जॉन बार्डीन

जॉन बार्डीन : "पुन्हा येईन" म्हणालेला शास्त्रज्ञ

(भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक दोनदा मिळालेले ते एकमेव शास्त्रज्ञ: प्रथम १९५६ मध्ये ट्रान्झिस्टरच्या शोधासाठी; आणि पुन्हा १९७२ मध्ये बीसीएस या सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या मूलभूत सिद्धांतासाठी. ३० जानेवारीला त्यांची पुण्यतिथी आहे. या निमित्ताने त्यांच्याबद्दल...)

जॉन बार्डीन हे नाव खूप कमी लोकांनी ऐकलं असेल, पण आज जगात जी तंत्रज्ञानाची क्रांती घडली आहे त्यात या शास्त्रज्ञाचं खूप मोठं योगदान आहे. विज्ञानातील सर्वोच्च समजला जाणारा नोबेल पुरस्कार मिळवणाऱ्यांच्या यादीत विज्ञानाला नवं वळण देणाऱ्या अनेक महान शास्त्रज्ञांची नावे आहेत. आयुष्यात एकदा नोबेल मिळवणं तर सोडाच पण ते मिळवण्याचं स्वप्न पाहण्यासाठी देखील मोठं धाडस लागतं. असा हा पुरस्कार जॉन बार्डीन यांनी एकाच विषयात दोनदा मिळवला होता. हा चमत्कार केवळ प्रतिभावंतांसाठीच शक्य आहे.

शिक्षकी परंपरा लाभलेल्या बार्डीन कुटुंबात २३ मे १९०८ ला अमेरिकेतील मॅडीसन येथे जॉन यांचा जन्म झाला. १९२८ मध्ये इलेक्ट्रिकल अभियंत्रिकीत मास्टर ऑफ सायन्स पदवी मिळवून ते गल्फ ऑइल कार्पोरेशनमध्ये नोकरीस लागले. पण भौतिकशास्त्राच्या आवडीपायी चार वर्षांनी त्यांची पाऊले पुन्हा कॉलेजकडे वळली. १९३३ मध्ये प्रिन्सटन विद्यापीठात त्यांनी भौतिकशास्त्र व गणित या विषयांसाठी प्रवेश घेतला. तेथे त्यांनी प्रा. विग्नर यांच्या मार्गदर्शनाखाली सॉलिड स्टेट फिजिक्स अर्थात घनभौतिकशास्त्र विषयात संशोधन सुरू केले. त्यांचा संशोधन प्रबंध पूर्ण होण्याअगोदरच १९३५ मध्ये त्यांना हार्वर्ड विद्यापीठाची फेलोशिप मिळाली. तेथे त्यांनी तीन वर्षे धातुतील विद्युतप्रवाहावर संशोधन केले, हे कार्य चालू असतानाच संशोधन प्रबंध पूर्ण करून १९३६ मध्ये प्रिन्सटन विद्यापीठाकडून भौतिकशास्त्रात डॉक्टरेट मिळवली. दुसऱ्या महायुद्ध काळात त्यांनी शस्त्रनिर्मितीत संशोधन केले, या काळात त्यांच्या वैयक्तिक संशोधनास वाव मिळाला नाही, पण पुढे १९४५ मध्ये त्यांनी बेल लॅबोरेटरीज या जगप्रसिद्ध प्रयोगशाळेत काम चालू केले. तेथे त्यांनी १९४५ मध्ये विलियम शॉकले व वाल्टर ब्राटीन यांच्यासोबत ट्रांजिस्टरचा शोध लावला.

 
(Courtesy: wikimedia.org)

विज्ञानाला श्रेयवादाचा काळा इतिहास आहे, तो तिथेही उफाळून आला. त्यांचे सहकारी शॉकले ट्रांजिस्टरच्या शोधाचे श्रेय सार्वजनिकरित्या घेऊ लागले. त्यामुळे त्यांच्यात कटुता आली. याच कारणास्तव त्यांनी बेल लॅबला रामराम ठोकला आणि इलिनोएस विद्यापीठात इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी व भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक म्हणून रुजू झाले. तिथे त्यांनी सुपरकंडक्टर म्हणजे शून्य रोध असलेल्या विद्युत सुवाहकांवर संशोधन केले.

१९५६ साली नोबेल समितीने ट्रांजिस्टरसंबंधित संशोधनाला पुरस्कृत करण्याचे निश्चित केले. पुरस्कारासाठी जुन्या सहकाऱ्यांसोबत त्यांचे नाव जाहीर झाले. नोबेलमुळे ते कटुता विसरून पुन्हा एका मंचावर आले. विज्ञान वैयक्तिक महत्त्वाकांक्षा, हेवेदावे व कटूतेच्या पलीकडे असते हे तेव्हा पुन्हा सिद्ध झाले. विशेष म्हणजे त्यांना हा पुरस्कार त्यांचे पीएचडीचे मार्गदर्शक प्रा. विग्नर यांच्या आधी मिळाला. 

त्यावर्षीच्या पुरस्कार वितरण सोहळ्यातील एक मजेशीर किस्सा सांगितला जातो. बर्डीन यांनी १९३८ मध्ये जेन मॅक्सवेलशी लग्न केले. त्यांना जेम्स मॅक्सवेल, विल्यम ऍलन आणि एलिझाबेथ ऍन अशी तीन मुले होती. पुरस्कार स्वीकारण्यासाठी बार्डीन त्यांच्या एकाच मुलाला सोबत घेऊन गेले होते. याबाबत स्वीडनच्या राजाने त्यांची थोडी चेष्टा केली. त्यावर 'पुढच्यावेळी पुरस्कार घेण्यासाठी तिघांनाही सोबत आणतो' असं म्हणून राजाची फिरकी घेतली. बार्डीन यांनी तेव्हा विनोदाने टोमण्यास उत्तर दिले असले तरी ते दुसऱ्यांदा नोबेल पारितोषिक स्वीकारण्यासाठी मंचावर येतील असा विचार कोणीही केला नसेल.

आश्चर्यकारक गोष्ट म्हणजे बार्डीन यांना ट्रान्झिस्टर चा शोध नोबेल पुरस्कारास पात्र ठरेल याची खात्री नव्हती. त्यांच्या मते ट्रान्झिस्टर चे तांत्रिक महत्त्व खूप होते आणि त्याच्या मागील विज्ञान मनोरंजक होते. विशेष म्हणजे त्यांनी ट्रान्झिस्टर चा एक मोठी वैज्ञानिक झेप म्हणून नाही तर एक उपयुक्त गॅझेट म्हणून विचार केला.

आज आपण ट्रान्झिस्टरशिवाय जीवनाची कल्पना करू शकत नाही. या उपकरणाने विसाव्या शतकाच्या अखेरीस समाजाचा कायापालट केला. मायक्रोचिपचा मूलभूत घटक म्हणून, तो आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक तंत्रज्ञानाचा "मज्जातंतू" बनला आहे. पर्सनल कॉम्प्युटर, सेल्युलर टेलिफोन, ऑटोमॅटिक टेलर मशीन्स, मायक्रोवेव्ह ओव्हन ते फॅसिमाईल मशीन्स आणि सॅटेलाइट्स यांसारख्या असंख्य उपकरणांना आम्ही गृहीत धरतो जे शतकापूर्वी विज्ञानकथांमध्ये काल्पनिक गोष्टी असत. दररोज, कोट्यवधी ट्रान्झिस्टर औद्योगिक जगात जवळजवळ प्रत्येकाच्या जीवनात कार्यरत असतात.

नोबेल मिळवला म्हणजे खूप काही मिळवलं म्हणून ते गप्प बसले नाहीत. राजाला दिलेलं उत्तर कदाचित त्यांनी खूपच मनावर घेतलं होतं. पुढच्याच वर्षी त्यांनी कूपर व श्रीफर या सहकाऱ्यांसोबत सुपरकंडक्टीविटीचा सिद्धांत मांडला. त्यांच्या संशोधनामुळे नवतंत्रज्ञानाची अनेक कवाडं उघडली गेली. त्यामुळं राजाला दिलेला "पुन्हा येईन"चा शब्द सत्यात उतरण्याची चाहूल लागली होती. १५ वर्षानंतर १९७२ साली त्यांना पुन्हा नोबेल पुरस्कार जाहीर झाला, त्यावेळी त्यांची तिन्ही मुले आवर्जून उपस्थित होती.

ट्रांजिस्टरच्या वेळी त्यांना श्रेयवादाची झळ लागली होती. पण सुपरकंडक्टीविटीवेळी त्यांनी तशी परिस्थिति येऊ दिली नाही. त्यांना स्वतःचं नाव पुढं रेटायची संधी होती पण त्यांनी नैतिकता पाळली. त्यांचा सुपरकंडक्टीविटीचा सिद्धांत तिन्ही संशोधकांच्या नावे बीसीएस थिअरी म्हणून प्रसिद्ध आहे. त्यांनी १९७२ चा सुपरकंडक्टीविटीसाठीचा पुरस्कारही दोन्ही सहकाऱ्यांसोबत संयुक्तपणे स्वीकारला.

(From https://i.ytimg.com/vi/zVktdonZvoU/hqdefault.jpg)

सुपरकंडक्टिव्हिटीचा बार्डीन-कूपर-श्रीफर (बीसीएस) सिद्धांत अनेक दृष्टीने  महत्त्वपूर्ण होता. अनेक प्रणाली, द्रव आणि घन पदार्थांचे सध्याचे पुंजभौतिकी चित्र तयार करण्यासाठी हा सिद्धांत एक अग्रगण्य पाऊल होते ज्यांचे वर्तन त्यांच्या इलेक्ट्रॉन आणि इतर सूक्ष्म घटकांमधील परस्परसंवादाद्वारे निर्धारित केले जाते. सिद्धांतामुळे आण्विक भौतिकशास्त्र, प्राथमिक-कण भौतिकशास्त्र आणि खगोलभौतिकी यांबद्दलची आमची समज देखील वाढली आहे.

दोन नोबेल मिळवूनही त्यांच्यातला संशोधक थांबला नव्हता. पुढे त्यांनी विद्युतधारेवर संशोधन केंद्रित केलं. सोनी या नामांकित इलेक्ट्रोनिक कंपनीला ट्रांजिस्टरच्या शोधामुळे मोठं व्यावसायिक यश मिळलं होतं त्यामुळे बार्डीन यांच्या निवृत्तीनंतर कंपनीने इलिनोइस विद्यापीठाला मोठी रक्कम दान देऊन जॉन बार्डीन प्रोफेसर चेअरची निर्मिती केली.

बार्डीन हे अत्यंत निगर्वी व्यक्तिमत्त्व होते. इलिनॉय युनिव्हर्सिटीमध्ये जवळपास ४० वर्षे प्रोफेसर म्हणून काम करत असताना ते त्यांच्या मित्रांसाठी जेवण बनवत असत, ज्यापैकी अनेकांना विद्यापीठातील त्यांच्या कर्तृत्वाबद्दल माहिती नसायची. बार्डीनचा नैतिक मूल्ये आणि वर्तनाच्या संहितेवर विश्वास होता. ते धार्मिक नव्हते तथापि ते म्हणत "मला असे वाटते की जीवनाचा अर्थ आणि हेतू याविषयीच्या अंतिम प्रश्नांची उत्तरे विज्ञान देऊ शकत नाही."

बार्डीन यांना अलौकिक प्रतिभेची देण लाभलं होतं असं म्हंटलं तर वावगं ठरू नये. ते इतर प्रतिभांपेक्षा कैक मार्गांनी वेगळे होते. ते स्वयं-प्रशिक्षित नव्हते. त्यांनी बराच काळ व्यावसायिक अभ्यासात व्यतीत केल्यामुळे त्यांनी भौतिकशास्त्राच्या ज्ञानकोषात भर घातली. बार्डीन एकांतात काम करत नसत. त्यांच्या प्रश्नाची उत्तरे अचानक फ्लॅशमध्ये मिळाली नव्हती. आधुनिक भौतिकशास्त्रातील व्हॅन व्लेक, विग्नर, डिरॅक, ब्रिजमन आणि डिबाय सारख्या मोठ्या शास्त्रज्ञांकडून त्यांनी बरेच काही शिकले की जे पुढे नोबेल पारितोषिक विजेते बनले.

जॉन बार्डीन यांचे व्यक्तिचित्र सर्जनशील प्रतिभेच्या लोकप्रिय प्रतिमेपेक्षा बरेच वेगळे आहे, परंतु त्यांची वैशिष्ट्ये अलौकिक बुद्धिमत्तेच्या प्रतिभेसारखीच आहेत. त्याच्या वैशिष्ट्यांमध्ये चिकाटी, प्रेरणा, उत्कटता, प्रतिभा, आत्मविश्वास, एकाग्रता आणि निर्णय क्षमता यांचा समावेश आहे. या सर्व वैशिष्ट्यांची लागवड केली जाऊ शकते - हे  बार्डीन यांची जीवनकथा स्पष्ट करते.

त्यांनी ३० जानेवारी १९९१ ला शेवटचा श्वास घेतला. पण त्यांचे संशोधन आपल्यासोबत नेहमीच राहील. कारण विजेवर चालणारी जवळजवळ सगळी उपकरणं ट्रांजिस्टरशिवाय अपूर्ण आहेत आणि आपण ह्या उपकरणांशिवाय अपूर्ण आहोत.

- डॉ. सूरज मडके व प्रा. डॉ. केशव राजपुरे

References: 

[1] True genius : the life and science of John Bardeen by Lillian Hoddeson and Vicki Daitch (Joseph Henry Press)

[2] Encyclopedia 

[3] Nobel prize