Những thiên tài của thế kỷ 21

Công thức của Einstein đã đem đến cho nhân loại bom nguyên tử và hệ thống định vị toàn cầu, nhưng bản thân nhà thiên tài chỉ tạo ra công thức, đem sáng kiến vào thế giới và mở rộng tầm nhìn. Tấm gương của Einstein đưa ra những chỉ dẫn làm cách nào để con người trở thành thiên tài. Quan trọng nhất, là phải có một nhà lý thuyết với tầm nhìn xa - cũng giống như Charles Darwin, cha đẻ của thuyết tiến hóa, nhà thiên tài vĩ đại của thế kỷ 19. Darwin đã làm một chuyến du hành nghiên cứu vòng quanh thế giới, sau đó về sống ở miền nam nước Anh và phát triển suy tưởng của ông về thành sự hình thành của các loài. Những khối tư tưởng của Einstein và Darwin đã làm thay đổi tư tưởng toàn cầu.

Từ “bức tường hiểu biết”, những thiên tài như Einstein lấy ra một vài viên gạch, quan sát kỹ bản thiết kế rồi bắt tay vào xây dựng một tòa nhà mới. Khi những thiên tài đã đặt nền móng thì ngày càng có nhiều thợ xây đến và cùng xây căn nhà mới. Khoa học bước sang một hướng mới. Thiên tài của nhân loại đưa ra những viễn cảnh. Họ hiểu biết chuyên môn và tiếp xúc thoải mái với đồng nghiệp. Nhưng đáng chú ý là họ không thuộc vào "dòng chảy chính". Phần lớn họ chưa đầy 30 tuổi và thậm chí còn thích thú khi đi ngược lại với những quan điểm đã được thiết lập.

1. Eric Drexler - người sáng lập của thế giới nano

Nano nghĩa là gì? Máy nano được cấu tạo từ những bộ phận chỉ lớn khoảng vài nano mét (nm). 1nm = 10 ^-9mét. Trên khoảng cách vô cùng nhỏ bé này chứa vừa đủ bốn nguyên tử. Giả sử mỗi con cá chỉ lớn 1nm thì tất cả cá trong đại dương có thể cùng bơi trong một giọt nước.

Eric Drexler sinh năm 1955 ở California và học ở Học viện kỹ thuật Massachusetts, Mỹ. Năm 1986 ông cùng vợ Christine Peterson thành lập viện Foresight và cống hiến những sáng kiến về nano.

Eric Drexler là phiên bản của một thiên tài viễn ảnh. Từ lâu ông không còn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm nữa. Thay vào đó, ông đã tạo nên một ngành hoàn toàn mới của khoa học. Trong những năm đầu của thập kỷ 80, Drexler đã cho đăng nhiều đề tài trên những tạp chí chuyên môn và năm 1986 là cuốn sách phổ biến rộng rãi “Engines of Creation” (Máy sáng tạo).

Đó là giờ khai sinh của ngành công nghệ nano. Ngày nay “nano” là một từ phổ biến, nhưng lúc Drexler bắt đầu nói về nó thì thế giới nano hãy còn là một vệt trắng trên bản đồ tri thức.

Ý tưởng của ông nghe có vẻ như hoàn toàn không tưởng: “Chúng ta sẽ sử dụng nguyên tử và phân tử như là Bits và Bytes trong máy vi tính. Người ta sẽ có thể lắp ráp những nguyên tử một cách tin tưởng và nhanh thành những kiểu mẫu mới. Chế tạo máy từ những nguyên tử đơn chiếc? Trong thập kỷ 80 thì điều đó giống như là sự thật về đĩa bay.

Tham vọng của Drexler còn đi xa hơn: Ông mơ đến những chiếc máy phân tử như là máy vạn năng, được gọi là Assembler: đó là những chiếc máy nano, có thể chế tạo được bất cứ vật gì và tái tạo chính chúng. Assembler có thể được lắp vào những chiếc máy giống như máy in. “Những hộp mực in” kiểu mới sẽ cung cấp cho “máy in” những nguyên tử của từng nguyên tố. Và như vậy, sẽ không có giới hạn đối với Assembler. Người ta có thể ra lệnh cho chúng sản xuất điện thoại di động theo bản thiết kế mới, chúng có thể chế tạo một chiếc xe hơi hay là cả một con bò.... 

Sau khi Drexler đưa vào thế giới những ý tưởng của mình, ngày càng có nhiều nhà nhiên cứu tham gia vào chuyên ngành mới của công nghệ nano. Năm 1986, gần như cùng lúc với quyển sách của Drexler, nhà vật lý người Đức Gerd Binning đã phát minh kính hiển vi lực nguyên tử, không những có thể “nhìn thấy” từng nguyên tử mà còn chuyển động được cả chúng nữa. Nhờ đó đã tạo ra được bước đi đầu tiên vào thế giới nano. Ngày nay “nano” đã khắc vào cuộc sống hàng ngày của chúng taCông nghệ này ẩn trong những ổ cứng của máy vi tính và kem chống nắng.

Chỉ có Assembler là vẫn chưa biết khi nào mới có. Tối thiểu thì những động cơ thích hợp đã có, được chế tạo bởi nhà công nghệ sinh học Carlo Montemagno. Trong cái máy của ông, những phân tử protein làm chuyển động một cánh quạt tí hon bằng Nickel. Một sáng chế mà nếu không có tấm gương của Drexler thì Montemagno có lẽ không bao giờ thực hiện được.

Tất nhiên, không phải tất cả các viễn ảnh đều thực hiện được. Ai làm việc với các nguyên tử đều đụng phải các lực vô hình trong thế giới khổng lồ của chúng ta. Và vì thiên nhiên vẫn thường tạo ra nhiều vấn đề rắc rối trong tế bào cơ thể, nên bước tiếp theo của công nghệ nano sẽ phải là hòa nhập với công nghệ sinh học. Drexler nhìn xa rằng “trong 30 năm nữa, công nghệ sinh học sẽ tạo ra những bước tiến khổng lồ. Bằng sự phối hợp với kỹ thuật nano, sẽ có thể điều trị bệnh trong từng tế bào. Tuổi thọ của chúng ta sẽ tăng không lường được”.

2. Lisa Randall - Người giải thích lực hấp dẫn

Lisa Randall sinh năm 1962 và lớn lên ở New York. Sau khi tốt nghiệp Đại học Harvard bà được nhận ghế giảng dạy tại Đại học Princeton và Học viện kỹ thuật Massachusets. Bà là người phụ nữ đầu tiên trong vị trí này tại những trường đại học danh tiếng trên. Ngày nay bà lại giảng dạy ở Đại học Harvard. Randall sống độc thân và không có con.

Phạm vi nghiên cứu của bà gọi là “lý thuyết vật lý năng lượng cao”. Trong vật lý có một thứ được gọi là mô hình tiêu chuẩn, dùng để mô tả các hạt của vật chất và các lực tự nhiên cơ bản. Những nhà khoa học như Randall muốn tìm hiểu vì sao vật chất và các lực lại có nét đặc trưng như hiện nay.

Thỉnh thoảng Lisa Randall lại có vấn đề với vật lý, trước hết là với lực hút trái đất: “Lẽ ra điều đó không thể đơn giản xảy ra được”, bà nói về cú ngã khi trèo núi. “Lộ trình thì đơn giản và tôi được cột dây cẩn thận”. Thế nhưng bà vẫn rớt xuống và bị bể gót chân. Trong bệnh viện bà đã viết cuốn sách “Những vũ trụ ẩn mình”. Theo tờ New York Times thì đó là một trong những cuốn sách quan trọng nhất trong năm. Randall đã giải quyết được nhiều điều bí ẩn xung quanh một trong những hiện tượng phức tạp nhất của tự nhiên: lực hút trái đất hay là lực hấp dẫn.

Có phải vũ trụ của chúng ta lơ lửng trong không gian 5 chiều?

Lisa Randall đã trình bày một lý thuyết có thể trả lời được những câu hỏi của vật lý.

Điều làm cho các nhà vật lý lâu nay đau đầu: Lực hấp dẫn yếu hơn những lực cơ bản khác rất nhiều. Nó có thể làm gãy một bàn chân, thế nhưng một thỏi nam châm, khi hút một cái đinh trên bàn, đã thắng cả lực hút trái đất..

“Nhưng điều đó đã chỉ ra rằng, người ta có thể giải thích lực hấp dẫn hoàn toàn mới, nếu người ta cho rằng, có nhiều hơn 3 chiều không gian”, Randall nói.

Đối với hình ảnh vũ trụ của bà thì cần tới 5 chiều không gian. Theo bà, Vũ trụ của chúng tatương tự như một lá cờ hoặc một cái màng 3 chiều, dao động tự do trong một không gian vô tận, có những chiều đặc biệt cho cái không gian đó. Gần ngay bên cạnh có một Vũ trụ song songnhư là cái màng thứ hai. Cả hai đều không liên kết với nhau, chỉ có lực hấp dẫn có thể từ Thế giới song song "nhỏ giọt" vào thế giới của chúng ta. Trong Vũ Trụ song song thì lực hấp dẫn cũng mạnh như tất cả các lực tự nhiên cơ bản khác. Ở thế giới chúng ta nó yếu hơn, bởi vì nó đến từ bên ngoài. Nó có lẽ là một lực hơn cả lực ngoài trái đất, có lẽ nó là lực ngoại vũ trụ.

Lý thuyết này mang tính cách mạng đến nỗi, nó đã làm cho Randall trở thành một ngôi sao trong ngành vật lý.Trong 5 năm qua những công trình của Randall đã được các đồng nghiệp của bà trích dẫn hơn 10.000 lần trong những đề tài của họ. Và mặc dù lý thuyết của Randall có nhiều điều chưa được chứng minh, nhưng nó vẫn mang những chuỗi tư tưởng rất lôgic, và đem đến cho các nhà thực hành trong phòng thí nghiệm hàng năm trời làm việc.

Những nhà lý thuyết khác cũng dựa theo lý thuyết của Randall và xây lên những tòa nhà tư tưởng mới.

Một nhóm những nhà nghiên cứu từ Mỹ và Anh đã đặt ra câu hỏi, điều gì xảy ra nếu các màng chạm nhau? Họ phát hiện ra trong công thức của Randall một câu trả lời khả dĩ: Sự va chạm gây ra vụ nổ nguyên thủy và từ đó đã tạo ra sự khởi đầu cho tất cả những gì đang tồn tại trong vũ trụ của chúng ta ngày nay.

“Khi chúng tôi tính toán điều gì đã xảy ra ở một vụ va chạm như thế, chúng tôi đã đi đến những kết quả trùng hợp khá chính xác với những dữ liệu của vụ nổ Big Bang”, ông Burt Ovrut ở Đại học Pennsylvania nói. “Nhiệt độ, tốc độ lan tỏa, sự hình thành của vật chất, tất cả dường như là khớp với nhau”. Như thế Randall đã cung cấp tiền đề để giải thích nguồn gốc vũ trụ của chúng ta. Trong khi đó Randall cũng đã trở thành một đại diện quan trọng nhất trong ngành khoa học của bà, bà viết những quyển sách bán chạy nhất và xuất hiện trên truyền hình.

3. Craig Venter - Người giải mã bộ gene của đại dương

Craig Venter sinh năm 1946 ở Salt Lake City, Mỹ. Ông tham gia Hải quân và là lính quân y phục vụ tại Việt Nam. Venter đã nghiên cứu sinh hoá, tâm lý và dược phẩm. Sau đó ông làm việc cho một viện nghiên cứu sức khỏe quốc gia. Tại đây ông đã phát triển ra một tiến trình mang tính cách mạng để giải mã gene. Với sự hiểu biết này ông đã tự lập công ty riêng. Ngày nay mục tiêu của ông là sự sống nhân tạo.

Với phân tử ADN, Craig Venter đã tạo ra bước đột phá mũi nhọn của việc nghiên cứu sinh học. Ông đã giải mã bộ gene của người và muốn sử dụng những kiến thức này để tạo ra những loại thuốc hoàn toàn mới.

“Ngày nay, một đứa trẻ với sự giúp đỡ của những dụng cụ hiện đại nhất có thể phát hiện trong 1 ly nước biển nhiều gene và loài hơn cả phần còn lại của thế giới trong những thập kỷ qua”. Craig Venter nói, và trong câu nói đó là nền tảng cho tầm nhìn tương lai của ông. Với chiếc thuyền buồm “Sorcerer 2” ông đã đi vòng quanh thế giới để lấy những mẫu nước. Ông đưa các mẫu vật qua những cỗ máy phân tích khổng lồ ở viện nghiên cứu của mình. Nhiệm vụ của những cỗ máy đó là: tìm kiếm gene chưa được biết đến. Ông đã tập hợp được 1,2 triệu gene. Kết luận của Venter: “99% sinh vật sống ở biển vẫn chưa được phát hiện”. Phần lớn chúng có thể là những đơn bào, nhưng những thông tin về gene có thể làm chúng trở thành kho vàng.

Venter ước mơ tạo ra cuộc sống nhân tạo. Bước đầu tiên, ông tạo ra một ngân hàng dữ liệu gene khổng lồ: Bộ gene của đại dương. Venter không định sáng tạo ra chiếc xe hoàn toàn mới. Thay vào đó, ông muốn lắp đặt một động cơ mới vào một khung xe cũ. Cái khung xe đó là một vi khuẩn sơ cấp. Nó đem lại cho sinh vật của Craig vỏ bọc. Khi ông giết chết gene tự nhiên của nó, ông sẽ sử dụng đến ngân hàng dữ liệu của mình và lắp ghép một bộ gene hoàn toàn mới trên máy vi tính từ những gene riêng lẻ. Chất liệu sự sống mới này sẽ được đặt vào vỏ vi khuẩn. Kết quả là một sinh vật hoàn toàn mới.

“Khi chúng tôi có một sinh vật tổng hợp với những gene tối thiểu, chúng tôi có thể tạo những gene mới và quy định thật cụ thể, các gene đó thay đổi sinh vật của chúng tôi như thế nào”. Giả sử Venter có một công cụ nghiên cứu màu nhiệm mới nào đó, có lẽ ông sẽ đưa mình lên một bậc ngang với thượng đế. “Mục tiêu của tôi là cứu hành tinh”, Craig Venter nói đầy tham vọng. Nếu sinh vật của Venter lúc nào đó mà sống được, nó sẽ phải học, sản xuất những nhiên liệu mới, chế tạo ra các dược phẩm hoặc là tiêu diệt khí thải gây ra hiệu ứng nhà kính.

Nguồn: Bản tin Đo lường, số 9, tháng 7/2007, tr 36