जेम्स फ्रैंक: वह भौतिक विज्ञानी जिसने सबसे पहले चेतावनी दी थी

11 जून 1945 को, अमेरिकी परमाणु बम पर काम कर रहे वैज्ञानिकों के एक समूह ने एक दस्तावेज पर हस्ताक्षर किए, जिसमें उन्होंने अपनी ही सरकार से विनती की कि वह बिना चेतावनी के इसका उपयोग न करे। उन्होंने लिखा, "यदि संयुक्त राज्य अमेरिका मानव जाति पर इस indiscriminate (अंधाधुंध) विनाश के नए साधन का उपयोग करने वाला पहला देश बनता है, तो वह पूरी दुनिया में सार्वजनिक समर्थन खो देगा और हथियारों की होड़ को तेज कर देगा।" यह रिपोर्ट उस व्यक्ति के नाम पर है जिसने समिति की अध्यक्षता की थी - एक नोबेल पुरस्कार विजेता जिसने बारह साल पहले एक सिद्धांत के लिए प्रोफेसर पद से इस्तीफा दे दिया था, और जिसने अपना करियर यह साबित करने में बिताया था कि परमाणु केवल सटीक मात्रा में ही ऊर्जा स्वीकार करते हैं।

हैम्बर्ग, हीडलबर्ग, बर्लिन

फ्रैंक का जन्म 26 अगस्त 1882 को हैम्बर्ग में हुआ था। उन्होंने विल्हेम जिम्नेजियम (Wilhelm Gymnasium) में पढ़ाई की, फिर हीडलबर्ग में रसायन विज्ञान पढ़ा और उसके बाद बर्लिन में भौतिकी की ओर रुख किया, जहाँ उन्होंने एमिल वारबर्ग (Emil Warburg) और पॉल ड्रूड (Paul Drude) के मार्गदर्शन में अध्ययन किया। उन्होंने 1906 में बर्लिन से डॉक्टरेट की उपाधि प्राप्त की, फ्रैंकफर्ट में सहायक के रूप में कुछ समय काम किया और फिर हेनरिक रूबेंस (Heinrich Rubens) के साथ काम करने के लिए बर्लिन लौट आए। 1911 तक वे बर्लिन विश्वविद्यालय में भौतिकी पढ़ा रहे थे, जहाँ वे एसोसिएट प्रोफेसर बने और 1918 तक इस पद पर रहे, बीच में प्रथम विश्व युद्ध में सैन्य सेवा के कारण एक अंतराल आया।

इलेक्ट्रॉन और परमाणु

फ्रैंक का मुख्य कार्य इस बात पर केंद्रित था कि जब कोई इलेक्ट्रॉन परमाणु से टकराता है तो क्या होता है। उन्होंने गुस्ताव हर्ट्ज़ (Gustav Hertz) के साथ ऐसे प्रयोग तैयार किए जो इस आदान-प्रदान को सटीक रूप से मापते थे - और पाया कि परमाणु मनमानी मात्रा में ऊर्जा नहीं लेते थे। यह विशिष्ट मात्राओं को स्वीकार करता था और उनके बीच की किसी भी चीज़ को नहीं। यह क्वांटम सिद्धांत द्वारा प्रस्तावित क्वांटाइज्ड ऊर्जा स्तरों का पहला सीधा प्रयोगात्मक प्रमाण था, और इसने एक अमूर्त स्वयंसिद्ध को मापने योग्य प्रयोगशाला तथ्य में बदल दिया। 1925 का भौतिकी का नोबेल पुरस्कार दोनों पुरुषों को "इलेक्ट्रॉन के परमाणु पर प्रभाव को नियंत्रित करने वाले नियमों की खोज" के लिए संयुक्त रूप से दिया गया था।

युद्ध के बाद फ्रैंक ने फ्रिट्ज हैबर (Fritz Haber) के अधीन कैसर विल्हेम संस्थान (Kaiser Wilhelm Institute) में भौतिकी विभाग का नेतृत्व किया, और इलेक्ट्रॉन गतिशीलता तथा गैसों में परमाणुओं के व्यवहार की जांच जारी रखी।

गोटिंगेन

1920 में वे गोटिंगेन में प्रायोगिक भौतिकी के प्रोफेसर बने, और तेरह वर्षों तक वे उस साझेदारी के आधा हिस्सा थे जिसने इस शहर को सैद्धांतिक भौतिकी की विश्व राजधानी बना दिया था, जहाँ उन्होंने मैक्स बॉर्न (Max Born) के साथ मिलकर काम किया। वहां पढ़ने वाले छात्रों में जे. रॉबर्ट ओपेनहाइमर (J. Robert Oppenheimer) भी शामिल थे। गोटिंगेन में ही फ्रैंक ने वह सिद्धांत विकसित किया जो अब उनके और एडवर्ड कोंडोन (Edward Condon) के नाम से जाना जाता है, जो प्रकाश-रासायनिक विघटन (photochemical dissociation) की व्याख्या करता है - कि प्रकाश को अवशोषित करने पर अणु कैसे अलग हो जाते हैं।

इस्तीफा, 1933

जब नाजी शासन सत्ता में आया, तो फ्रैंक ने सार्वजनिक रूप से इसके नस्लीय कानूनों का विरोध किया और उनके अधीन सेवा करने के बजाय अपना पद छोड़ दिया। यह एक सजायाफ्ता अनुभवी सैनिक द्वारा किया गया एक असामान्य रूप से शुरुआती और स्पष्ट इनकार था, जो छूट का दावा कर सकता था। वे पहले जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय में स्पीयर प्रोफेसर (Speyer Professor) के रूप में गए, कोपेनहेगन में कुछ समय बिताया, और 1938 में शिकागो विश्वविद्यालय में भौतिकी संकाय में शामिल हो गए।

शिकागो और बम

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान फ्रैंक ने मैनहट्टन प्रोजेक्ट की शिकागो विश्वविद्यालय शाखा, मेटालर्जिकल लेबोरेटरी (Metallurgical Laboratory) के रसायन विज्ञान विभाग का निर्देशन किया। जैसे-जैसे हथियार पूरा होने के करीब पहुंचा, उन्होंने उस समिति की अध्यक्षता की जिसने जून 1945 की फ्रैंक रिपोर्ट तैयार की, जिस पर लियो ज़िलार्ड (Leo Szilard), ग्लेन सीबॉर्ग (Glenn Seaborg), डोनाल्ड जे. ह्यूजेस (Donald J. Hughes), जे. जे. निक्सन (J. J. Nickson), यूजीन रबिनोविच (Eugene Rabinowitch) और जे. सी. स्टर्न्स (J. C. Stearns) ने हस्ताक्षर किए थे।

रिपोर्ट में जापान पर बिना किसी पूर्व सूचना के परमाणु हमले के खिलाफ तर्क दिया गया और इसके बजाय एक निर्जन क्षेत्र में प्रदर्शन का प्रस्ताव रखा गया। इसका कारण रणनीतिक होने के साथ-साथ नैतिक भी था। वैज्ञानिकों ने जोर देकर कहा कि रहस्य को छिपाकर नहीं रखा जा सकता, यह भविष्यवाणी की कि दस वर्षों के भीतर अन्य देशों के पास शहरों को नष्ट करने में सक्षम बम होंगे, और उन्होंने हथियारों की दौड़ को रोकने से पहले "परमाणु विस्फोटकों पर प्रभावी अंतरराष्ट्रीय नियंत्रण" स्थापित करने का आग्रह किया। उनके प्रस्ताव को खारिज कर दिया गया। वे समय सारिणी पर भी सही थे।

प्रकाश संश्लेषण

युद्ध के बाद फ्रैंक ने 1956 तक शिकागो के प्रकाश संश्लेषण अनुसंधान समूह का नेतृत्व किया, और भौतिक रसायन विज्ञान के उपकरणों का उपयोग इस सवाल पर किया कि पौधे प्रकाश को रासायनिक ऊर्जा में कैसे बदलते हैं - एक अर्थ में यह फ्रैंक-कोंडोन सिद्धांत के समान ही समस्या थी, जिसे जीवित पदार्थ पर लागू किया गया था। सम्मान मिलते रहे: 1951 में मैक्स प्लैंक मेडल, 1953 में गोटिंगेन की मानद नागरिकता, 1955 में रमफोर्ड मेडल, और 1964 में रॉयल सोसाइटी के लिए चुनाव। 21 मई 1964 को गोटिंगेन का दौरा करते समय उनका निधन हो गया, वही शहर जिसे उन्होंने इकतीस साल पहले छोड़ दिया था।

जेम्स को प्रतिभाशाली क्यों कहा जाता है

यहाँ चर्चा की गई विशेषता प्रयोगात्मक कल्पना है: एक ऐसा उपकरण डिजाइन करने की क्षमता जो प्रकृति को उस प्रश्न का उत्तर देने के लिए मजबूर करती है जिसे वह टाल रही थी। बोर का परमाणु, अपनी अलग ऊर्जा स्थितियों के साथ, एक सैद्धांतिक प्रस्ताव था जिसे कई भौतिक विज्ञानी एक सुविधाजनक कल्पना मानते थे। फ्रैंक और हर्ट्ज़ ने एक ऐसा उपकरण बनाया जिसमें वह प्रस्ताव विद्युत प्रवाह में एक दोहराए जाने वाले पैटर्न के रूप में दिखाई दिया - ऐसा प्रमाण जिसे कोई भी उपकरण से पढ़ सकता था। एक विवादास्पद अमूर्तता को निर्विवाद माप में बदलना एक भौतिक विज्ञानी के लिए सबसे कठिन चीजों में से एक है, और नोबेल समिति का उद्धरण, "इलेक्ट्रॉन के परमाणु पर प्रभाव को नियंत्रित करने वाले नियम," ठीक उसी को श्रेय देता है। फ्रैंक-कोंडोन सिद्धांत अणुओं और प्रकाश पर लागू उसी मानसिक आदत को दिखाता है।

विपरीत मामले पर भी चर्चा होनी चाहिए। जिस सिद्धांत ने उनके परिणामों को अर्थ दिया, वह उनका नहीं था; वह बोर का था, और उसके बाद आने वाली क्वांटम यांत्रिकी बॉर्न, हाइजेनबर्ग (Heisenberg) और उसी संस्थान के अन्य लोगों की थी जहाँ फ्रैंक ने काम किया था। वे सिद्धांतकारों के नेतृत्व वाली क्रांति के भीतर एक शानदार मापक थे। पुरस्कार साझा किया गया, सिद्धांत का नाम संयुक्त है, और युद्ध के बाद का उनका प्रकाश संश्लेषण अनुसंधान किसी तुलनीय स्तर का नहीं रहा। यह भी स्वीकार करना उचित है कि फ्रैंक की आधुनिक प्रतिष्ठा का एक बड़ा हिस्सा भौतिकी के बजाय विवेक पर आधारित है - 1933 का इस्तीफा और 1945 की रिपोर्ट। यह एक वास्तविक विशिष्टता है, और संभवतः अधिक दुर्लभ है, लेकिन यह बौद्धिक प्रतिभा के बजाय नैतिक स्पष्टता है, और दोनों को चुपचाप मिलाया नहीं जाना चाहिए।

विरासत

फ्रैंक-हर्ट्ज़ प्रयोग अब स्नातक प्रयोगशाला का एक मानक अभ्यास है, जो भौतिकी द्वारा दी जाने वाली सर्वोच्च प्रशंसा है: एक ऐसा परिणाम जो इतना सुरक्षित है कि छात्रों से इसे पुन: उत्पन्न करने के लिए कहा जाता है। फ्रैंक रिपोर्ट का बाद का जीवन अधिक अजीब रहा। 1945 में उपेक्षित, यह हथियार नियंत्रण के लिए वैज्ञानिकों के आंदोलन का आधारभूत दस्तावेज बन गया और आज इसे एक विरोध के बजाय एक पूर्वानुमान की तरह पढ़ा जाता है - वह क्षण जब हथियार बनाने वाले लोगों ने अपनी सरकार को ठीक-ठीक बताया कि अगले पचास साल कैसे दिखेंगे, और उनका विश्वास नहीं किया गया।