大城叫特里凡得瑯（Trivandrum，喀拉拉邦的首府），又名蒂魯瓦納塔帕拉姆（Thiruvananthapuram），已發展為印度最大的的空間技術中心。著名的維克拉姆·薩拉巴伊中心（Vikram Sarabhai Space Centre）就設在這里，以已故印度空間之父薩拉巴伊（1919-1971）的名字命名）。下分7個機構：即空間科技中心，頓巴赤道發射場，火箭制造廠，火箭推進實驗廠，火箭燃料廠，強化塑料中心和高氯化氨實驗廠。該中心致力于探測火箭，衛星運載火箭，衛星推進系統，控制導航系統，有關地面設施，測試設施及推進劑的設計研制和生產，為印度成為航天大國立下了汗馬功勞。早在1980年，印度就首次用自制推進系統發射了衛星。如今已多次發射通信衛星和遙感衛星。

　　作者：高關中