Jagadish Chandra Bose

Il passe son enfance à Faridpur, où son père est magistrat.

À neuf ans, il entre au collège Saint-Xavier, où il a comme professeur le jésuite Eugène Lafont, qui jouera un rôle important dans son intérêt pour les sciences.

Après une licence obtenue en 1879 à l'université de Calcutta, Bose se rend en Grande-Bretagne en 1880 et commence des études de médecine à l'université de Londres, qu'il doit interrompre au bout d'un an pour raison de santé, ses crises de malaria lui rendant la vie difficile. L'année suivante, il intègre Christ's College de Cambridge, où il fait des études de physique auprès de professeurs aussi prestigieux que Lord Rayleigh, Sir James Dewar, Sir Michael Foster et Francis Darwin.

Son diplôme en poche, il retourne à Calcutta et obtient un poste de professeur de physique au Presidency College de la ville, où il enseignera et conduira des recherches durant les trente années qui suivront. Toutefois, lors de son recrutement, l'administration ne lui propose que la moitié du salaire versé aux enseignants britanniques. Bose refuse et vient travailler trois ans, sans manquer une seule journée et sans être payé. À l'issue de cette période, le principal Twany et le directeur Croft recommandent qu'il soit payé au plein salaire et ce, depuis son intégration dans l'établissement.

Suivant l'exemple de Rayleigh, il fait un usage important de l'expérimentation durant ses cours et laisse le souvenir d'un professeur passionnant. Il aura en particulier comme élève Satyendranath Bose (ce dernier, avec lequel il n'a aucun lien de parenté, étant connu pour la statistique de Bose-Einstein).

Il a principalement consacré sa vie de chercheur à deux domaines d'étude : les ondes électromagnétiques et (à partir de 1902, exclusivement) la physiologie végétale.

En 1905, il est fait chevalier et porte le titre de Sir.

Il prend sa retraite universitaire en 1915 (mais reste professeur émérite durant cinq ans).

Il fonde à Calcutta l'Institut Bose, le premier institut de recherche scientifique de l'Inde, inauguré le 30 novembre 1917.

Appareil émetteur/détecteur de micro-ondes (60 GHz) de Bose (au Bose Institute à Kolkata, en Inde). Le récepteur (à gauche) utilisait un détecteur à cristal (détecteur à cristaux de galène dans ce cas), relié à une antenne cornet et à un galvanomètre pour détecter les micro-ondes. Ce faisant, Bose a inventé le détecteur radio à cristal, le guide d'ondes, l'antenne cornet et d'autres appareils encore utilisés aux fréquences de la gamme des micro-ondes.

« Détecteur à galène » inventé par Bose, tel que présenté dans le seul brevet qu'il ait déposé (1901).

Spectromètre à ondes millimétriques créé par Bose (1897).
Le détecteur à galène se trouve dans l'antenne cornet (F).
La batterie (V) crée un courant circulant au travers du détecteur. Ce courant est mesuré par le galvanomètre (G)

De 1894 à 1900, Bose réalise une série de travaux pionniers sur les ondes électromagnétiques. Il explore ce domaine en même temps que Tesla, lequel sera crédité de l'invention de la radio.

En novembre 1894, il effectue sa première démonstration publique de manipulation et utilisation d'ondes radio : il utilise un flux de micro-ondes pour faire sonner une cloche à distance, et pour faire exploser une charge de poudre.

En 1896, le Daily Chronicle of England informe ses lecteurs que « l'inventeur (J.C. Bose) a transmis des signaux à une distance d'environ un mile et, ainsi, fourni la première démonstration des applications pratiques de cette nouvelle théorie merveilleuse. » Popov, en Russie, fait alors des expériences similaires, mais écrit près de 10 ans plus tard (en décembre 1895) qu'il entretient toujours l'espoir de transmettre un signal à distance par ondes radio.

Au cours de ses travaux, Bose produit des ondes courtes de 5mm. Il étudie la réfraction, la diffraction et la polarisation des ondes.

Il utilise aussi la galène pour construire une forme primitive de diode semiconductrice qu'il utilise comme détecteur d'ondes (de micro-ondes).

Pour étudier les micro-ondes (et leur effets sur les cellules végétales et les plantes) il crée (vers 1897) un appareil couplant un émetteur et un récepteur de micro-ondes (illustration ci-contre). Un émetteur à éclateur (à droite dans la photographie ci-contre) utilisait un radiateur à éclateur composé de trois minuscules billes métalliques de 3mm excitées par la haute tension d'une bobine d'induction. Cet appareil générait des micro-ondes à 60 GHz. Cet émetteur était enfermé à l'intérieur d'un boîtier métallique de bronze, afin d'empêcher les étincelles de la bobine interrupteur de perturber l'action du récepteur ; le flux de micro-ondes était canalisé par un guide d'ondes (le tube métallique visible sur la photo).
Le récepteur (à gauche dans la photographie ci-contre) utilisait un contact ponctuel de galène (redresseur de cristal) à l'intérieur d'une antenne cornet (qui sera perfectionnée 40 ans plus tard par Wilmer L. Barrow, en 1938), et un galvanomètre détectant les ondes. Sa version imite délibérément le globe oculaire humain (biomimétisme), avec une lentille focalisant des ondes millimétriques sur le contact de la galène.
Bose invente à cette occasion le détecteur à cristal, un composant électronique[2] qui sera très utilisé dans certains récepteurs radio du début du XX^e siècle : un morceau de minéral cristallin utilisé pour redresser le signal radio en courant alternatif et utilisé comme détecteur (démodulateur) pour extraire la modulation audio pour produire le son dans les écouteurs[3] - [4] C'était l'ancêtre de la diode semi-conductrice[3] - [5] et l'un des premiers dispositifs électroniques semi-conducteurs[6].
Dans le modèle figurant sur l'image ci-contre, le galvanomètre (à gauche dans l'image) et la batterie sont respectivement un galvanomètre et une pile modernes, ajoutés à l'appareil original de Jagadish Chandra Bose, chercheur qui fut le premier à inventer et utiliser le détecteur à cristal, l'antenne en cornet, la lentille diélectrique et d'autres composants encore utilisés de nos jours dans les appareils à micro-ondes.
Le musée Jagadish Chandra Bose, basé dans le Bose Institute de Kolkata, présente au public certains des instruments conçus, fabriqués et utilisés par Sir J.C Bose (avec ses effets personnels, ses souvenirs et une exposition sur sa vie et ses œuvres).

En 1954, Gerald Pearson et Walter Houser Brattain, dans leur « Histoire de la recherche sur les semiconducteurs », reconnaîtront l'antériorité des travaux de Bose dans l'utilisation des cristaux semi-conducteurs comme détecteurs des ondes radio.
Sir Neville Mott (lauréat du prix Nobel de physique de 1977) affirmera : « J.C. Bose avait soixante ans d'avance sur son temps » et « En fait, il anticipa, les semi-conducteurs de type-P et de type-N ».

Jagadish Chandra Bose (au centre) avec d'autres scientifiques éminents de l'Université de Calcutta.

Bose lors d'un cours/conférence sur le "système nerveux" des plantes, donné à la Sorbonne à Paris en 1926

Après 1900, Bose se dédie à l'un de ses centres d'intérêt de longue date : la physiologie végétale et plus particulièrement l'électrophysiologie chez les végétaux supérieurs. Là encore, il produit des travaux pionniers, sur la croissance végétale et la réaction des plantes à divers stimuli, et aux ondes électromagnétiques.

Il conçoit des instruments d'observation très fins de ces effets, en particulier un dispositif appelé crescographe, qu'il utilise pour évaluer la croissance et la réaction des végétaux, et qui est capable de les amplifier jusqu'au cent-millième de pouce dans un premier temps puis au dix-millionième de pouce. Pour comprendre les mouvements héliotropes des plantes qui se tournent vers le soleil (ou vers une source lumineuse), Bose invente un enregistreur de torsion, qui lui permet d'étudier comment la lumière appliquée d'un côté du tournesol fait réagir la plante du côté opposé.

Il utilise notamment comme espèces-modèle le tournesol (car héliotrope), et deux « plantes sensitives » Mimosa pudica (qui replie rapidement ses feuilles en cas de contact physique, et qui est encore aujourd'hui utilisée comme plante modèle)[7] - [8] et le sainfoin oscillant (Desmodium gyrans depuis renommé Codariocalyx motorius) dont on a depuis montré que le mouvement de ses feuilles peut aussi être déclenché par certaines ondes sonores[9] - [10] - [11] - [12].

On estime généralement que sa contribution majeure à la biophysique a été la démonstration de la nature « électrique » de la conduction de divers stimuli dans les plantes (par exemple à la suite de l'exposition d'une feuille ou de toute la plante à un stimulus « tactile », ou à un stress de type blessure, radioactivité, anesthésique, poison ou autre agent chimique). On pensait auparavant que la conduction des informations dans le végétal était de nature purement chimique. Ses hypothèses sur la réaction des plantes aux blessures ont ensuite été expérimentalement confirmées[13].
Bose a documenté une courbe de réponse électrique caractéristique des cellules végétales à un stimulus électrique. Il note aussi une diminution voire l'inhibition totale de cette réponse chez les plantes traitées avec des anesthésiques ou certains poisons.

Une autre contribution importante de Bose à l'électrophysiologie et à la physiologie végétale a été l'étude des effets des micro-ondes (il avait inventé un générateur de micro-onde) dans les tissus végétaux, et des modifications correspondantes du potentiel des membranes cellulaires.

Bose a aussi étudié le mécanisme de l'effet des saisons sur les plantes ; de l'effet d'inhibiteurs chimiques sur les stimuli végétaux, et de l'effet de la température et de la lumière.

À partir de 1902, Bose focalise son attention sur les plantes, mais sans se désintéresser de la physique et en particulier des métaux et à leurs interactions avec l'environnement, comme en témoigne par exemple un article de 1902 sur l'onde électromotrice accompagnant une perturbation mécanique dans les métaux en contact avec l'électrolyte [14]. Après avoir soumis des métaux à une combinaison de stimuli (mécaniques, thermiques, chimiques et électriques), il observe certaines similitudes, qui l'intriguent, entre les réactions des métaux et celles des cellules vivantes.

Ses expériences portent sur la « réponse » à un cycle de fatigue (pour les métaux) et de stress physiologique (pour les plantes), et sur les réponses de récupération, que Bose montre être distinctives selon le type de stimuli, dans les cellules vivantes et les métaux. Il note ainsi des similitudes dans la réduction de l'élasticité entre les fils métalliques refroidis et les cellules organiques, ainsi qu'un impact sur le temps de récupération[15] - [16].

Quand il travaille sur les ondes radio, et invente la radio, à la différence de Marconi ou d'autres, Bose n'a aucun intérêt pour la commercialisation de sa découverte ; il affirme ne vouloir travailler qu'au développement de la connaissance scientifique.

En 1901, après l'arrêt de ses travaux sur les ondes, il écrit à Tagore : « J'aimerais que vous puissiez voir le terrible attachement que l'on a dans ce pays pour le profit… cette convoitise pour l'argent… Si j'avais mis le doigt dans cet engrenage, il n'y aurait plus eu d'échappatoire pour moi » (« I wish you could see that terrible attachment for gain in this country… that lust for money… Once caught in that trap there would have been no way out for me ») ».

En 1896, Bose publie Niruddesher Kahini (L'histoire du disparu), une nouvelle qui a ensuite été complétée, et ajoutée à la collection Abyakta (অব্যক্ত) en 1921, avec comme nouveau titre Palatak Tuphan (Runaway Cyclone).

Ces textes comptent parmi les premières œuvres de science-fiction bengalis[17] - [18].

La nouvelle a été traduite en anglais par Bodhisattva Chattopadhyay[19].

Jagadish Chandra Bose est plusieurs fois honoré pour ses travaux, le gouvernement britannique lui décerne en 1903 le Companionship of the British Empire (CBE), il reçoit le Companionship of the Star of India (CSI) en 1912. De plus, il se voit décerner des doctorats honoris causa par les universités de Calcutta, Vârânasî et Dhâkâ. La Royal Society lui donne le titre de Fellow.

La revue Nature a publié 27 de ses articles : un nombre important comparé à celui des publications des plus grands chercheurs.