Gặp gỡ nhà khám phá ra hạt quark: Murray Gell-Mann pps

Gặpgỡ nhà khám phá ra
hạt quark: MurrayGell-Mann
Đôi nét về các sách phổ biến kiến thức vật lí và khoa học trong thập
niên 1980
Cuối thập niên 1980, vật lí học đã đạt tới cao điểmlịch sử của nó giốngnhư
hồi cuốithế kỉ 19. Cơ học lượng tử,thuyết tương đối và cáclí thuyết tương tác hạt
nhânđã thay thế chocơ học Newton,hệ phương trình Maxwell và thuyết nguyên
tử là nềntảng cơ sở của vật lí học, nhưngcáclí thuyết siêu dây vàlạm phát vũ trụ
đề xuất nhữngý tưởng cơ bản khác cho đến bấy giờ chưa phát hiện ra. Liệu các lí
thuyết mới cóhoànthành tấm thảm thêu vật lí, haychúng sẽ làm chonó tháo rời
ra từng sợi chỉ một, giống hệt như sự phóng xạ và lượngtử Planckđã làm trong
những thập niên đầu củathế kỉ 20? Những câuhỏi kiểu như thế đã lèolái nghiên
cứu của StephenHawkingtại Cambridge.Hawking còn bị mê hoặc bởi câuhỏi nêu
ra bởi nhữngngười có họcnhưng không phải là nhà vật lí,và ôngcất công đi trả lời
những câu hỏi đó. Kết quả là quyển sách năm 1988 mangtựa đề Lược sử thời gian:
Từ Big Bang tới các lỗ đen.
Khi độcgiả xem quacác trang sách trên, họ bắt gặpnhiều ý tưởngthách thức
quan điểm trực giác củahọ về không gian,thời gian, và vật chất. Đối với nhiều
người, quyển sách manglại một chuyếndu ngoạn trí tuệ thú vị, nhưng rốtcuộc họ
gặpkhó khăn ở việc giải thíchcái họ vừa học được. Tuy nhiên,phong cáchhành
văn cuốnhút của Hawkingkhiến độc giả đi giới thiệu quyển sách ấy vớibạn bècủa
mình. Quyển sách trênlập tứctrở thành sáchbánchạynhất, mặcdù đa số mọi
người mua nó chưabao giờ đọc trọn vẹn hoặc xemquahết các điểm trìnhbày
trọng yếu nhất của nó. Đối vớihọ, thế là đủ để chia sẻ với sự nhiệt tìnhcủa
Hawkingdành chonhữngcâu hỏi và tranh luận của ôngvề thời gian, không gian,
vật chất và năng lượng. Độc giả còn thấy quyểnsáchấy nổitiếngvì sự nỗ lựckhi
Hawkingviết nó.Hawkingbị liệt cả tay chân nên ông phải nói chuyện với sự hỗ trợ
của một máyvi tínhvà một máyphân tích giọng nói, ông điều khiểnchúng với sự
hỗ trợ của một dụng cụ phản ứng với những cử động nhẹ của bàntay ông.Một con
người tật nguyền mà vẫnlàm côngtáckhoahọcvà viếtmột cuốn sách như vậy cho
đôngđảo công chúng thật sự là đáng kính nể.

Mặcdù Lược sử thời gian thu hút sự chú ýcủa công chúng, nhưng Hawking
khôngphải là nhà khoahọc nổi tiếng nhất của thập niên 1980.Vinhquang đó
thuộcvề Carl Sagan,một tác giả của nhiều quyển sách khoahọcthườngthức và các
bài báo đăngtrêncác tạpchí nói về khoa học, trong đó có quyển sách năm1979
của ông, Trí tuệ Broca, nói về sự sống ngoài hành tinh và sự sốngnhân tạo, tác
phẩm giànhgiải thưởngPolitzer, một trongnhững giải thưởng danh giá nhất trong
giới nghệ thuật vàvăn chương. Sagancòn là một nhân vật truyền hình với sự xuất
hiện khá thườngxuyên với tư cách khách mời trong chươngtrình Tonight Show
with Johnny Carson của hãngNBCvà là người chỉ đạo loạt phim truyềnhìnhVũ trụ,
tác phẩm manglại tập sách bán chạy nhấtcó cùngtiêu đề.
Carl Sagan nổi tiếng với các sách phổ biến khoa học và loạt phim truyền hình
Vũ trụ. (Ảnh: Đại học Cornell, AIP Emilio Segrè Visual Archives)
Niềmđam mê khoahọclớnnhấtcủa Sagan là dànhcho tìm kiếm sự sống
trên những thế giới khác, cái ôngthường liênhệ với các vấn đề môi trường
trên trái đất. Luận ántiến sĩ của ông vào cuốithập niên 1950bao gồm một phân
tích khí quyển của Kim tinh, nơi ôngcho rằng giàu carbon dioxideđến mứcnó gây
ra mộthiệu ứng nhà kính không kiểm soátnổi, hiện tượngtrong đó bầu khí quyển
của một hànhtinh tác dụngnhư thể một nhà kính thủy tinh. Bầu khí quyển ấy
trong suốt với năng lượng mặt trời ở dạng ánh sáng khả kiến, chúng truyền quavà
làm nóngbề mặt của hành tinh, nhưngnó giữ lại ánhsáng hồng ngoạiphát ra bởi
bề mặt nóngcủahànhtinh.Trên Kimtinh, Sagan kết luận,hiệntượng đó dẫntới
nhiệt độ bề mặt đủ nóng để làmtan chảy nhôm.Liệu một số phận tươngtự có xảy
đến vớitrái đất không?Từ lâu trướckhisự ấm lên toàn cầu trở thành một đề tài
chínhtrị nóng bỏng trên thế giới, Saganlà một trong những nhà khoahọcđầu tiên
gióng lêntiếng chuông cảnhbáo về tốc độ đang tăng dầncủa sự đốt nhiên liệu hóa
thạch. Sự đốt nhiên liệuđó đã tạo ra sự giatăng có thể đo được lượng carbon
dioxidekhí quyểntrên Trái đất. Sự gia tăng trong tương lailàm tăng thêm rủi ro
của sự ấm lên toàncầuvàphá vỡ khí hậu củaTrái đất. Cuối thập niên 1980,một số
nhà khoahọcđã thấy những dấu hiệu rắc rối rằng nhữngbiến đổi ấy đã bắtđầu,
mặc dùcácquansát đó cũngcóthể giảithích là sự biến thiên thông thường thôi.

Cho dù một xuhướngnhư thế đã bắt đầu,nhưnghãy còn quásớm để nói các hoạt
độngcủa con người, như sự đốt dầu mỏ và than đá,có là nguyên nhân cho những
biến đổi đó hay không.
Trongkhiđó, Saganvàcác đồng sự của ôngnhìn thấymộtnguycơ còn lớn
hơnnữa cho sự sống trênTrái đất, một hiệntượng gọi là mùa đônghạt nhânmà
họ cho rằng sẽ là kết cục cho mộtchiến tranhhạt nhân trong đó cácbêntham
chiến cho nổ hết cáckhovũ khí nhiệt hạch củamình. Trongmột bài báo khoahọc
trở nên nổi tiếng là TTAPS,viếttắt 5 kí tự đầu của các tác giả (S là Sagan),các nhà
nghiêncứuđã đưa ramột phântích dựa trên kết quả của đội Alvarezvà những
người khácvề nhữngsự biến đổi khí hậutoàn cầu diễn ra sauvụ va chạm tiểu
hành tinhđã kết thúc Kỉ Phấn trắng. Sự kiện đó đã tạo ra mộtđámmâybụi toàn
cầu và một cơn bão đá rực rỡ thổi tunglênkhông gianvà rơi trở vào Trái đất dưới
dạng các thiênthạch, làmcác cánh rừng khắp toàn cầu cháylênrừng rực. Trong
nhiều năm, mộtmàn khói bụi baophủ chặn hết đa phần ánhsáng mặt trời, và
mang lạithời tiếtbăng giá trên khắp hànhtinh.TTAPS chorằng mộtcuộc chiến
tranh hạt nhâncó thể làm dâng lên một đám mây bụi tương tự với kết cục không
kém phần thảmkhốc.
Như thường xảy ravới nhữngkhẳngđịnh mang tínhkịch tính như vậy, bài
báo TTAPSvấp phải nhiều chỉ tríchbởinhữngngười không tánthành quy mô của
sự biến đổikhíhậu do mà một cuộcchiếnhạt nhân có thể gây ra. Tuynhiên, cácdự
báo TTAPSđã bổ sung thêm một xuhướng mới vàonhữngcuộc thươngthuyết
quốctế về sự phổ biến hạt nhân. Nó thường đượcxemlà một yếu tố quan trọng
trong độngthái đưa các quốc gia tiến đến hiệp ướccắtgiảmvũ khí hạt nhântrong
thậpniên 1980.Sagancó vẻ là người thứ năm trong 5 tác giả củanghiên cứu ấy,
nhưng rõràng ông là ngườigiành được nhiều sự ủng hộ của côngchúng. Thật trớ
trêu, các lậpluậncủa ông ủng hộ cho các kết luậncủa nghiêncứutrên đã phá vỡ
một nguyên tắc mà nhờ đó ông trở nên nổi tiếng: “Các khẳng địnhkhôngbình
thường đòi hỏibằngchứng không bìnhthường”. Bằng chứng chomùađông hạt
nhânkhôngphải là không bìnhthường, vàSaganbiết thế. Nhưngtheo quanđiểm
của ông, các hệ quá mớilà thảmkhốc– còn tồi tệ hơn cả sự tàn phá không thể

tưởng tượngnổi mà bảnthân các quả bom sẽ gây ra. Thế giới sẽ không có cơ hội
để kiểm chứngxemkết quả TTAPS lạ thường đó có đúng haykhông.
 Matthew Blakeslee (New Scientist)
MurrayGell-Mannlà nhà khoa học từngđạtgiải Nobel vật lí và hiện vẫn
đang nghiêncứu về cơ học lượng tử,nhưngở tuổi 80, nayông muốn quaytrở lại
với niềmđammê ngày xưa của mình– đó là nghiên cứu ngôn ngữ học.
Trướckhi cuộcphỏngvấn của tôi với Murray Gell-Mannchínhthức bắtđầu,
chúng tôi đã đi ăn trưa. Chúng tôi đang ở Viện Santa Fe nằm ở vùng chân đồi thuộc
vùng núinonSangre deCristo bangNew Mexico.Và ở đây, mọi người cùngăntrưa
với nhau.
Chúng tôi ngồi tại mộtbàntrênhànhlang lối đi cùngvới một nhóm lộnxộn
gồm cácnhà vậtlí, các nhà sinhhọcvà các nhà khoahọc máy tính. Mọi ngườitrao
đổi rôm rả về tương laicủa báo giới khoahọc. Gell-Mann,mộttrongnhững nhà vật
lí hàngđầu của thế kỉ 20, và là người đã khám phá ra quark,tuyên bố ôngkhông
đánh giácao cácnhà báo khoa học. Quaysang phía tôi, Gell-Mann cườinhẹ và nói,
“Nhưng tôi không chắcanhcólà ngoại lệ không”.
Tôi nhắc Gell-Mannthôi đừngbực dọc vì sự lãng phí thời gian nữa. Đúng
như tôi tin tưởng, một khi chúngtôi về nghỉ tại phònglàm việccủa ông, Gell-Mann
tỏ ra thật thân thiệnvà dễ mến.
Nghiêncứucủa Gell-Mannđã làmcách mạnghóa cáinhìncủa chúngta về sự
vận động của vật chất ở thang bậchạ nguyên tử. Trong thập niên 1950và đầu thập
niên1960,khi danhmục các hạt sơ cấp ngày mộtmở rộng vượtkhỏi bộ ba quen
thuộcgồmproton, neutronvàelectron, và xuất hiện những hạt ngày càng lạ lẫm,
ngành vật lí hạtđòi hỏi phải có một ngườitổ chức chúng lại. Không ailàm công
việc đó tốt hơn Gell-Mann,ôngđi đến mộtkhuôn khổ phân loại đưa cáchạt thành
những bộ tám – hay các nhómtám hạt.
Ông đặttên cho khuôn khổ của mìnhlà Bát Đạo –ám chỉ đến con đườngngộ
pháp củaPhật giáo, cái ôngđã tham khảo trướcchuyến đi Ấn Độ. Bát Đạo sớm đưa
Gell-Mannluận rarằng protonvà neutron rốtcuộc chẳng phải là hạt sơ cấp, mà
thật ra chúngđượccấu tạo từ một loại hạtsơ cấp mới nữa. Ông gọi hạt nàylà

“quark”, chơichữ từ tiểu thuyết của nhà văn JamesJoyce. Quan điểmcủa Gell-
Mann đã trở thành trụ cột củamô hình chuẩn của ngànhvật lí hạt, mô hìnhgiải
thích được đasố các lực và hạt cơ bản đã biết, và ông được traogiải thưởngNobel
vật lí năm 1969.
Gell-Manntiếp tục nghiên cứu vậtlíhọc, nhưng ônglàngười có nhiềusở
thích đadạng,cho nên ông còn theo đuổi những hứng thú khácnữa. Giữa thập
niên1980,ông là một trong nhữngthành viênsánglập của ViệnSantaFe (SFI),
một trungtâm nghiên cứu liên ngànhdành cho khoahọc của các hệ phức tạp.
Nhiều ý tưởng quan trọng đã đượcnungnấu và phát triển tại SFItronghơn 26
năm lịchsử củanó – thí dụ như các kiểumẫu phức phát sinhtừ nhiều tương tác
đơn giản giải thích tại sao,chẳng hạn, hànhvi của đàn kiến nôdịch lại phứctạp
hơnhành vi của từng con kiến một; và các kĩ thuật như thuật toán di truyền có thể
dùngtrongcácphần mềmtự sinhralời giải chocác bài toán theokiểu giống như
học thuyết Darwin.
Con người đã giúp dọn dẹp sự lộn xộn của thế giới hạ nguyên tử (Ảnh:
ChinaFotoPress/Getty)
Thật có chút mỉa mai là sau khithực hiệnmộtkì cônglịch sử mang tính giản
hóa luận – sự taonhã của BátĐạo tương tự như của bảng tuần hoàncácnguyên tố
- Gell-Mannlại là ngườikịch liệt phảnđối phương thức giản hóa luận mangtính
lịch sử đối với khoahọc. Tuy nhiên, ôngthấy phương thức này chẳng cógì phi lí.
“Giảnhóa luận là ý tưởnglớn,nhưng nó sẽ chỉ đưa bạn tiếnxa trong nghiên cứu
các đối tượng phức tạp. Tạisao anhkhông thử tìm hiểu động đất theoquark?Tất
nhiênkhông nên rồi. Anhnênsử dụng các khái niệm cấptrung,thí dụ như sự kiến
tạo mảngvà ma sát”.
Gell-Mannđã bước sang tuổi 80,nhưng ông vẫngiữ vẻ hóm hỉnh vàsôi nổi
ngày nào. Bài toán vậtlí nổi bậtnhất mà ông đangnghiên cứu làmộtphươngthức
khảo sát cơ học lượngtử,khônggiống như cách hiểuCopenhagennhiềungười biết,
khôngcầncông nhận vị thế đặc biệt đốivới vaitròcủa nhà quansát thông minh.
Theo cách hiểuCopenhagen, quansáttừ bên ngoài là cáilàm cho mộthệ lượngtử
“suy sụp” vàomộttrạng thái đặc biệt nào đó. NhưngGell-Mannnghĩ, nếu người

quan sát phải ở bênngoài hệ, thìlàm thế nào chúng ta cóthể xemcon người là một
bộ phận của vũ trụ, và làm thế nào các hệ lượngtử hành xử trước khi có sự sống
thông minh tồntại? Gell-Mannvà ngườicộngsự của ông, JamesHartle ở trường
Đại họcCalifornia, SantaBarbara,tinrằngcách hiểu “tách rời lịch sử” củahọ sẽ
tháo gỡ đượcnhững vướng mắcnày.
Một đề tài hấp dẫn khác mà Gell-Mann quantâm là đa số ngôn ngữ của loài
người có chungmộtnguồngốc. Kể từ thế kỉ thứ 19, các nhà ngônngữ học đã so
sánh các ngônngữ để suy ratổ tiên chungcủa chúng, nhưng trong đa số trường
hợp, Gell-Mann nói, loại phântích như thế này lạcmất dấu tại thời điểm cách nay
6000 hoặc 7000 năm.Ông nói đa số cácnhà ngôn ngữ họckhẳng địnhrằng không
thể lần theo vết tích đó đi xa hơn nữa về quá khứ và – đây là cái thậtsự khiếnông
day dứt – “thật vô lí làhọ thậm chí chẳng hề thử xem có được haykhông”.
Gell-MannlãnhđạochươngtrìnhSự tiếnhóacủaNgôn ngữ Loàingười(EHL)
của SFI. Các nhà ngôn ngữ học EHLchobiếthọ có thể lùi ngược xa hơn về quá khứ
bằngcáchphân loại các họ ngôn ngữ thànhcác siêu họ và thậm chí thành một siêu-
siêu họ. “Cái chúng tôi tìm thấy”, Gell-Mann giải thích, “là bằng chứngchưa chắc
chắn lắm cho một tìnhhuốngtrongđó mộtphần lớn ngôn ngữ của cả loài người có
nguồngốc chungtừ cách naykhoảng 20.000năm, chođến cuối kỉ băng hàgần
nhất”.Đội nghiên cứu khôngkhẳng địnhkết luận đó cho mọi ngônngữ, vì dẫu sao
vẫn còn có cái gì đó chưa ổn. “Mọi kết luận như thế này đều xuất phát từ phân tích
dữ liệu mà ra”, ôngnói.
Nhiều nhà khoahọc đạt giải Nobel thườngcó những bước nhảynghề nghiệp
đột ngột, và Gell-Mannkhôngphải là ngoại lệ. Nhưng tại sao ônglại chọn ngôn ngữ
học? Đối với Gell-Mann,động thái này thậtra làmộtsự quaytrở lại với một trong
những sở thích thời trai trẻ củaông.Ông vốn không ưavật lí học phổ thôngvà ban
đầu dự tínhtrở thànhhoặcmộtnhà ngôn ngữ học, hoặc một nhà khảo cổ. Nhưng
khi ôngviết đơn xinnhậphọc trường Yale,bố của ông đã thuyết phục ôngchọn vật
lí làm mônhọc chính.“Tôi nghĩ tôi có thể đổi sangngànhhọckhác mộtkhitôi đã
được nhận vào trường”, Gell-Mann nhớ lại, “nhưng tôi quá lười để làm như vậy. Và
hóa racha của tôi đã đúng.Tôi thích vật lí, và tôi có sở trường”.

Trongđời mình, Gell-Mann luôn là một người khao khátnghiên cứu ngôn
ngữ học. Cách nói chuyện củaôngthường lèolái sang từ nguyên học,ngữ nghĩa
học, và cách phát âm.Ông tìm tòi gốc rễ Ấn-Âu của “plec”, nghĩa là “gấp nếp” và
xuấthiệntrongcả “simplex” (đơn giản) và “complex” (phức tạp).
“Vậy thì chúng ta đang ở đâu đây?”, ôngnói, cuộc trò chuyệncủa chúng tôicó
chútlạc đề. “À đúngrồi, sự phức tạp.Tôi muốn nói khoa học phứcchỉ là một lát rất
nhỏ của con đường dẫn tới sự hoàn thiện. Chúng ta chỉ mớisờ đến bênngoài của
nó mà thôi”. Ôngnhận xét như thế đã là lạc quanrồi, nó có nghĩa là chúngta chưa
đạt tới sự hiểu biết sâu sắc hơn về các khuônmẫutiềm ẩn và các mối quanhệ tồn
tại giữa nhiều lĩnh vực có tính nhân loại và toàn cầu.
Các khủng hoảng vàtháchthứcmà chúng ta đang đốimặt trongthế kỉ 21
bao gồm nhiều vấn đề đan xenchính trị, xã hội, vănhóa, kinh tế và khoa học. “Tất
cả những vấn đề này cần được xếp chunglại với nhautrong mộtsố dạng môhình.
Nhưng hiện naychúngchủ yếu đượcnghiên cứu một cáchtáchrời nhau”, Gell-
Mann nói. Đó là nhữngvấn đề quá ư lộn xộn cầncó một nhà tổ chức lại choquycủ,
và Gell-Mannhi vọng nền khoahọc phức có thể mang đếnmộtBát Đạo mới cho các
vấn đề toàncầuấy.
Murray Gell-Mann nhận giải Nobel vật lí năm 1969 cho công trình của ông về
sự phân loại các hạt sơ cấp và các tương tác của chúng. Sinh ra ở thành phố New
York vào năm 1929, ông vào trường đại học Yale năm 15 tuổi và lấy bằng tiến sĩ tại
Viện Công nghệ Massachusetts. Năm 1984, ông là người đồng sáng lập ra Viện Santa
Fe.