योहानस डिडिरिक वॅन दे वॉल्झ : (२३ नोव्हेंबर १८३७ – ८ मार्च १९२३) ऊष्मागतिकीतील एक अतिशय महत्त्वाचं समीकरण एकोणिसाव्या शतकातील ज्या डच शास्त्रज्ञाच्या नावाने प्रसिद्ध आहे तो शास्त्रज्ञ म्हणजे वॅन दे वॉल्झ. यांचे संपूर्ण नांव योहानस डिडिरिक वॅन दे वॉल्झ. यांचा जन्म हॉलंडमधील नेदरलँड्सच्या लायडन (Leiden) या गावी झाला. प्रगत प्राथमिक शिक्षण देणाऱ्या एका शाळेतून योहानस यांनी पंधराव्या वर्षी आपले शिक्षण पूर्ण केले. नंतर एका शाळेत शिकाऊ शिक्षक म्हणून त्यांनी कामाला सुरुवात केली. पाच वर्षे निरनिराळे अभ्यासक्रम पूर्ण करून प्राथमिक शिक्षकापासून मुख्य शिक्षकापर्यंत त्यांनी बढती मिळवली.
योहानस अभिजात भाषा शिकलेले नसल्याने नियमित विद्यार्थी म्हणून विद्यापीठात थेट प्रवेशास पात्र नव्हते. तरीही त्यांनी विद्यापीठात होणारी गणित, भौतिकी, खगोलशास्त्रावरची व्याख्यानं ऐकायला सुरुवात केली. त्या काळी लायडन विद्यापीठात एकाच वर्षात चार अभ्यासक्रम पूर्ण करायची सोय होती. डच सरकारने वरिष्ठ मध्यमवर्गातील मुलांसाठी नवीन माध्यमिक शाळांची सुरुवात केली. या शाळेत गणित आणि भौतिकीचे शिक्षक होण्यासाठी दोन वर्ष फावल्या वेळात त्यांनी अभ्यास केला. यामुळे डेवतर (Deventer) येथील शाळेत भौतिकीचा शिक्षक म्हणून त्यांनी नोकरीस सुरुवात केली. यानंतर योहानस यांनी लायडनपासून जवळच असलेल्या हेग विद्यापीठातील अभ्यासक्रम पूर्ण केला. दरम्यान विद्यापीठाचे नियम बदलले आणि भाषा शिकण्यासंबंधीचे नियम शिथिल करण्यात आले. त्याप्रमाणे त्यांनी भौतिकी आणि गणिताच्या परीक्षा उत्तीर्ण केल्या. त्यामुळे त्यांना पीएच्.डी. साठी अभ्यास करण्याची अनुमती मिळाली.
लायडन विद्यापीठात संशोधन सुरू करून योहानस यांनी प्रबंध सादर केला. त्यांच्या संशोधनाचा विषय होता एखाद्या पदार्थाच्या वायुरूप आणि द्रवरूप अवस्थांतील सातत्य (Continuity of Gaseous and Liquid States). त्यांचा मार्गदर्शक होता सुप्रसिद्ध डच भौतिक शास्त्रज्ञ पीटर रिक (Pieter Rijke). योहानस यांनी या संशोधनात मुख्यत: रेणुंचे आकारमान आणि त्यांच्यातील परस्पर बले यांचा विचार करून वायू समीकरणाची नव्याने मांडणी केली. हेच समीकरण वॅन दे वॉल्झचे समीकरण म्हणून प्रसिद्ध आहे. पुढे १९१० साली याच संशोधनासाठी योहानस यांना नोबेल पारितोषिक दिले गेले.
या संशोधनाच्या जोरावर योहानस यांची नव्याने सुरू झालेल्या ॲमस्टरडॅम नगरपालिकेच्या विद्यापीठात भौतिकीचा पहिले प्राध्यापक म्हणून नेमणूक झाली. येथे काम करत असताना रसायनशास्त्रज्ञ जेकॉबस वॅन्‌ट्‍ हॉफ (Jacobus van’t Hoff) आणि वनस्पतीशास्त्रज्ञ ह्युगो द राइस (Hugo de Vries) हे त्यांना सहकारी म्हणून लाभले. सेवानिवृत्त होईपर्यंत योहानस यांनी याच विद्यापीठात काम केले. एक योगायोग असा की योहानस यांचा मुलगा वॅन दे वॉल्झ (ज्युनियर) हा सुद्धा भौतिकीचा प्राध्यापक म्हणून याच विद्यापीठात काम करू लागला.
वायुविषयक गतिज सिद्धांताप्रमाणे आदर्श वायू समीकरण सिद्ध करताना रेणुंच्या बाबतीत वास्तवापासून खूपच दूर असलेली गृहितके मांडली आहेत. योहानस यांनी असे प्रतिपादन केले की रेणुंना अल्प का असेना पण शून्येतर आकारमान असते. शिवाय त्यांच्यातील परस्पर बले ही निश्चितच विचारात घेतली पाहिजेत. या प्रतिपादनानुसार त्यांनी जे समीकरण मांडले ते आता वॅन दे वॉल्झ समीकरण (van der Waal equation) म्हणून ओळखले जाते.
या संशोधन कार्यामध्ये योहानस यांच्यावर क्लेशियस रुडाल्फ (Rudolf Clausius) यांनी प्रकाशित केलेल्या शोधनिबंधाचा मोठाच प्रभाव होता. त्याचप्रमाणे योहानस यांना जेम्स क्लर्क मॅक्सवेल (James Clerk Maxwell), लुड्‌विग बोल्ट्‍झमान (Ludwig Boltzmann), विलार्ड गिब्ज (Willard Gibbs) यांसारख्या प्रस्थापित शास्त्रज्ञांच्या संशोधनाचा खूपच उपयोग झाला. मॅक्सवेल यांनी तर योहानस यांच्या संशोधनाचा नेचर या सुप्रसिद्ध नियतकालिकात गौरवपूर्ण उल्लेख केला. योहानस यांनी द्रायुच्या क्रांतिक तापमानाचे (critical temperature) स्पष्टीकरण दिले.
याचाच आधार घेऊन योहानस यांनी द्रायुंच्या संगत अवस्थांचा नियम (Law of Corresponding States) मांडला. द्रायुच्या एका विशिष्ट तापमानालाला क्रांतिक तापमानाने भागल्यास रूपांतरित तापमान (reduced temperature) मिळते. अशाच प्रकारे रूपांतरित दाब आणि रूपांतरित आकारमान यांच्या व्याख्या करता येतात. या संज्ञांच्या भाषेत योहानस यांनी द्रायुंसाठी नियम मांडला. वॅन दे वॉल्झच्या अवस्था समीकरणामधील a आणि b या द्रायुसापेक्ष संज्ञांऐवजी नवीन द्रायुनिरपेक्ष संज्ञा असल्याने हा नियम सर्व द्रायुंना लागू पडतो. या प्रतिपादनाचा उपयोग करूनच जेम्स देवार (James Dewar) यांनी हायड्रोजनचे द्रवीकरण केले. तसेच पुढे कॅमरलिंग ओनस यांनी (Kamerlingh Onnes) हीलियमचे द्रवीकरण साध्य केले.
योहानस यांनी मांडलेल्या अवस्था समीकरणाचा संबंध उष्मागतिकीच्या दुसऱ्या नियमाशी लावून गणिती स्वरूपातील मांडणी आलेखी प्रतिरूपात दर्शविणारा एक दीर्घ निबंध सादर केला.
लाप्लास (Laplace) यांनी केशिकत्वाचे स्पष्टीकरण स्थितिगतिशास्त्राच्या दृष्टिकोनातून दिले होते. योहानस यांनी प्रथमच याचे स्पष्टीकरण उष्मागतिकीच्या शब्दात द्यायचा प्रयत्न केला. तो त्याकाळी बराच विवादास्पद ठरला.
योहानस यांचे उष्मागतिकीच्या क्षेत्रातील काम एव्हढे मूलभूत आणि महत्त्वाचे आहे की या सौम्य स्वरूपाच्या आंतररेणु बलाला वॅन दे वॉल्झ बल असेच नांव पडले आहे. फ्लुरीन, आयोडिनसारख्या हॅलोजन्स किंवा निऑन, अर्‌गॉनसारख्या वायुंच्या रेणुंमधील आकर्षण बले जी लण्डन बले (London dispersion forces) म्हणून ओळखली जातात ती वास्तविक वॅन दे वॉल्झ बलेच आहेत.
योहानस यांना १९१० साली मिळालेल्या नोबेल पुरस्काराव्यतिरीक्त अनेक सन्मान मिळाले. केंब्रिज विद्यापीठाची सन्माननीय डॉक्टरेट, मॉस्कोची इम्पिरिअल सोसायटी, रॉयल आयरीश अकॅडमी, अमेरिकन फिलॉसॉफिकल सोसायटी, बर्लिनची रॉयल अकॅडमी ऑफ सायन्सेस इत्यादी संस्थांनी योहानस यांना सन्माननीय सदस्यत्व बहाल केले. नेदरलॅंड्‌सच्या रॉयल अकॅडमीचे सदस्य आणि नंतर संस्थेचे सचिवपदही त्यांनी भूषविले.
योहानस यांचे ॲमस्टरडॅम येथे निधन झाले. ज्या काळी पदार्थाच्या द्रव आणि वायु अवस्थांमधील संबंध स्पष्ट झालेला नव्हता त्याकाळी योहानस यांनी केलेल्या संशोधनाला खूप महत्त्व आहे. रेणुंसंबंधी बोलताना वापरले जाणारे वॅन दे वॉल्झ त्रिज्या, वॅन दे वॉल्झ आकारमान, वॅन दे वॉल्झ बले या संज्ञा याची साक्ष आहेत. अलिकडच्या काळात तर वॅन दे वॉल्झ हेटरोस्ट्रक्चर (van der Waal heterostructure), वॅन दे वॉल्झ पदार्थ (van der Waal materials) यातून वॅन दे वॉल्झ याचे मूलभूत संशोधनाचे मोठेपण दिसून येते.
संदर्भ :
समीक्षक : हेमचंद्र प्रधान
