Vật lý hiện đại: Lựa chọn nào cho Việt Nam

Một số ý kiến dưới đây nhằm khơi mào cho một cuộc thảo luận trong giới khoa học về chủ đề này.

Một vài nhận xét chung

Vật lý là kết quả của một cuộc đối thoại liên tục giữa một bên là lý thuyết và một bên là thực nghiệm và quan sát. Chúng thúc đẩy nhau, sự tiến bộ của lĩnh vực này có được nhờ thành tựu của lĩnh vực kia. Căn bệnh chung của những nước đang phát triển là làm ngơ thực tế này để rồi dạy sinh viên rằng nếu thông minh thì nên trở thành nhà lý thuyết, còn không thì trở thành nhà thực nghiệm. Mười lăm năm làm việc gần gũi với sinh viên Việt Nam đã cho tôi thấy, Việt Nam không phải ngoại lệ. Đây là lối tư duy sai lầm, không phải vì nó dẫn tới những lựa chọn sai – thật may mắn vì lựa chọn lý thuyết hay thực nghiệm thực ra không phải là vấn đề quan trọng – mà vì nó tiêm nhiễm vào trí não các thế hệ sinh viên trẻ một quan niệm sai lệch về bản chất của vật lý.

Chúng ta phải tránh đào tạo sinh viên, ở cả trong và ngoài nước, trong những lĩnh vực mà ta không có được sự hỗ trợ thỏa đáng. Nói cách khác: chúng ta phải hỗ trợ thỏa đáng những lĩnh vực chúng ta chọn để đào tạo sinh viên. Không làm thế là vô trách nhiệm: gây lãng phí kỹ năng và tài năng của họ. Hỗ trợ thỏa đáng nghĩa là tập trung nguồn lực hỗ trợ một cách chọn lọc cho những nhóm nghiên cứu đã phát triển qua trạng thái tới hạn làm nghiên cứu một cách thực chất và cung cấp cho họ phương tiện để cạnh tranh trên đấu trường quốc tế. Tuy nhiên, coi trọng các nhóm tập thể nghiên cứu không có nghĩa là coi nhẹ thành tựu cá nhân (Giải thưởng Tạ Quang Bửu mới đây là sự ghi nhận cho những thành công cá nhân). Song không thể ảo tưởng rằng một chính sách khoa học có thể giúp tạo ra những cá nhân xuất sắc mà chỉ có thể giúp họ phát huy hết tài năng của mình.

Vậy lấy tiêu chí nào để lựa chọn tài trợ cho các nhóm nghiên cứu? Là nhà vật lý, chúng ta phải biết đánh giá khả năng thành công của các lĩnh vực nghiên cứu để chọn ra những lĩnh vực trong giai đoạn ngắn hạn hợp lý có thể mang lại kết quả khoa học mới ở biên giới của tri thức hiện thời. Tuy nhiên, vật lý là một ngành không ngừng phát triển, những lĩnh vực chiếm vị trí hàng đầu cách đây mấy thập niên thì nay có thể không còn mấy ai quan tâm. Vì vậy, một tiêu chí thực tế hơn khi xét chọn tài trợ là ưu tiên cho những nhóm nghiên cứu thể hiện được năng lực và động lực của mình, và có tiềm năng gặt hái thành công khi xuất hiện trên trường quốc tế. Một tiêu chí quan trọng khác trong quyết định lựa chọn này dựa trên sự đánh giá mang tính thực tế về các điều kiện cần thiết để một nhóm nghiên cứu có thể phát triển lâu dài, như nguồn tài chính và nhân lực, cơ hội đào tạo mà lĩnh vực có thể đem đến, trong mối tổng hòa với nhu cầu của đất nước trong nghiên cứu ứng dụng, nghiên cứu phát triển và phát triển công nghiệp.

Tổng nguồn lực cần cho đầu tư vào vật lý thực nghiệm ở mỗi ngành là điều đáng bàn. Chúng là bộ phận cấu thành không thể thiếu của cái người ta gọi là khoa học lớn, đòi hỏi những thiết bị đắt đỏ được vận hành và bảo trì ở quy mô quốc tế. Để hỗ trợ vật lý thực nghiệm, trước tiên cần giúp đội ngũ các nhà nghiên cứu thực nghiệm có thể được sử dụng những cơ sở vật chất quốc tế quan trọng mà Việt Nam không đủ điều kiện trang bị (như Máy gia tốc LHC, Hệ thống kính thiên văn vô tuyến VLA, Viện nghiên cứu RIKEN, v.v.). Ngoài ra cần có những dụng cụ rẻ và đơn giản trong nước hữu ích trong việc đào tạo (như kính thiên văn vô tuyến nhỏ, thiết bị phân tích bức xạ và quang phổ, máy dò tia vũ trụ, v.v.), tuy nhiên nguồn lực dành cho những thiết bị như thế là có thể và chỉ nên giữ ở mức tối thiểu. Chúng ta cần đầu tư cho chất xám, chứ không phải thiết bị. Việc mua những thiết bị đắt đỏ không nên chỉ dựa theo chỉ đạo từ trên xuống, mà nên căn cứ vào những đề nghị cấp thiết, hợp lý do bên dưới đề xuất lên.

Đối với cả Vật lý lý thuyết lẫn Vật lý thực nghiệm, các nhà khoa học phải được tạo điều kiện thuận lợi để có nhiều cơ hội sử dụng các phương tiện tính toán. Mặt khác, các phương tiện này cũng không nhất thiết phải được mua về đặt ở trong nước. Hiện nay có rất nhiều cơ hội sử dụng mạng lưới điện toán và xử lý dữ liệu lớn được quản lý ở phạm vi quốc tế.

Vật lý hạt nhân

Lý thuyết cấu trúc hạt nhân có các công cụ của nó (trường trung bình Hartree-Fock-Bogolioubov và giả hạt) từ đầu thập niên 1960, và lý thuyết của nó (thuyết sắc động lực học lượng tử QCD) đã ra đời từ cuối thập niên 1970. Tuy nhiên vật lý hạt nhân vẫn có vị trí hàng đầu trong khoa học hiện đại vì ít nhất ba nguyên nhân: thứ nhất là vai trò trung tâm của vật lý hạt nhân trong vật lý thiên văn hiện đại, đặc biệt trong diễn giải những suy sụp siêu tân tinh. Nguyên nhân thứ hai là sự hồi sinh của nghiên cứu thực nghiệm cấu trúc hạt nhân với việc có thể tạo ra các tia phóng xạ giúp tiếp cận nghiên cứu hạt nhân không bền. Nguyên nhân thứ ba, có thể là quan trọng nhất, là nhu cầu đào tạo những nhà vật lý hạt nhân trong một thế giới mà ứng dụng của vật lý hạt nhân có mặt ở khắp mọi nơi, từ công nghiệp tới y học và sinh học, từ khoa học vật liệu tới ứng dụng quân sự và sản xuất năng lượng.

Lĩnh vực cuối cùng là đặc biệt quan trọng đối với Việt Nam khi chúng ta đang nỗ lực xây dựng Nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận trong khuôn khổ thỏa thuận đã ký với Nga và Nhật Bản. Như chúng ta đã biết, một số nhà khoa học uy tín của Việt Nam có kinh nghiệm từ lò phản ứng Đà Lạt đã nhận định rằng chúng ta chưa chuẩn bị tốt cho việc này và giờ đây qua mười lăm năm, thực tế là chúng ta vẫn chưa thể đào tạo được một đội ngũ kỹ sư và nhà khoa học cần thiết cho nhiệm vụ đặt ra. Dự án vì thế đã phải trì hoãn sáu năm, sẽ tốn kém biết bao tiền của vì sự trì hoãn này. Chúng ta, với tư cách là những nhà khoa học, phải cảm thấy có trách nhiệm với thành công của dự án. Nếu tới một ngày nào đó, Chính phủ và nhân dân nhận ra Việt Nam đang mất quyền độc lập về năng lượng, hoặc có một vụ tai nạn hạt nhân nghiêm trọng xảy ra, người ta có quyền quay sang phê phán chúng ta [những nhà khoa học] vì đã không ngăn chặn nó khi còn có thể. Vì vậy, đã đến lúc chúng ta góp ý để Chính phủ ý thức được nhu cầu cấp bách phải thay đổi phương thức tiếp cận [đối với các dự án điện hạt nhân].

Vật lý hạt cơ bản

Chúng ta vẫn đang vui mừng với phát hiện hạt Higgs hai năm trước đây. Đó là phần thưởng chiến thắng của gần ba mươi năm nỗ lực tìm kiếm mảnh ghép còn thiếu của Mô hình Chuẩn. Tuy nhiên, một kịch bản đáng sợ đang đe dọa chúng ta mà chúng ta đều mong nó không trở thành hiện thực: không một phát hiện quan trọng nào khác có thể được thực hiện tại LHC. Tới giờ đã hơn ba thập niên, vật lý hạt cơ bản thực nghiệm luôn khẳng định những dự đoán của Mô hình Chuẩn với độ chính xác cao hơn mà không tìm thấy dấu hiệu của vật lý bên ngoài nó. Đặc biệt, không có bằng chứng nào được tìm thấy về sự tồn tại của những hạt siêu đối xứng tương ứng với những hạt đã biết bất kể vẻ đẹp tuyệt vời và sức hấp dẫn của siêu đối xứng. Tương lai của vật lý hạt cơ bản thực nghiệm sẽ thật ảm đạm, bởi thiếu những đối số gợi nên thang năng lượng cho những khám phá mới trong tương lai (ngoài thang GUT/ Planck), nếu không có dấu hiệu nào của vật lý mới có thể được hé lộ qua LHC. Điều này không chừng sẽ khiến người ta còn rất ít cơ sở để xây dựng những máy gia tốc (tuyến tính) mới, không như trước đây các máy gia tốc LEP và LHC, đều nhận được sự ủng hộ mạnh mẽ khi mới được đề xuất xây dựng.

Để Việt Nam có thể đóng góp hiệu quả cho vật lý hạt cơ bản thực nghiệm, cần phải xây dựng một đội ngũ có chuyên môn phù hợp. Hiện nay do thiếu sự đầu tư hỗ trợ thỏa đáng nên điều này còn khá xa vời. Đã đến lúc quyết định xem liệu chúng ta có thực sự muốn phát triển ngành vật lý hạt cơ bản thực nghiệm trong nước. Nếu muốn, chúng ta nên có sự đầu tư hỗ trợ đầy đủ. Nếu không, chúng ta nên ngừng gửi sinh viên ra nước ngoài đào tạo trong một lĩnh vực không có tương lai ở Việt Nam.

Vật lý thiên văn

Cho tới thời điểm này, vật lý thiên văn là lĩnh vực năng động nhất trong ba lĩnh vực. Cách đây ba thập kỷ, nhiều nhà vật lý thiên văn còn không tin vào hố đen! Ngày nay chúng ta biết rằng hầu hết mỗi thiên hà lớn đều có một hố đen ở tâm. Nghiên cứu chính xác cao về Nền Vi ba Vũ trụ quan sát được vũ trụ ở thời điểm chỉ nửa triệu năm sau vụ nổ Big Bang và cũng biết được về thời kỳ tái ion hóa khi những ngôi sao và thiên hà đầu tiên hình thành. Quan sát những thiên hà có dịch chuyển đỏ cao (lên tới z=10!) mang tới thông tin chi tiết về sự hình thành những cấu trúc trong vũ trụ ở thời kỳ đầu. Kết quả của công trình phát hiện mức phân cực BICEP2 mới đây thậm chí còn đưa ra những bằng chứng về tác động của sóng hấp dẫn liên quan tới lạm phát vũ trụ (thời điểm rất ngắn sau Big Bang khi vũ trụ giãn nở rất nhanh)! Đã có những bước tiến ngoạn mục trong hiểu biết về sự hình thành, tồn tại và diệt vong của các vì sao.

Vật lý thiên văn là lĩnh vực có ba vấn đề hóc búa nhất của vật lý hiện đại - năng lượng tối, lạm phát vũ trụ, và vật chất tối. Các đài thiên văn ở mọi bước sóng, đặt cả ở mặt đất lẫn trong không gian, luôn phát triển và cải thiện tính năng ở cả hai mặt là độ nhạy và độ phân giải góc. Ở Đông Á, Nhật Bản có chương trình thiên văn mặt đất và không gian rất phát triển, trong khi Trung Quốc cũng đang xây dựng một đài thiên văn vô tuyến khổng lồ nằm không xa Hà Nội, cùng Hàn Quốc và Đài Loan là những nước đóng vai trò chính trong lĩnh vực này. Tiếp cận dữ liệu từ tất cả những đài thiên văn lớn là việc khả dĩ thông qua hợp tác với các đối tác quốc tế.

Việt Nam có chuyên môn trong thiên văn vô tuyến (kế thừa từ Nguyễn Quang Riệu), ở thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội. Sự phát triển của các ứng dụng không gian, với những nguồn lực quan trọng được phân bổ cho Trung tâm Vệ tinh Quốc gia, đặc biệt vào việc quan sát mặt đất, là tín hiệu cho thấy Chính phủ có ý định hỗ trợ mạnh mẽ cho lĩnh vực này.

Kết luận

Với nguồn lực hạn chế mà đất nước có thể dành cho nghiên cứu cơ bản, giới khoa học chúng ta nên xem mình có nhiệm vụ lựa chọn các đề tài nghiên cứu phù hợp để dốc hết tâm huyết vào đó. Cụ thể là chúng ta cần đảm bảo rằng sinh viên được đào tạo trong những lĩnh vực đó có thể nhận được sự hỗ trợ quan trọng để không lãng phí tài năng và kỹ năng của họ. Để khoa học phát triển, chúng ta phải coi việc cân bằng hài hòa giữa lý thuyết và thực nghiệm/quan sát là mối ưu tiên hàng đầu. Tôi không có kỳ vọng đưa ra được một luận điểm, một điều gì thông thái liên quan đến Việt Nam nên lựa chọn đầu tư vào ngành nào của vật lý hiện đại mà chỉ đơn thuần muốn khơi lên những cuộc thảo luận và, rất hy vọng, có những hành động trong tương lai gần. Trong đó, chúng ta nên mời các nhà khoa học của Việt Nam ở nước ngoài cùng tham gia ý kiến.

    THANH HƯƠNG dịch
    PHẠM NGỌC ĐIỆP  hiệu đính