Pierre - Gilles de Gennes (1932 - 2007)

Ông sinh ra ở Paris , cha là thầy thuốc, mẹ là y tá. Lúc lên 9 tuổi, cha mất, ông cùng mẹ về sống ở Barcelonnette thuộc vùng núi Alpes - de - Haute - Provence .

Năm 13 tuổi, ông được gửi đến Bristol để học tiếng Anh. Ở đây ông được bạn của mẹ dẫn đến chơi nhà của một giáo sư người Ý là Occhialini. Ông này say mê cho de Gennes xem các ảnh chụp đường đi của các hạt cơ bản, quan sát trong phòng tối, những hình chiếu lên từ cách xa 10 mét. Tuy chưa hiểu biết gì nhiều nhưng sau đó ông vẫn giữ lại nhiều ấn tượng về vật lý năng lượng cao.

De Gennes được đào tạo với chất lượng cao một cách rất bài bản. Ông vào trường Lycée Saint – Louis để chuẩn bị cho thi tuyển vào Đại học chất lượng cao (grandes écoles) theo học các lớp dự bị chủ yếu là Tóan, Vật lý, Sinh học. Năm 1951 ông thi đỗ vào Éocle Normale Superieure, ở đấy ông được học với 3 nhà vật lý danh tiếng. Yves Rocard, Alfred Kastler và Pierre Agrain. Năm 1953 ông tham dự Trường Vật lý lý thuyết mùa hè ở Houches, theo lời kể của ông thì “Buổi chiều, trước lò sưởi, chúng tôi gặp Shockley, một trong những người sáng tạo ra tranzito, ông kể về lịch sử [...] làm chúng tôi cười đùa vui vẻ [...]. Những sinh viên trẻ như chúng tôi hồi ấy đột ngột đối diện một người sáng lập ra khoa học hiện đại [...] mà không cần phải theo tổ chức, quy tắc nào như hiện nay người ta làm ra cả”. Ông tốt nghiệp Thạc sĩ vật lý năm 1955.

Ra trường ông làm việc với chức danh là kỹ sư nghiên cứu ở Ủy ban năng lượng nguyên tử CEA và năm 1957 ông bảo vệ luận án tiến sĩ với đề tài: “ Nghiên cứu về khuyếch tán từ các nơtron”.

Trong khoảng từ 1959 đến 1961 ông là kỹ sư của CEA sang làm việc ở Đại học California( Berkeley ) trong nhóm của Charles Kittel. Kittel đã nói với de Gennes là nên trao đổi các ý tưởng vật lý bằng ngôn ngữ dân dã, tránh sử dụng nhiều phương trình làm cho người ta hoảng sợ.

Từ năm 1961 ông là giáo sư ở Đại học Paris XI Orsay. Làm việc về siêu dẫn nhưng ông tự tuyên bố rằng mình là nhà lý thuyết của đôi tay, tức ồa nhà lý thuyết làm việc gần với các nhà thực nghiệm.

Đến năm 1967 ông chuyển sang một lĩnh vực đã làm cho ông trở nên nổi tiếng. Ông lập nên nhóm Tinh thể lỏng, ở đây tập hợp chuyên gia ở nhiều lĩnh vực: quang học, tinh thể học, từ học, lý thuyết…. thực sự là một nhóm đa ngành. Ông cổ vũ cho cách làm việc tập thể mà đến nay nhiều người khó có thể hình dung được: các bài báo công bố không phải theo tên các tác giả mà phải theo tên chung của cả nhóm. Các nhà lý thuyết thì phải dành ra một nửa thời gian để quan sát ở kính hiển vi hình ảnh lộn xộn của tinh thể lỏng nhằm bàn bạc về cách làm thí nghiệm để tìm hiểu.

Các nhà nghiên cứu hầu như sáng nào cũng cùng nhau và cùng với de Gennes trao đổi để tìm ra những hướng đột phá. Với kiến thức vật lý rất rộng, de Gennes thường vạch ra được những nét tương đồng giữa những cái có vẻ rất khác xa nhau. Thí dụ ông đã phát triển các quy luật về siêu dẫn nhưng lại ứng dụng được cho sự chuyển pha ở tinh thể lỏng.

Năm 1971 ông được bổ nhiệm về làm chủ nhiệm bộ môn Vật lý các chất đông đặc ở Collège de France, một trường đại học rất danh tiếng. Ông chuyển sang nghiên cứu vật lý polyme và khai sinh ra “Vật lý và hoá học chất mềm”. Trong gần 30 năm, cứ hàng năm de Gennes đi giảng ở nhiều nơi với các bài giảng thuộc các đề tài rất khác nhau; có thể kể làm ví dụ vài đề tài như chất keo, chất hạt, chất kết dính… Khi giảng về chuyển pha chẳng hạn, de Gennes phát hiện ra sự tương tự giữa các cấu trúc chuỗi của polyme với cách sắp xếp thẳng hàng của các mômen từ. Ông đưa ra lý thuyết “n = 0” cho phép ứng dụng lý thuyết chuyển pha vào lĩnh vực polyme và tổng hợp các công trình nghiên cứu về từ, siêu dẫn tinh thể lỏng polyme, sự ướt…. đã đưa de Gennes đoạt giải Nobel vật lý năm 1991. Thậm chí một vài thành viên của Viện hàn làm Khoa học Hoàng gia Thuỵ Điển còn ca tụng de Gennes là “Issac Newton ở thời đại chúng ta”.

De Gennes được xem là một chiến sĩ của đa ngành, một người rất nhạy cảm với những ứng dụng vào công nghiệp (đáng lý là trong những năm 1980 nhóm nghiên cứu của ông đi đầu về tinh thể lỏng nhưng do lúng túng về bằng sáng chế và hợp đồng với công nghiệp nên người Nhật đã vượt lên Pháp về chế tạo màn hinh tinh thể lỏng.).

Ở cương vị giám đốc trường cao học về Vật lý và Hoá công nghiệp ở thành phố Paris, chức vụ ông giữ hơn 25 năm, ông làm việc theo nhiều hướng và ông như là chất tiền tố cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu và giảng dạy, mở cửa nhà trường đón nhận các ngành sinh học, hoá lý….

Người ta còn gọi de Gennes là một nhà nghiên cứu “thị giác”. Ông luôn luôn nghĩ cách dùng sơ đồ, hình vẽ để diễn đạt. Thời gian rỗi, ông cũng tranh thủ làm hoạ sĩ. Ông có một cách viết khoa học đặc biệt, nổi tiếng về diễn đạt hay chữ viết đẹp và chọn từ chính xác. Ở nơi làm việc của ông có rất nhiều bảng đen treo gần như kín tường và ông viết vẽ ngay trên đó. Ở các hội nghị, ông không dùng máy chiếu, giấy trong có in hình vẽ sẵn để chiếu mà trực tiếp vẽ tay, ai cũng thán phục ông về tài “nắm ngay lấy bản chất của vấn đề, tách riêng ra được các hiệu ứng quan trọng”. Về ngôn ngữ Pháp cũng như Anh, ông luôn giữ gìn sự trong sáng. Bên cạnh những hoạt động nghiên cứu ở trình độ cao, de Gennes đã dành thời gian đáng kể cho hoạt động đào tạo, tiếp xúc với học sinh nhiều trường trung học, truyền cho giới trẻ lòng đam mê khoa học. Sau khi đoạt giải Nobel từ 1992 đến 1996 ông đã đến tận 200 trường trung học ở Pháp gặp gỡ nói chuyện với học sinh. Ông là người chống lại cách nói theo ngôn ngữ hàn lâm, trong các cuộc hội thảo, những câu hỏi quá trừu tượng thuần tuý toán học thì ông từ chối trả lời. Ông mạnh dạn phê phán các trường, các viện chỉ quan tâm đến lý thuyết, khuyến cáo các giáo sư ở đại học quốc gia nên đến thực tập ở các xí nghiệp.

Ông là người luôn chống lại sự lãng phí của công. Năm 2006 ông tuyên bố phản đối quyết định xây dựng chương trình hạt nhân ITER, nhấn mạnh rằng “trước khi xây dựng lò phản ứng hoá học 5 tấn thì trước đó phải hoàn toàn hiểu, nắm chắc được lò phản ứng 500 lít”. Ông là người tham gia nhiều hoạt động xã hội nhân văn, đã đề xuất nhiều cuộc thảo luận rất sôi nổi như “Vật lý và y học”, “Những nhà sáng chế”… Ông đã thu hút nhiều thế hệ trẻ theo đuổi Vật lý và đóng vai trò tích cực để hình thành OREAL, giải thưởng của UNESCO về phụ nữ trong khoa học.

Ông cũng chứng tỏ là người hóm hỉnh khi năm 1997 ông cùng một nhà khoa học được giải Nobel khác là Georges Charpak đóng vai người giao quặng urani trong phim “ Những cây cọ của M. Schutz” đạo diễn Claude Pinoteau.

Đối với Việt Nam, ông là người rất yêu mến đất nước anh hùng trong chiến đấu này và nhiều lần tỏ ý muốn sang Việt Nam , gặp gỡ những nhà vật lý trẻ. Năm 2005 những người công tác Vật lý ở Việt Nam cùng với nhiều sinh viên, học sinh Việt Nam yêu Vật lý đang chờ đón de Gennes sang thăm Việt Nam, dự hội nghị Vật lý ở Hà Nội thì đến phút chót nhận được điện là vì ốm bất thường ngay trước khi ra sân bay nên de Gennes chưa sang Việt Nam được.

Chúng ta sẽ không bao giờ được đón tiếp de Gennes ở Việt Namnữa nhưng luôn luôn ngưỡng mộ nhà vật lý người Pháp rất tài năng, tuy ở xa nhưng rất gần gũi với nhiều thế hệ Vật lý ở Việt Nam .

Để giúp bạn đọc Vật lý ngày nay thấy được một phần công lao của de Gennes đối với khoa học chúng tôi xin tóm lược bài diễn văn giới thiệu giải Nobel Vật lý năm 1991do giáo sư Ingvar Lindgren Viện Hàn lâm Khoa học Thuỵ Điển đọc ngày 10 - 12 - 1991.

Kính thưa Nhà vua, thưa quý bà, quý ông!

Năm nay giải Nobel Vật lý được trao tặng cho Perre - Gilles de Gennes, ở Collège de France, Paris vì những công trình nghiên cứu của ông về tinh thể lỏng và polyme. De Gennes cho thấy rằng các mô hình toán học đã phát triển để nghiên cứu những hệ đơn giản có thể áp dụng cho những hệ phức tạp. De Gennes đã phát hiện tương quan giữa các lĩnh vực vật lý có vẻ như xa lạ với nhau, có vẻ không liên hệ gì với nhau. Ông đã tìm thấy ở đây có những gạch nối mà trước đó không ai nhìn thấy.

Tinh thể lỏng và polyme có thể xem như ở trạng thái trung gian giữa trật tự và không trật tự. Một tinh thể đơn giản như muối ăn, là thí dụ về trật tự gần như hoàn chỉnh: các nguyên tử hay ion của chúng nằm ở những vị trí rất chính xác đối với nhau. Một chất lỏng thông thường là ví dụ ngược lại, hoàn toàn không trật tự: các nguyên tử hay ion của chúng có vẻ như là chuyển động the cách không có quy luật gì cả. Hai thí dụ nêu trên cho thấy 2 thái cực của trật tự - không trật tự. Trong tự nhiên, có những dạng trật tự nhưng ít cực đoan hơn, thí dụ ở tinh thể lỏng. Có thể có trật tự theo một chiều và hoàn toàn không trật tự theo chiều kia. De Gennes đã tổng quát hoá được cách mô tả trật tự đối với một chất kiểu như vậy và có thể thấy được những điều tương tự như đối với vật liệu từ các vật liệu siêu dẫn.

Chất đặc biệt mà bây giờ ta gọi là tinh thể lỏng là do nhà thực vật người Úc Fredrich Reinitzer phát hiện cách đây gần trăm năm. Khi nghiên cứu thực vật, ông tìm thấy rằng chất liên quan đến cholesterol có hai điểm nóng chảy tách biệt. Ở nhiệt độ thấp chất này lỏng nhưng không cho ánh sáng đi qua, khi ở nhiệt độ cao thì trở thành trong suốt. Trước đây, các tính chất tương tự cũng được tìm thấy ở stearin. Nhà vật lý người Đức Otto Lehmann tìm thấy rằng chất này hoàn toàn như nhau giữa hai nhiệt độ đó, nó có những tính chất đặc trưng của chất lỏng cũng như là của tinh thể. Vì vậy nó có tên là “tinh thể lỏng”.

Tất cả chúng ta đều đã thấy tinh thể lỏng ở phần hiển thị của đồng hồ hiện số và máy tính bỏ túi. Cũng rất giống như vậy, nay mai chúng ta sẽ thấy chúng trên màn hình của tivi. Việc ứng dụng theo kiểu này là do một số tính chất quang của tinh thể lỏng dễ dàng bị thay đổi khi có điện trường tác dụng.

Đã lâu người ta biết rằng tinh thể lỏng tán xạ ánh sáng theo một cách đặc biệt nhưng những cách giải thích ban đầu đều không thành công. De Gennes đã cắt nghĩa được theo cách riêng, đó là do các phân tử của tinh thể lỏng sắp xếp có trật tự. Một trong những pha của tinh thể lỏng có tên là nematiccó thể đem so sánh với nam châm sắt từ; ở đây các nguyên tử bản thân chúng tương tự như một nam châm nhỏ, chúng sắp xếp trật tự theo cách tương tự như ở nam châm ở mỗi nhiệt độ có một cách trật tự và điều này giải thích những tính chất quang học đặc biệt của chúng.

Một lĩnh vực rất rộng mà de Gennes hoạt động rất tích cực là vật lý polyme. Polyme gồm có rất nhiều đoạn phân tử ngắn gọi là monôme, chúng liên kết với nhau tạo ra một chuỗi dài hoặc một dạng khác nào đó. Các phân tử này có thể hình thành theo rất nhiêu cách, không thể kể xiết, làm cho vật liệu polyme có những tính chất hoá, lý rất khác nhau. Chúng ta đã rất quen với những ứng dụng, từ túi chất dẻo dẫn đến nhiều bộ phận trong xe ôtô, máy bay.

Cũng trong vật liệu này, de Gennes đã tìm thấy hiện tượng tới hạn xuất hiện như ở vật liệu từ hay vật liệu siêu dẫn. Thí dụ kích thước của polyme trong dung dịch tăng lên theo số mũ nào đó của manome, vể toán học tương tự như là tính chất gần nhiệt độ tới hạn của nam châm. Điều này dẫn đến phát biểu của de Gennes về các quy luật kích cỡ, từ đó bằng các quy luật đơn giản có thể tìm ra mối liên hệ giữa các tính chất khác nhau của polyme. Theo cách này có thể đoán nhận trước được những tính chất chưa biết, những đoán nhận này sau đó trong nhiều trường hợp đã có thể khẳng định bằng thực nghiệm. Phần lớn tiến bộ trong khoa học thường phải là do sự chuyển giao tri thức từ môn này sang môn khác. Chỉ có một số ít người có hiểu biết sâu và đủ tầm bao quát mới tiến hành được sự chuyển giao đó. De Gennes đúng là một trong những người làm được như vậy.

Thưa giáo sư de Gennes

Ngài được trao giải Nobel Vật lý năm 1991 do những cống hiến kiệt xuất trong kiến thức về tinh thể lỏng và polyme. Tôi rất vinh dự xin chuyển đến ngài lời chúc mừng của Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia và bây giờ xin ngài nhận giải này từ tay Đức Vua.