डंकन हाल्डेन: वह सिद्धांतकार जिसने विश्वास किए जाने के लिए तीस साल इंतजार किया

उन्होंने 1980 के दशक में ऐसे शोध प्रकाशित किए जो संघनित पदार्थ भौतिकी (condensed matter physics) के पारंपरिक ज्ञान का इतना गहराई से खंडन करते थे कि उन्हें प्रकाशित कराने में भी संघर्ष करना पड़ा। तीन दशक बाद, जब अन्य वैज्ञानिकों ने अंततः ऐसी सामग्री बनाई जिसमें पदार्थ की वे अजीब अवस्थाएं प्रदर्शित हुईं जिन्हें उन्होंने केवल कागज पर मॉडल किया था, तो डंकन हाल्डेन को स्टॉकहोम से फोन आया। उन्होंने बाद में अपनी विशिष्ट विनम्रता के साथ कहा, "मेरा काम एक तरह का 'स्लीपर' था। यह तब तक कोई बड़ी बात नहीं बनी जब तक कि मेरे काम का विस्तार दूसरों द्वारा नहीं किया गया।"

एक भौतिक विज्ञानी की असामान्य वंशावली

फ्रेडरिक डंकन माइकल हाल्डेन का जन्म 14 सितंबर 1951 को लंदन में हुआ था। वह ब्रिटिश सेना के एक डॉक्टर के बेटे थे, जिन्होंने द्वितीय विश्व युद्ध के बाद यूगोस्लाविया-ऑस्ट्रिया सीमा के पास तैनात रहने के दौरान हाल्डेन की मां, ल्यूडमिला रेंको (एक स्लोवेनियाई मेडिकल छात्रा) से मुलाकात की थी। यह पृष्ठभूमि बाद में हाल्डेन को ब्रिटिश और स्लोवेनियाई दोहरी नागरिकता दिलाने का कारण बनी, जिसमें स्लोवेनियाई नागरिकता 2019 में प्रदान की गई। उन्होंने लंदन के सेंट पॉल स्कूल में पढ़ाई की और फिर कैम्ब्रिज के क्राइस्ट कॉलेज गए, जहाँ उन्होंने स्नातक की डिग्री और 1978 में पीएचडी प्राप्त की। उन्होंने फिलिप वॉरेन एंडरसन के मार्गदर्शन में काम किया, जो एक ऐसे भौतिक विज्ञानी थे जिन्होंने पहले ही अव्यवस्थित और चुंबकीय प्रणालियों पर काम के लिए अपना नोबेल पुरस्कार जीता था - हाल्डेन के करियर की दिशा को देखते हुए यह एक उपयुक्त गुरु थे।

उस पदार्थ का सिद्धांत बनाना जिसे किसी ने अभी तक नहीं देखा था

हाल्डेन का प्रारंभिक करियर 1977 से 1981 तक फ्रांस के इंस्टीट्यूट लाउ-लैंगेविन में, फिर यूनिवर्सिटी ऑफ सदर्न कैलिफोर्निया में और 1986 से यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया, सैन डिएगो में रहा। इसी अवधि के दौरान, मुख्य रूप से 1980 के दशक में, उन्होंने वह सैद्धांतिक कार्य किया जिसने उनके करियर को परिभाषित किया: टोपोलॉजी का अनुप्रयोग - गणित की एक शाखा जो निरंतर विरूपण के तहत संरक्षित गुणों से संबंधित है, जिसका क्लासिक उदाहरण यह है कि एक कॉफी कप और एक डोनट समतुल्य हैं क्योंकि प्रत्येक में ठीक एक छेद होता है - ताकि परमाणुओं की एक-आयामी श्रृंखलाओं के चुंबकीय व्यवहार और उन आश्चर्यजनक चरणों का वर्णन किया जा सके जिनमें पदार्थ अत्यधिक कम तापमान पर प्रवेश कर सकता है। जिसे "हाल्डेन अनुमान" के रूप में जाना गया, उसने पूर्णांक बनाम अर्ध-पूर्णांक क्वांटम स्पिन के साथ परमाणुओं की श्रृंखलाओं के बीच व्यवहार में एक मौलिक अंतर की भविष्यवाणी की, एक ऐसा अंतर जो उस समय भौतिक रूप से वास्तविक होने के लिए बहुत अजीब लग रहा था। नोबेल वर्ष पर प्रिंसटन के अपने विवरण के अनुसार, हाल्डेन ने इस काम को "प्रकाशित करने के लिए संघर्ष किया" क्योंकि यह क्षेत्र की स्थापित धारणाओं के विपरीत था; वर्षों बाद अन्य भौतिकविदों को वास्तव में उन गुणों वाली सामग्री को संश्लेषित करने की आवश्यकता थी जिनका वर्णन उनके समीकरणों ने किया था, ताकि विचार का महत्व निर्विवाद हो सके।

प्रिंसटन और मान्यता

हाल्डेन 1990 में प्रिंसटन यूनिवर्सिटी में शामिल हुए, अंततः यूजीन हिगिंस प्रोफेसरशिप और बाद में भौतिकी की शेरमेन फेयरचाइल्ड यूनिवर्सिटी प्रोफेसरशिप संभाली, जिस पद पर वे अभी भी हैं। उनका शोध दशकों में लुटिंगर तरल पदार्थ, आंशिक क्वांटम हॉल प्रभाव, उलझाव स्पेक्ट्रम विश्लेषण, टोपोलॉजिकल इंसुलेटर और चेर्न इंसुलेटर, और क्वांटम हॉल घटनाओं के ज्यामितीय विवरणों को कवर करने के लिए व्यापक हो गया, जिसमें विशेषज्ञ जिसे यूनिमॉडुलर स्थानिक मीट्रिक-टेंसर क्षेत्र कहते हैं, का उपयोग किया गया - यह तकनीकी क्षेत्र है, लेकिन यह सब उसी अंतर्निहित अंतर्दृष्टि का विस्तार है कि एक भौतिक प्रणाली के अंतर्निहित गणित का आकार, न कि केवल उसकी ऊर्जा, पदार्थ के पूरी तरह से नए चरणों को निर्धारित कर सकता है। उन्हें 1996 में रॉयल सोसाइटी का फेलो और एक दशक पहले अमेरिकन फिजिकल सोसाइटी का फेलो चुना गया था, साथ ही अमेरिकन एकेडमी ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज, अमेरिकन एसोसिएशन फॉर द एडवांसमेंट ऑफ साइंस और ब्रिटेन के इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स का सदस्य भी चुना गया था। उन्हें 1993 में ओलिवर ई. बकली कंडेंस्ड मैटर प्राइज और 2012 में डिराक मेडल मिला, और 2017 में उन्हें यू.एस. नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज के लिए चुना गया।

नोबेल का फोन

अक्टूबर 2016 में, हाल्डेन ने यूनिवर्सिटी ऑफ वाशिंगटन के डेविड थौलेस और ब्राउन यूनिवर्सिटी के जे. माइकल कोस्टरलिट्ज़ के साथ "टोपोलॉजिकल चरण संक्रमण और पदार्थ के टोपोलॉजिकल चरणों की सैद्धांतिक खोजों के लिए" भौतिकी में नोबेल पुरस्कार साझा किया। रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज ने इस काम को एक पूरी तरह से नया शोध क्षेत्र खोलने का श्रेय दिया जो अमूर्त गणित को वास्तविक सामग्रियों से जोड़ता है, जिसे पुरस्कार समिति ने नोट किया कि यह अंततः इलेक्ट्रॉनिक घटकों और क्वांटम कंप्यूटरों की नई पीढ़ियों को खिला सकता है। हाल्डेन को प्रिंसटन समय के अनुसार सुबह 4:30 बजे स्वीडन से पारंपरिक सुबह का फोन आया, और उनके अपने विवरण के अनुसार वे आश्चर्यचकित और संतुष्ट दोनों थे - कम से कम इसलिए नहीं कि अधिकांश अंतर्निहित सैद्धांतिक कार्य दशकों पहले चुपचाप किए गए थे, इससे पहले कि प्रयोगात्मक भौतिकी ने इसे पकड़ा, और क्षेत्र स्वयं, उनके विवरण के अनुसार, तब से "विस्फोट" हो गया था क्योंकि वैज्ञानिकों ने उन विदेशी गुणों वाली सामग्री बनाना सीख लिया था जिन्हें वे केवल कागज पर मॉडल करने में सक्षम थे। वे अपनी पत्नी ओडिल बेलमोंट के साथ प्रिंसटन, न्यू जर्सी में रहते हैं।

डंकन को जीनियस क्यों कहा जाता है

यहाँ जीनियस के लिए मामला उतना ही स्पष्ट है जितना भौतिकी अनुमति देती है: हाल्डेन ने शुद्ध गणित का उपयोग करके उन भौतिक घटनाओं की भविष्यवाणी की जिन्हें प्रयोगात्मक भौतिक विज्ञानी केवल दशकों बाद देख और पुष्टि कर पाएंगे, उन सामग्रियों और तकनीकों के निर्माण के बाद जो तब मौजूद नहीं थीं जब उन्होंने सैद्धांतिक काम किया था। यह सैद्धांतिक भौतिकी की अपनी सबसे शक्तिशाली परिभाषा के करीब है - प्रकृति के खुद को दिखाने से पहले प्रकृति का सही वर्णन करना। ईमानदार चेतावनी यह है कि हाल्डेन ने अलगाव में काम नहीं किया: उन्होंने दो अन्य भौतिकविदों के साथ पुरस्कार साझा किया जिनका समानांतर काम (कोस्टरलिट्ज़-थौलेस संक्रमण) सिद्धांत का एक परस्पर जुड़ा हुआ निकाय बनाता है, और क्षेत्र का वास्तविक दुनिया का प्रभाव - व्यावहारिक टोपोलॉजिकल सामग्री और उपकरण - हाल्डेन के अपने विवरण के अनुसार, अभी भी अपेक्षाकृत शुरुआती चरणों में है, वितरित तकनीक से अधिक वादा है। दूसरे शब्दों में, उनकी प्रतिभा को तत्काल दुनिया बदलने वाले आविष्कार के बजाय असामान्य रूप से दूरदर्शी गणितीय मॉडलिंग के रूप में सबसे अच्छी तरह वर्णित किया गया है, एक ऐसा योगदान जिसका मूल्य वैज्ञानिक समुदाय द्वारा पूरी तरह से पंजीकृत होने में तीस साल लग गए।

विरासत

हाल्डेन का टोपोलॉजिकल ढांचा तब से संघनित पदार्थ भौतिकी की सबसे सक्रिय शाखाओं में से एक बन गया है, जो उन सामग्रियों में चल रहे शोध को रेखांकित करता है जो किसी दिन अधिक मजबूत क्वांटम कंप्यूटर और कम-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स का समर्थन कर सकते हैं, ठीक इसलिए क्योंकि टोपोलॉजिकल रूप से संरक्षित अवस्थाएं उस प्रकार की छोटी गड़बड़ी का विरोध करती हैं जो सामान्य पदार्थ को बाधित करती हैं। उनका करियर सैद्धांतिक भौतिकी के अपने स्वयं के नियमों पर सिद्ध होने का एक असामान्य रूप से सीधा चित्रण है: एक विचार जिसे 1983 में आसानी से प्रकाशित करने के लिए बहुत अजीब माना गया था, 2016 तक, विज्ञान के सर्वोच्च सम्मान के योग्य माना गया।