एडवर्ड विक्टर एप्लेटन: आकाश के छिपे हुए दर्पण का नामकरण करने वाले व्यक्ति

1924 की एक सर्दियों की रात, ब्रैडफोर्ड में जन्मे एक भौतिक विज्ञानी ऑक्सफोर्ड के बाहर एक रिसीविंग झोपड़ी में बैठे थे। वे साठ मील दूर बीबीसी (BBC) ट्रांसमीटर के डायल को धीरे-धीरे घुमा रहे थे, और देख रहे थे कि एक संकेत ऐसी लय में मजबूत और कमजोर हो रहा है जिसका जमीनी तरंग से कोई लेना-देना नहीं था। एडवर्ड एप्लेटन (Edward Appleton) ने अभी-अभी यह साबित किया था कि आकाश स्वयं आवेशित कणों की परावर्तक परतों से बना है — और ऐसा करके उन्होंने रेडियो, रडार, और अंततः बैटल ऑफ ब्रिटेन (Battle of Britain) को लड़ने का एक मौका दिया।

ब्रैडफोर्ड का बचपन

एप्लेटन यॉर्कशायर के ब्रैडफोर्ड में एक गोदाम कर्मचारी के बेटे थे, और उन्होंने छात्रवृत्ति के माध्यम से साधारण जीवन से बाहर निकलने का रास्ता बनाया: पहले हैंसन बॉयज़ ग्रामर स्कूल (Hanson Boys' Grammar School), फिर अठारह वर्ष की आयु में, एक आइजैक होल्डन छात्रवृत्ति (Isaac Holden Scholarship) उन्हें सेंट जॉन्स कॉलेज, कैम्ब्रिज (St John's College, Cambridge) ले गई। उन्होंने 1913 में अपनी प्राकृतिक विज्ञान की डिग्री पूरी की और भौतिकी में मास्टर डिग्री के लिए वहीं रुक गए। वे कैवेन्डिश प्रयोगशाला (Cavendish Laboratory) में उस युग के दो निर्णायक प्रायोगिक भौतिकविदों, जे. जे. थॉमसन (J. J. Thomson) और अर्नेस्ट रदरफोर्ड (Ernest Rutherford) के प्रभाव में आ गए। प्रथम विश्व युद्ध ने उनके अध्ययन को बाधित किया: जनवरी 1915 में रॉयल इंजीनियर्स में नियुक्त होकर, उन्होंने युद्ध का अधिकांश समय फेनी स्ट्रैटफोर्ड (Fenny Stratford) के सिग्नल डिपो में सेना के वायरलेस ऑपरेटरों को प्रशिक्षित करने में बिताया, जो एक गैर-आकर्षक पोस्टिंग थी, फिर भी इसने उन्हें रेडियो की व्यावहारिकताओं का विशेषज्ञ बना दिया।

लुप्त होते संकेतों का पीछा

युद्ध के बाद कैम्ब्रिज वापस आकर, एप्लेटन रदरफोर्ड के शोधकर्ताओं में शामिल हो गए और एक ऐसी समस्या के बारे में सोचने लगे जिसे हर प्रसारण इंजीनियर जानता था लेकिन कोई समझा नहीं सकता था: अंधेरा होने के बाद रेडियो संकेत मजबूत और कमजोर क्यों हो जाते थे, और कभी-कभी पूरी तरह गायब हो जाते थे। 1924 में, जब वे किंग्स कॉलेज लंदन (King's College London) में व्हिटस्टोन प्रोफेसर ऑफ फिजिक्स थे, उन्होंने और एक छात्र, माइल्स बार्नेट (Miles Barnett) ने वह प्रयोग किया जिसने उन्हें प्रसिद्ध बना दिया। बीबीसी के ट्रांसमिटिंग स्टेशन का उपयोग करके और उसकी तरंग दैर्ध्य को बदलकर, जबकि उन्होंने ऑक्सफोर्ड में रिसेप्शन की निगरानी की, एप्लेटन ने सीधी जमीनी तरंग और ऊपर से आने वाले दूसरे संकेत के बीच एक हस्तक्षेप पैटर्न का पता लगाया — यह सबूत था कि रेडियो तरंगें ऊपरी वायुमंडल की एक आयनित परत से टकरा रही थीं। उन्होंने अपनी स्वयं की आवृत्ति-मॉड्यूलेशन तकनीक का उपयोग करके इसकी ऊंचाई का पता लगाया, फिर और आगे गए: 1926 में उन्होंने दूसरी, उच्च परत पाई, जिसे बाद में उनके सम्मान में एप्लेटन परत (Appleton layer) नाम दिया गया, जो 300 से 400 किलोमीटर ऊपर स्थित थी और छोटी तरंग दैर्ध्य को प्रतिबिंबित करने में सक्षम थी, जो लंबी दूरी के शॉर्टवेव प्रसारण को संभव बनाती है। एप्लेटन ही थे जिन्होंने वायुमंडल के इस पूरे क्षेत्र को इसका अब-मानक नाम दिया: आयनमंडल (ionosphere)।

भौतिकी से युद्ध कार्यों तक

इस खोज की व्यावहारिक दांव 1930 के दशक में अपरिहार्य हो गई। एप्लेटन का मैग्नेटो-आयनिक सिद्धांत, जो लोरेंत्ज़ (Lorentz) और मैक्सवेल (Maxwell) के विद्युत चुंबकत्व पर आधारित था, ने इंजीनियरों को यह अनुमान लगाने दिया कि रेडियो तरंगें आयनित आकाश में कैसा व्यवहार करेंगी — यह ज्ञान सीधे रॉबर्ट वाटसन-वाट (Robert Watson-Watt) के रडार विकास में गया। जब नोबेल समिति ने बाद में दांव का सारांश दिया, तो उन्होंने स्पष्ट रूप से कहा: एप्लेटन के काम के बिना, रडार "बैटल ऑफ ब्रिटेन में निर्णायक उपयोग के लिए बहुत देर से आता।" एप्लेटन शुद्ध शोध पर नहीं रुके। 1936 में रदरफोर्ड की अचानक मृत्यु के बाद वे कैवेन्डिश प्रयोगशाला के कार्यवाहक निदेशक बने, और 1938 में उन्हें वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुसंधान विभाग (Department of Scientific and Industrial Research) का सचिव नियुक्त किया गया, जिससे वे आगामी युद्ध के लिए ब्रिटिश विज्ञान को संगठित करने के प्रभारी बन गए। 1941 से उन्होंने ट्यूब अलॉयज (Tube Alloys) का निर्देशन किया, जो ब्रिटेन की परमाणु हथियार परियोजना थी, जेम्स चैडविक (James Chadwick) को अमेरिकी मैनहट्टन प्रोजेक्ट (Manhattan Project) में शामिल ब्रिटिश मिशन का नेतृत्व करने के लिए नियुक्त किया और बाद में जॉन कॉकक्रॉफ्ट (John Cockcroft) को ब्रिटेन का युद्धोत्तर परमाणु ऊर्जा अनुसंधान प्रतिष्ठान स्थापित करने की सिफारिश की। इस दौरान उनके विभाग ने लैंडिंग क्राफ्ट, बाउंसिंग बम, विमान चिपकने वाले पदार्थ, और समुद्री जल विलवणीकरण के लिए भी समय निकाला — कुल युद्ध की गैर-आकर्षक मशीनरी।

नोबेल पुरस्कार और बाद के वर्ष

1947 में एप्लेटन को "ऊपरी वायुमंडल की भौतिकी पर उनके शोध, विशेष रूप से एप्लेटन परत के रूप में जानी जाने वाली खोज के लिए" भौतिकी में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। तब तक उन्हें 1941 में नाइट की उपाधि मिल चुकी थी, और नॉर्वे से आइसलैंड और संयुक्त राज्य अमेरिका तक की सरकारों द्वारा उनके युद्धकालीन वैज्ञानिक नेतृत्व के लिए सम्मानित किया गया था। 1948 में उन्होंने अनुसंधान प्रशासन छोड़ दिया और एडिनबर्ग विश्वविद्यालय (University of Edinburgh) के प्रिंसिपल और वाइस-चांसलर बन गए, जिस पद पर वे अपनी मृत्यु तक बने रहे। उन्होंने विश्वविद्यालय को 4,000 से कम छात्रों से 7,000 से अधिक तक बढ़ते देखा, जॉर्ज स्क्वायर (George Square) के आधुनिक विश्वविद्यालय परिसर में विवादास्पद पुनर्विकास को आगे बढ़ाया, और जर्नल ऑफ एटमॉस्फेरिक एंड टेरेस्ट्रियल फिजिक्स (Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics) की स्थापना और संपादन करके विज्ञान को जीवित रखा। वे साठ के दशक में भी प्रकाशन करते रहे, 1954 में यह पहचानते हुए कि आयनमंडलीय व्यवहार चुंबकीय अक्षांश के अनुसार बदलता है, उन्होंने दिल्ली और बैटन रूज के डेटा की तुलना की। अप्रैल 1965 में एडिनबर्ग में दिल का दौरा पड़ने से उनका निधन हो गया, अपनी दूसरी पत्नी, हेलेन एलिसन (Helen Allison), जो उनकी पूर्व निजी सचिव थीं, से शादी के कुछ ही सप्ताह बाद।

एडवर्ड को प्रतिभाशाली क्यों कहा जाता है

एप्लेटन को प्रतिभाशाली कहने का मामला एक विशिष्ट और सत्यापन योग्य अंतर्दृष्टि पर टिका है: उन्होंने एक उपद्रव को लिया — रात के रेडियो संकेतों का वह परेशान करने वाला फीका पड़ना जिसे उनके युग का हर वायरलेस इंजीनियर बस सहन करता था — और उसमें एक ऐसी भौतिक संरचना के हस्ताक्षर को पहचाना जिसे किसी ने सीधे नहीं मापा था। परावर्तन के समय और ऊंचाई को मापने के लिए आवृत्ति-मॉड्यूलेशन विधि तैयार करना सटीक, मात्रात्मक सरलता का एक कार्य था, न कि भाग्यशाली अनुमान, और उनके द्वारा मैप की गई दो-परत संरचना (और इसे समझाने के लिए उन्होंने जो मैग्नेटो-आयनिक सिद्धांत बनाया) उपयोगी इंजीनियरिंग ज्ञान के रूप में कायम रही, जिसका सबसे महत्वपूर्ण परिणाम रडार था। नोबेल समिति की अपनी भाषा — उनके काम को बैटल ऑफ ब्रिटेन जीतने में मदद करने का श्रेय देना — परिणाम का उतना ही मजबूत बाहरी समर्थन है जितना भौतिकी सम्मान प्राप्त करते हैं। ईमानदार प्रति-मामला यह है कि एप्लेटन आइंस्टीन या डिराक के सांचे में एक अकेले सैद्धांतिक दूरदर्शी नहीं थे: उनकी सफलता एक प्रयोगकर्ता की जीत थी, जो मौजूदा मैक्सवेल-लोरेंत्ज़ विद्युत चुंबकत्व पर आधारित थी और एक छात्र की मदद से सामान्य प्रसारण ट्रांसमीटर का उपयोग करके निष्पादित की गई थी। उनका बाद का करियर, चाहे वह कितना भी दुर्जेय क्यों न हो, प्रशासन और विज्ञान राजनेता के रूप में अधिक था — ट्यूब अलॉयज को व्यवस्थित करना, विश्वविद्यालय चलाना — बजाय इसके कि अधिक मौलिक खोज करना। प्रतिभा, जैसी भी है, 1924 से 1926 के बीच संकीर्ण और सटीक रूप से बैठती है: पहचान, विधि, और आकाश की एक परत का नामकरण जिसके बारे में किसी को पता नहीं था कि वह वहां है।

विरासत

एप्लेटन का नाम अब चंद्रमा के क्रेटर, एडिनबर्ग की एक मीनार, और रदरफोर्ड एप्लेटन प्रयोगशाला (Rutherford Appleton Laboratory) को चिह्नित करता है, जो 1979 में रेडियो रिसर्च स्टेशन (Radio Research Station) को रदरफोर्ड के नाम वाली प्रयोगशाला के साथ विलय करके बनाई गई थी — शिक्षक और छात्र को उचित रूप से जोड़ती है। उनके द्वारा मैप किया गया आयनमंडल शॉर्टवेव रेडियो का कार्यशील आधार बना हुआ है और आधुनिक वायुमंडलीय भौतिकी की एक आधार परत है, सचमुच।