पॉल डिरॅक
Paul Dirac
ब्रिटिश गणितज्ज्ञ आणि
सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ
जन्म : ८ ऑगस्ट १९०२
मृत्यू : २० ऑक्टोबर १९९४

१९३३ सालच्या भौतिकशास्त्राच्या नोबेल पारितोषिकाचा मान मिळवणारे पॉल डिरॅक हे सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रातील एक महत्त्वाचे वैज्ञानिक म्हणून मानले जातात.
उर्जेचे उत्सर्जन व अभिशोषण ठराविक प्रमाणात – खंडित स्वरूपात, म्हणजेच पुंज (quantum) स्वरूपात होते अशी संकल्पना १९०० साली मांडून मॅक्स प्लांक यांनी भौतिकशास्त्रीय विचाराला क्रांतिकारक कलाटणी दिली. १९०५ साली आईनस्टाईन यांनी प्लांक यांच्या संकल्पनेचे संख्याशास्त्रीय विश्लेषण आणि प्रकाशविद्युतीय परिणामांचा आधार घेऊन अधिक मौलिक स्पष्टीकरण दिले. मात्र पद्धतशीर क्षेत्रीय पुंज सिद्धांताचा पाया १९२७ साली पॉल डिरॅक यांनी घातला. आपले प्रतिपादन त्यांनी ‘क्वांटम थिअरी ऑफ एमिशन अॅंड अॅबसॉर्बशन ऑफ रेडिएशन’ या प्रसिद्ध निबंधाद्वारे मांडले.
पॉल डिरॅक यांचा जन्म इंग्लंडमधील ब्रिस्टॉल या शहरात झाला. त्यांचे वडील फ्रेंच विषयाचे शिक्षक होते. पॉल डिरॅक यांनी शालेय जीवनात गणिताचा अभ्यास जोमाने केलेला असला तरी पदवी मात्र ‘विद्युत अभियांत्रिकी’ या विषयात, १९२१ साली ब्रिस्टॉल विद्यापीठातून प्राप्त केली. पुढे तेथेच शिकत राहून दोन वर्षांनी गणितातही पदवी प्राप्त केली. त्यानंतर त्यांनी केंब्रिज विद्यापीठात राल्फ फॉऊलर यांच्या मार्गदर्शनाखाली संशोधनास सुरूवात केली. फॉऊलर यांनी डिरॅक यांना हाइझेनबर्ग या प्रसिद्ध भौतिक-वैज्ञानिकाचा शोधनिबंध वाचायला सांगितला आणि तेव्हापासून डिरॅक यांना ‘पूंज यामिकी’ (quantum mechanics) या विषयात रूची उत्पन्न झाली. त्यानंतर डिरॅक यांनी नील्स बोर यांच्या कोपनहेगनमधील संशोधन संस्थेत संशोधन केले.
एकोणीसाव्या शतकातील संशोधनातून सिद्ध झालेले होते की सर्व मूलद्रव्ये ही अणूंची बनलेली असतात. सन १९०० साली जोसेफ थॉमसन या ब्रिटिश वैज्ञानिकाने इलेक्ट्रॉनचा शोध लावून, उपआण्विक कणांचे अस्तित्त्व सिद्ध केले. त्यानंतर रूदरफोर्ड, क्युरी पती-पत्नी इ. च्या संशोधनातून अल्फा, बीटा इ. कणांचे अस्तित्त्व सिद्ध झाले. तसेच प्रोटॉनचा शोध लागल्यावर, प्रोटॉन धनभारित असतात आणि ते ऋणभारित इलेक्ट्रॉनपेक्षा १८३६ पट असतात, प्रोटॉन अणीच्या अंतर्भागात असतात, तर इलेक्ट्रॉन त्याच्या बाहेर असतात, अशी अणूच्या रचनेची संकल्पना पुढे आली. नंतर न्यूट्रॉन शोधल्यावर अणूचे केंद्रक हे प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनचे बनलेले असते आणि त्याभोवती ऋणभारित इलेक्ट्रॉन फिरत असतात अशी अणूची रचना सर्वमान्य झाली. या सर्व उपआण्विक कणांच्या गुणधर्मांबद्दल वैज्ञानिकांचे संशोधन जारी होते. श्रोडींजर या ऑस्ट्रियन पदार्थवैज्ञानिकाने इलेक्ट्रॉनच्या तरंगांबद्दलचे एक गणिती समीकरण मांडले होते. परंतु हे समीकरण इलेक्ट्रॉनची गती प्रकाशाच्या गतीपेक्षा कमी असतानाच लागू होते म्हणून त्याला ‘असापेक्षीय’ (non relativistic) मानले जात होते.
पॉल डिरॅक यांनी पूंजयामिकी आणि सापेक्षतेचा सिद्धांत या दोहोंच्या आधारावर नवे सापेक्षीय (relativistic) समीकरण मांडले. सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रात हे एक फार महत्त्वाचे पाऊल मानले जाते. डिरॅक यांच्या या सैद्धांतिक समीकरणात अंगभूत होते ते म्हणजे प्रतिकणांचे (antiparticle) अस्तित्त्व. त्यांनी मांडले की नेहमीच्या ऋणभारित इलेक्ट्रॉनप्रमाणेच, त्यांचे प्रतिपक्षीय म्हणजे धनभारित इलेक्ट्रॉनसुद्धा अस्तित्त्वात असतात. त्यांना पॉझीट्रॉन असे नाव दिले गेले. डिरॅक यांचा हा सिद्धांत लवकरच अॅंडरसन या अमेरिकन पदार्थवैज्ञानिकाने, पॉझीट्रॉनचे अस्तित्त्व सिद्ध करून पक्का केला. या आधारावर डिरॅक यांनी मांडले की प्रत्येक मूलकणाला (elementary particle) प्रतिकण असतोच. याची प्रचीती आली ती १९९५ साली लागलेल्या प्रतिप्रोटॉनच्या शोधामुळे. आज सर्वत्र प्रतिवस्तूंचे अथवा प्रतिद्रव्यांचे (antimatter) अस्तित्त्व मान्यता पावलेले आहे.
डिरॅक यांनी मांडले की, कण जर प्रतिकणांच्या संपर्कात आला तर दोन्ही नष्ट होतात आणि या क्रियेतून, विद्युत चुंबकीय उत्सर्जनाच्या रुपात ऊर्जा उत्पन्न होते. सन १९३७ मध्ये डिरॅक यांनी ‘विश्वरचनाशास्त्रीय स्थिरांक’ (the cosmological constant) या नावाने एक शोधनिबंध लिहिला. ज्यामध्ये काही नैसर्गिक स्थिरांकाच्या संख्यात्मक गुणधर्मांच्या परस्पर संबंधांविषयी संकल्पना मांडली आहे. उदा. इलेक्ट्ऱन आणि प्रोटॉनमधील स्थिरविद्युत आकर्षणाचे बल (force of electrostatic attraction) आणि त्यांच्या वस्तुमानावरील गुरुत्वाकर्षण, यांचे प्रमाण 1040 : 1 (दहाच्या चाळीसव्या घातास एक) इतके असते. तसेच विश्वाची त्रिज्या इलेक्ट्रॉनच्या त्रिज्येच्या 1040 पट मोठी असते. तसेच 1040 ही संख्या साधारणपणे विश्वातील सर्व कणांच्या संख्येच्या वर्गमूळाइतकी भरते. डिरॅक यांनी अशा प्रकारच्या विविध योगायोगांचा (coincidences) अभ्यास केला . याआधारे पदार्थवैज्ञानिकांमध्ये एक नवा विचारप्रवाह सुरू झाला, ज्यामध्ये मानले गेले की निसर्ग नियम आणि वैश्विक रचना या गोष्टी कोणत्या तरी गणिती प्रमाणात बांधल्या गेलेल्या असणार. डिरॅक यांनी लिहिलेला ‘प्रिन्सिपल्स ऑफ क्वांटम मेकॅनिक्स’ हा ग्रंथ सैद्धांतिक भौतिकीमधील एक प्रमाण ग्रंथ मानला जातो.