vũ trụ và hoa sen: phần 2

PHẦN II <br /> TÔI NGHIÊN CỨU GÌ: KHOA<br /> HỌC Ở MỌI TRẠNG THÁI CỦA<br /> NÓ<br /> <br /> Thế giới không phải là một giấc mơ và ánh<br /> sáng là sứ giả của nó<br /> Khoa học là kết quả của sự đối đầu giữa con người với thực tế. Nó không<br /> ngừng được nuôi dưỡng bởi các quan sát và thông tin thu được bằng nhiều<br /> phương tiện khác nhau từ thiên nhiên, từ các thí nghiệm trong phòng thí<br /> nghiệm, tới các công cụ quan sát tối tân nhất. Khởi đầu của mọi cuộc phiêu<br /> lưu khoa học đều xuất phát từ quan điểm cho rằng thế giới thực sự tồn tại,<br /> chứ không phải sản phẩm của trí tưởng tượng của chúng ta. Thế giới không<br /> phải là một giấc mơ hay ảo ảnh. Triết gia người Đức Gottfried Leibniz đã<br /> từng tự hỏi về sự tồn tại một sự thực đáng ngạc nhiên: “Tại sao có cái gì đó<br /> lại hơn là chẳng có gì?” Thực tế rằng, thực tại thực sự có hiện hữu đã thúc<br /> đẩy các nhà nghiên cứu ham muốn tiếp xúc với nó và mở ra khả năng nhận<br /> thức thế giới, nhờ đó mà có khoa học.<br /> Thiên văn học là ngành khoa học duy nhất ta không thể làm thực nghiệm: ta<br /> không thể tái tạo lại Big Bang trong phòng thí nghiệm hay sinh ra các ngôi<br /> sao trong ống nghiệm. Vậy làm thế nào để có thể tìm hiểu về vũ trụ? Ánh<br /> sáng sẽ hỗ trợ chúng ta. Ánh sáng là sứ giả tuyệt vời của vũ trụ. Nó là bạn<br /> đồng hành của tôi. Nó cho phép tôi hiệp thông với vũ trụ và nghiên cứu nó.<br /> Chính ánh sáng đã mang tới những nốt và các đoạn nhạc rời rạc của giai điệu<br /> bí ẩn của vũ trụ mà con người đang cố gắng tái dựng lại trong toàn bộ vẻ đẹp<br /> huy hoàng của nó.<br /> Ánh sáng đóng vai trò sứ giả của vũ trụ nhờ ba đặc tính cơ bản. Thứ nhất<br /> như tôi đã nói, nó không truyền ngay tức thì mà phải mất một khoảng thời<br /> gian hữu hạn mới tới được chúng ta. Vì thế, chúng ta luôn nhìn thấy vũ trụ<br /> với một độ trễ nhất định, và các kính thiên văn cho chúng ta khả năng lần<br /> ngược trở lại theo thời gian và dựng lại quá khứ.<br /> Ánh sáng cũng mang theo nó mật mã của vũ trụ mà một khi giải được sẽ cho<br /> <br /> phép chúng ta khám phá ra bí mật về thành phần hóa học của các ngôi sao và<br /> thiên hà, cũng như bí mật về sự chuyển động của chúng. Sở dĩ như vậy bởi<br /> vì ánh sáng tương tác với các nguyên tử là thành phần của vật chất thấy được<br /> trong vũ trụ. Thực chất ánh sáng chỉ thấy được khi nó tương tác với một vật<br /> thể. Thật là đỉnh điểm của nghịch lí: ánh sáng soi tỏ mọi thứ nhưng chính nó<br /> lại không nhìn thấy được. Để có thể biểu hiện, trên quỹ đạo của nó phải bị<br /> chắn bởi một vật thể, dù đó là một cánh hoa hồng, những chất màu trên bảng<br /> màu của họa sĩ, võng mạc trong mắt chúng ta, hay gương của một kính thiên<br /> văn. Tùy theo cấu trúc nguyên tử của vật chất mà nó tương tác, ánh sáng bị<br /> hấp thụ ở một số năng lượng rất xác định. Do vậy, khi ta nhận được quang<br /> phổ của ánh sáng phát ra từ một ngôi sao hay một thiên hà - nói cách khác,<br /> nếu ta phân tích nó nhờ một lăng kính thành các thành phần năng lượng hay<br /> màu khác nhau - ta sẽ thấy phổ này không liên tục mà bị băm thành nhiều<br /> vạch hấp thụ, tương ứng với các năng lượng bị các nguyên tử hấp thụ. Sự<br /> sắp xếp của các vạch này không phải ngẫu nhiên, mà phản ánh một cách<br /> trung thực sự sắp xếp các quỹ đạo của các electron trong các nguyên tử vật<br /> chất. Sự sắp xếp này là duy nhất đối với mỗi nguyên tố. Nó tạo thành một<br /> kiểu vân tay hay thẻ căn cước của nguyên tố hóa học, cho phép nhà thiên văn<br /> nhận ra ngay một cách chính xác. Ánh sáng đã cho ta biết thành phần hóa<br /> học của vũ trụ như thế đấy.<br /> Ánh sáng cũng cho phép nghiên cứu sự chuyển động của các hành tinh. Bởi<br /> không gì là bất động trên bầu trời. Lực hấp dẫn làm cho mọi cấu trúc của vũ<br /> trụ - các ngôi sao, thiên hà, đám thiên hà… - hút và “rơi vào” nhau. Chuyển<br /> động rơi này cộng với chuyển động dãn nở chung của vũ trụ, tất cả đều là<br /> chuyển động và thay đổi. Quan điểm bầu trời là bất động của Aristotle thực<br /> sự đã chết từ lâu. Sở dĩ chúng ta không nhận ra các chuyển động náo nhiệt<br /> này bởi các tinh tú ở quá xa mà cuộc đời con người lại quá ngắn ngủi. Cũng<br /> chính ánh sáng đã phát lộ cho chúng ta biết về tính vô thường này của vũ trụ.<br /> Nó đổi màu khi nguồn sáng dịch chuyển đối với người quan sát. Nó dịch về<br /> phía đỏ (các vạch hấp thụ dịch về phía năng lượng thấp hơn) nếu như vật thể<br /> <br /> chuyển động ra xa, và dịch về phía xanh (các vạch hấp thụ dịch về phía năng<br /> lượng cao hơn) nếu vật thể tiến lại gần. Bằng cách đo sự chuyển dịch về phía<br /> đỏ hay phía xanh này, nhà thiên văn có thể tái dựng lại các chuyển động của<br /> vũ trụ.<br /> Bằng cách thu thập ánh sáng của vũ trụ nhờ các kính thiên văn khổng lồ, tôi<br /> đã cố gắng giải mã giai điệu bí ẩn của vũ trụ, có được những phác thảo của<br /> câu trả lời và thấy được rõ hơn một chút. Tim tôi luôn đập mạnh mỗi khi<br /> những hình ảnh tuyệt vời về những cánh tay xoắn của một thiên hà ở cách xa<br /> hàng tỉ năm ánh sáng hiện lên màn hình nối tới kính thiên văn. Ánh sáng đã<br /> kết nối tôi với vũ trụ. Nó cho phép tôi lần ngược trở lại quá khứ, tới tận<br /> những thời xa xưa và thấy được thế giới khi đang hình thành.<br /> <br /> Thế giới tuyệt đẹp…<br /> Trong ý nghĩ của công chúng, hoạt động khoa học thường được coi là một<br /> việc làm hoàn toàn duy lí, chỉ dựa trên logic thuần túy và tước bỏ mọi cảm<br /> xúc, và vật lí cũng là một môn khoa học nên hoàn toàn không biết đến<br /> thưởng ngoạn cái đẹp. Nó không có quyền đưa ra những đánh giá tốt, xấu,<br /> mà chỉ tính đến những sự kiện chính xác, lạnh lùng và khách quan. Tuy<br /> nhiên, dù là một nhà khoa học nhưng tôi vẫn nhạy cảm với cái đẹp và sự hài<br /> hòa của thiên nhiên như một nhà thơ hay một họa sĩ. Trong công việc, ngoài<br /> những suy ngẫm, cân nhắc ở cấp độ lí trí ra, tôi vẫn thường để mình bị dẫn<br /> dắt bởi những suy ngẫm mĩ học. Ý nghĩ cho rằng công việc của một nhà<br /> khoa học hoàn toàn không có xúc cảm là hết sức sai lầm. Con người luôn có<br /> lí trí và tình cảm, và nhà khoa học, cũng như bất kì ai, không thể tách rời<br /> những cảm xúc của mình ra khỏi lí trí khi tìm cách đối thoại với tự nhiên.<br /> Các nhà bác học vĩ đại nhất cũng đều đưa ra ý kiến rõ ràng về vai trò của cái<br /> đẹp đối với khoa học. Chẳng hạn, nhà toán học người Pháp Henri Poincaré<br /> đã nói: “Nhà khoa học không nghiên cứu tự nhiên vì mục đích vụ lợi. Anh ta<br /> nghiên cứu nó vì tìm thấy ở đó niềm vui sướng; và anh ta tìm thấy niềm vui<br /> <br /> sướng bởi vì tự nhiên rất đẹp. Nếu tự nhiên không đẹp, nó sẽ không đáng để<br /> nghiên cứu, và cuộc đời cũng sẽ không đáng sống.” Tôi hoàn toàn tán thành<br /> ý kiến này. Đối với tôi, niềm đam mê nghiên cứu thực tại, không nghi ngờ gì<br /> nữa, được thúc đẩy trước tiên bởi sự cảm nhận cái đẹp của thế giới.<br /> Vậy cái đẹp trong khoa học là gì? Trước hết đó chính là vẻ đẹp vật chất của<br /> thế giới, nó đập ngay vào mắt chúng ta và làm chúng ta choáng ngợp. Như<br /> Mặt Trời không phải chỉ là nguồn sống, là ánh sáng và năng lượng; nó còn là<br /> nguồn của sự lộng lẫy và kinh ngạc. Khi đùa giỡn với bụi nước, với các phân<br /> tử khí và các tinh thể băng, khi phản xạ trên bề mặt các hạt bụi, cây cối, núi<br /> non, khi soi mình trên mặt nước đại dương và ao hồ, hay khi luồn lách giữa<br /> các đám mây, trong sương mù, Mặt Trời của chúng ta đã tạo ra những khung<br /> cảnh thiên nhiên tuyệt vời, làm dịu trái tim và an ủi tâm hồn. Một vẻ đẹp<br /> thường xuyên an ủi và đôi khi thậm chí còn cứu rỗi chúng ta.<br /> Thế giới không “bắt buộc” phải đẹp, nhưng nó thực sự là như thế. Chúng ta<br /> sống trong một thế giới đầy những kì quan quang học, và bầu trời là mặt bức<br /> tranh hoành tráng nơi màu sắc và ánh sáng tác động và phô diễn một cách<br /> bất ngờ nhất. Bạn không thể không ấn tượng với cầu vồng - cái vòng cung đa<br /> sắc khổng lồ xuất hiện giữa những giọt nước mưa ở cuối một trận mưa dông,<br /> sự hài hòa về sắc màu và sự hoàn hảo của các cung tròn đã tạo nên cây cầu<br /> nối giữa hai bờ thơ ca và khoa học, khiến người ta phải khâm phục và sùng<br /> kính. Rồi cảnh hoàng hôn, một lễ hội của sắc vàng, cam và đỏ chiếu rọi bầu<br /> trời ngay trước khi vầng dương biến mất dưới chân trời. Khi chúng ta buồn,<br /> đôi khi chỉ cần nhìn bầu trời xanh, đầy nắng không một gợn mây cũng đủ để<br /> vơi bớt nỗi muộn phiền. Những cảnh cực quang, khi ánh sáng bị khuếch tán<br /> với những sắc màu, hình dạng và chuyển động biến hóa dường như vô tận,<br /> mà chúng ta chỉ quan sát thấy ở những vùng vĩ độ cao, quả là một cảnh<br /> tượng thần kì khiến ta phải nghẹt thở. Chúng ta sống trong một thế giới cực<br /> kì phong phú và đa dạng, với một thiên nhiên không ngừng tự do sáng tạo và<br /> đổi mới. Trong các chuyến đi thường xuyên tới các đài thiên văn ở khắp nơi<br /> <br />