Gặp nhà khoa học trẻ, nghĩ về sức sống của một giải thưởng

TS.Đỗ Quốc Tuấn.

Trước hết cần nói đôi điều về Giải Tạ Quang Bửu. Đây là giải hàng năm của Bộ Khoa học và công nghệ thông qua Quỹ Nafosted, dành cho các nhà khoa học có thành tựu nổi bật trong nghiên cứu cơ bản thuộc các lĩnh vực khoa học tự nhiên và kỹ thuật. Việc chọn tên giải còn có một dụng ý: sinh thời GS. Tạ Quang Bửu rất quan tâm đến việc phát hiện, nâng đỡ các tài năng trẻ, vậy nên trong cơ cấu giải còn giành cho các công trình xuất sắc của nhà nghiên cứu trẻ (dưới tuổi 35) và năm nay Đỗ Quốc Tuấn là người duy nhất đoạt giải này.

Điều đầu tiên làm tôi ngạc nhiên khi gặp TS. Đỗ Quốc Tuấn là anh không xuất thân từ một gia đình có truyền thống về khoa học và thời đi học anh chưa từng được nhận giải trong các cuộc thi olympic nào có tầm cỡ. Anh sinh ra và lớn lên ở một miền quê nghèo thuộc huyện Yên Thủy, Hòa Bình (nay thuộc Nho Quan, Ninh Bình). Và như anh kể, khi học phổ thông anh chỉ một lần đoạt giải ba về vật lý ở trường tỉnh. Rồi trong cuộc trò truyện tuy ngắn ngủi với anh, tôi cũng hiểu ra rằng, những điều trên hoàn toàn không phải là điều kiện tiên quyết để anh cũng như nhiều chàng trai khác ở tuổi trưởng thành có được những bước tiến trong sự nghiệp nghiên cứu khoa học. Chính lòng say mê, kiên trì và ham học hỏi mới là yếu tố quyết định cho những thành công hôm nay.

Anh còn bảo với tôi là, hồi bé anh say mê đọc cuốn sách phổ biến khoa học “Lược sử thời gian” của S.Hawking (Nhà vật lý vũ trụ lỗi lạc người Anh, mới qua đời đầu năm nay) và sau này trong hướng nghiên cứu của anh có điểm xuất phát từ chính ý tưởng của Hawking.

Tốt nghiệp đại học trong nước, anh xin được xuất học bổng sang Đài Loan tu nghiệp tại Viện Vật lý, Đại học quốc gia Chiao Tung. Những đề tài khoa học của anh khi làm nghiên cứu sinh tiến sĩ và sau này khi về nước đều thuộc những vấn đề mới, nóng của một lĩnh vực mà lâu nay ở nước ta ít được quan tâm là vũ trụ học, lĩnh vực ra đời rất sớm, song do nó quá rộng lớn, mông lung, dường như nghiên cứu chỉ để làm giàu cho kho tàng tri thức nhân loại. Vả lại, công cụ để nghiên cứu thuần túy về lý thuyết, người đi vào lĩnh vực này phải luôn biết cập nhật những kiến thức về toán hiện đại, đồng thời phải rất tự tin vào tư duy khoa học của mình, tự tin nhưng không được tự kiêu, vẫn biết “lắng nghe” ý kiến người khác.

Tháng 9-2008 Đỗ Quốc Tuấn sang Đài Loan học cao học. Tháng 2-2010 anh làm nghiên cứu sinh dưới sự hướng dẫn của giáo sư W.F.Kao với đề tài: Phân tích sự ổn định của vũ trụ giãn nở bất đẳng hướng. Đây thuộc về bài toán liên quan đến giả thuyết cosmic no-hair mà S.Hawking đề xuất từ gần 30 năm về trước, đã làm đau đầu nhiều nhà vật lý tài năng của thế giới. Bài báo năm 2010 của 3 nhà vật lý người Nhật là S.Kanno, J.Soda và M.Watanabe đưa ra một mô hình vũ trụ lạm phát bất đẳng hướng sau Vụ nổ lớn(Big bang) không giống với giả thuyết cosmic no-hair của S.Hawking.

Trong quá trình nghiên cứu Đỗ Quốc Tuấn đã tổng quát hóa mô hình của 3 nhà vật lý Nhật và cho thêm vào một trường mới là trường “ma”(phantom). Kết quả thật bất ngờ: đã thu được nghiệm tổng quát hơn, nhưng nghiệm này không ổn định, thời kỳ đầu là bất đẳng hướng, sau là đẳng hướng, phù hợp với tiên đoán của giả thuyết cosmic no-hair. Vào năm 2011 anh cùng với W.F.Kao và Ing-Chen Lin đăng bài “Lạm phát hàm mũ bất đẳng hướng trong mô hình 2 trường vô hướng”. Một thước đo về mức độ ảnh hưởng (hay chất lượng) của công trình nghiên cứu được công bố là số lần trích dẫn, bài báo này ra đời đến nay đã có được 40 trích dẫn, đây là con số trích dẫn khá cao với chuyên ngành vật lý vũ trụ.

Đặc biệt, chính J.Soda đứng đầu nhóm nhà khoa học Nhật, đã dẫn kết quả bài báo của Đỗ Quốc Tuấn trong các bài review về mô hình lạm phát bất đẳng hướng sau đó. Tiếp tục nghiên cứu từ kết quả có được, Đỗ Quốc Tuấn cùng người thầy của mình đã có bài báo thứ hai: “Lạm phát hàm mũ bất đẳng hướng trong lý thuyết Dirac-Born-Infeld”, ở đây các tác giả đã thay trường vô hướng ở dạng chính tắc sang dạng không chính tắc và thu được nghiệm tổng quát hơn 3 tác giả của lý thuyết trên. Bài thứ hai này cũng có được tiếng vang, con số trích dẫn do Viện Thống kê quốc tế ISI đưa ra là 34.

Công trình đoạt giải Tạ Quang Bửu của Đỗ Quốc Tuấn do anh độc lập nghiên cứu ở trong nước, đã được Physical Review D đăng tải năm 2016, khác nhiều với hai công trình trên, liên quan đến lý thuyết hấp dẫn có khối lượng lần đầu tiên được nêu ra vào năm 1939 bởi 2 nhà vật lý Fierz và Pauli. Trong lý thuyết này, các hạt truyền tương tác hấp dẫn (graviton) được giả định có khối lượng khác không. Tuy nhiên lý thuyết vấp phải một vấn đề là nó không quay về Thuyết tương đối rộng của Einstein khi cho khối lượng của graviton tiến về không.

Vào năm 1972, nhà vật lý Vainshtein đã chỉ ra rằng, các mở rộng phi tuyến sẽ giúp lý thuyết hấp dẫn có khối lượng của Fierz và Pauli quay trở lại được lý thuyết tương đối rộng khi cho khối lượng của graviton tiến tới không. Sự bổ sung của Vainshtein “bị” Boulware và Deser phát hiện là sẽ làm nẩy sinh các mode “ma” có động năng âm dẫn đến lý thuyết hấp dẫn có khối lượng trở nên thiếu ổn định. Trong suốt bốn thập kỷ qua các nhà vật lý vẫn “loay hoay”, làm thế nào để khử được mode ma.

Vào năm 2011, de Rham - Gabadadze -Tolley đã đưa ra lý thuyết hấp dẫn phi tuyến có khối lượng thực sự không chứa mode ma. Thế rồi đề xuất của bộ ba nêu trên đã làm đổi chiều số phận của lý thuyết hấp dẫn có khối lượng, trở thành một trong ba chủ đề được giới vật lý quan tâm nhất trong năm 2014. Với Đỗ Quốc Tuấn, năm 2012 tại một hội nghị về vật lý quốc tế tại Nhật Bản, được nghe Gabadadze trình bày, trong anh đã nảy sinh ý nghĩ có thể làm cái gì đó với lý thuyết này, như đề xuất về lý thuyết trong không thời gian nhiều chiều.

Từ phương trình đặc trưng của định lý Cayley-Hamilton anh đã xây dựng được các số hạng graviton trong không gian 5,6,7 chiều và có thể mở rộng lên vô hạn chiều. Thú vị hơn, lý thuyết hấp dẫn phi tuyến có khối lượng trong không gian nhiều chiều có thể giải thích được cả sự giãn nở gia tốc của vũ trụ, qua đó góp phần gợi mở những giải thích về năng lượng tối trong vũ trụ. Đây là dạng năng lượng mà đến nay các nhà vật lý còn chưa biết rõ về bản chất, quá trình hình thành, nhưng chiếm phần lớn trong vũ trụ và có khuynh hướng làm tăng tốc độ giãn nở của vũ trụ.

Cũng trong bài báo, TS.Đỗ Quốc Tuấn còn đưa ra được số nghiệm vũ trụ điển hình, hố đen cùng giá trị cụ thể của hằng số vũ trụ hiệu dụng trong mô hình lý thuyết hấp dẫn phi tuyến 5 chiều không thời gian có khối lượng. Kết quả trên cho thấy lý thuyết này không tầm thường về mặt vật lý và vũ trụ học. Công việc của nhà vật lý lý thuyết là đưa ra các tiên đoán để các nhà thực nghiệm kiểm chứng. Hy vọng là đến một ngày nào đó, lý thuyết của Đỗ Quốc Tuấn sẽ được thực nghiệm kiểm chứng.

Những nghiên cứu của nhà vật lý trẻ Đỗ Quốc Tuấn đã nêu trên mang tính thời sự trong học thuật và ở một trình độ tiên tiến. Tại sao trong 9 đề cử, công trình của anh lại lọt vào “mắt xanh” của ban giám khảo? Trước hết công trình đã được kiểm chứng khi một tạp chí khoa học chuyên ngành có uy tín đăng tải. Rồi qua hệ thống ISI, cho thấy công trình được nhiều nhà nghiên cứu trên khắp thế giới quan tâm. Và điều này mang tính quyết định: ở giải thưởng thường niên Tạ Quang Bửu luôn có được một hội đồng chấm giải công tâm, trình độ chuyên môn cao.

Thật mừng, đến năm 2018 đã qua 4 lần trao giải, ta thấy những công trình đoạt giải đều là xuất sắc ở nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật, trong đó nổi bật ở hai lĩnh vực nghiên cứu cơ bản là toán học và vật lý. Trong Hội đồng chấm giải năm nay, có Phó chủ tịch Hội đồng là GS.Pierre Darriulat, một nhà vật lý hạt năng lượng cao nổi tiếng người Pháp hiện đang sống và làm việc tại Việt Nam, ông từng là giám đốc khoa học của Tổ chức nghiên cứu hạt nhân châu Âu(CERN), một ứng viên Giải Nobel vật lý năm 1984. Với cách làm việc khách quan, khoa học và luôn có được một hội đồng tuyển chọn giải gồm những nhà chuyên môn công tâm, trình độ cao, Giải thưởng Tạ Quang Bửu là một giải thưởng có tầm quốc gia và quốc tế, sẽ góp phần thiết thực thúc đẩy khoa học công nghệ nước nhà hội nhập và phát triển!

Cần nói thêm: TS.Đỗ Quốc Tuấn đoạt giải trẻ và trước đó giải này cũng thuộc về một nhà vật lý vũ trụ trẻ là PGS. TS.Phùng Văn Đồng thuộc Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam. Các công trình thuần túy về lý thuyết như của Đỗ Quốc Tuấn, Phùng Văn Đồng còn cho thấy trí tuệ Việt Nam vẫn đang theo sát được với trình độ tiên tiến của thế giới. Và dường như câu nói khích lệ của S.Hawking là dành cho các anh: “Hãy nhìn lên những vì sao chứ đừng nhìn xuống chân mình. Hãy cố gắng lý giải những gì các bạn thấy và hãy tự hỏi những gì khiến cho vũ trụ tồn tại. Hãy hiếu kỳ!”

Phạm Quang Đẩu