Phát triển vật lí thiên văn tại Việt nam

Phát triển vật lý thiên văn tại Việt Nam
Nguyễn Quang Riệu
Nguyễn Quang Riệu Nguyên Giám đốc
Nghiên cứu Emeritus tại Trung tâm Nghiên cứu
CNRS và Đài Thiên văn Paris
Sự chấn hưng nền giáo dục và khoa học của Việt Nam là điều cần thiết và đã được bàn
đến rất nhiều trong cộng đồng các nhà khoa học trong và ngoài nước. Vốn là một nhà
nghiên cứu thiên văn - một ngành khoa học cơ bản, nhưng có những ứng dụng cụ thể liên
quan đến sự sinh hoạt thường ngày của con người, tôi chỉ nêu lên một số vấn đề liên quan
đến phát triển lĩnh vực này tại Việt Nam.
Một ngành khoa học cơ bản, thực nghiệm và ứng dụng
Nhờ có những định luật cơ học của Newton và Kepler mà các nhà khoa học mới tính
được quỹ đạo để phóng những vệ tinh phục vụ ngành vô tuyến viễn thông, như vô tuyến
truyền hình và hệ thống điện thoại di động. Hệ định vị toàn cầu nhằm xác định vị trí của
tàu bè trên biển, máy bay trên không gian và hướng dẫn người lái xe hơi len lỏi để tìm
đường phố trong những đô thị, có thể đạt được độ chính xác rất cao, nếu thuyết tương đối
của Einstein được áp dụng. Kỹ thuật hiện đại làm kính thiên văn được dùng trong ngành
y để chẩn đoán bệnh trong võng mạc ở đáy mắt. Thiên văn học cũng giải đáp được phần
nào những thắc mắc siêu hình và triết lý mà nhân loại ấp ủ từ thời xa xưa. Quan sát bầu
trời là để tìm hiểu nguồn gốc của vũ trụ và của loài người, là để phát hiện những thế giới
văn minh khác, nếu có, trên những hành tinh xa xôi ở ngoài hệ Mặt trời.
Mục tiêu đầu tiên của ngành thiên văn vẫn là nghiên cứu những hiện tượng trên bầu trời,
sự sinh tử của những ngôi sao, của những thiên hà và sự tiến hóa của toàn thể vũ trụ. Xác
định những điều kiện lý-hóa trong phòng thí nghiệm thiên nhiên vũ trụ cũng là một đề tài
không kém quan trọng của ngành thiên văn vật lý. Vì bức xạ của những thiên hà xa xôi
thu được trong kính thiên văn và antenne rất yếu, nên các nhà thiên văn phải dùng những
kính thiên văn quang học và vô tuyến thật lớn cùng những thiết bị điện tử tối tân để thu
từng hạt photon. Họ còn phóng vệ tinh lên không gian để tránh hiện tượng hỗn loạn trong
bầu khí quyển của Trái đất làm hình những thiên thể kém phần sắc nét. Kỹ thuật xây
những kính thiên văn vừa lớn vừa nhẹ và chế ra những máy điện tử thu tín hiệu ngày
càng nhạy đã góp phần vào sự phát triển ngành công nghệ tiên tiến.

Hình 1 a)
Hình 1: (a) Hệ kính thiên văn vô
tuyến đặt tại Nançay, vùng đồng
quê Sologne (180 km về phía Nam
Paris), có 2 antenne khổng lồ đặt
cách xa nhau 460 m. Phía bên trái
hình là antenne phẳng (kích thước
200 m x 40 m) quay xung quanh
một trục ngang và phản chiếu tín
hiệu vô tuyến vũ trụ vào antenne
cong (phía bên phải hình, kích
thước 300 m x 35 m). Tín hiệu
được hội tụ vào tiêu điểm (toà nhà
thấp màu trắng ở giữa 2 antenne),
nơi có máy quang phổ thu và phân
tích tín hiệu. (b) Hình antenne
cong, ở phía bên phải trong hình
(a), được phóng to ra. Hệ kính
Nançay, thuộc Đài Thiên văn
Paris, được dùng để thu tín hiệu
vô tuyến phát từ những pulsar,
nhân của những ngôi sao đã nổ,
cùng những thiên hà xa xôi. Kính
thiên văn vô tuyến Nançay đã
được Tổng thống Pháp, Charles
de Gaulle, khánh thành mùa xuân
năm 1965 (Hình Trung tâm thiên
văn vô tuyến Nançay).
Sau khi Chiến tranh Thế giới thứ II kết thúc, các kỹ sư trước kia đã từng làm nghĩa vụ
quân sự phòng không và phát hiện tàu chiến trên biển bằng radar, nay trở thành những

nhà khoa học tiên phong xây những antenne và máy điện tử để thu tín hiệu vô tuyến trong
vũ trụ. Ngành thiên văn vô tuyến đã được phát triển, chính là nhờ những nỗ lực của các
chuyên gia kỹ thuật radar. Nhiều khám phá thiên văn quan trọng, như sự phát hiện bức xạ
phông vũ trụ, một bằng chứng thiết yếu củng cố thuyết Big Bang, đã được thực hiện trên
bước sóng vô tuyến. Sự cộng sinh giữa khoa học cơ bản và khoa học kỹ thuật là yếu tố
cần thiết trong quá trình phát triển của ngành thiên văn hiện đại.
Các nhà thiên văn dùng những lý thuyết vật lý mới nhất cùng những kết quả thu được
bằng kính thiên văn để tìm hiểu nguồn gốc và sự tiến hóa của vũ trụ. Những công trình
quan sát đại trà và những mô hình lý thuyết chạy liên tục hàng tháng trong những siêu
máy tính đã giúp các nhà thiên văn mô phỏng được cấu trúc của toàn thể vũ trụ.
Giải pháp phát triển vật lý thiên văn của Việt Nam
Vũ trụ là một môi trường trong đó có đủ các hiện tượng lý-hóa mà chúng ta cần quan sát
và nghiên cứu để cũng thực hiện được trong phòng thí nghiệm trên Trái đất. Các nhà
thiên văn tìm thấy trong Dải Ngân hà chất hữu cơ HC11N thuộc loại cyanopolyyne, một
hóa chất có những chuỗi cacbon dài liên kết với nhau. Các nhà hóa học, khi muốn tìm
hiểu trong phòng thí nghiệm cơ chế hình thành của cyanopolyyne, đã tình cờ chế ra chất
fullerene có cấu trúc như một quả bóng đá vi mô chứa toàn là nguyên tử cacbon. Chất
fullerene có độ bền rất cao và được dùng trong công nghệ nano. Tìm hiểu cơ chế phát ra
năng lượng trong lòng Mặt trời và những ngôi sao cũng giúp các nhà vật lý thực hiện
được những phản ứng nhiệt hạch giải phóng ra nhiều năng lượng hơn cả những phản ứng
phân hạch trong lò nguyên tử.
Việt Nam không nhất thiết phải xây những đài thiên văn đắt tiền và những kính thiên văn
lớn để quan sát vũ trụ. Các nhà thiên văn toàn cầu là một cộng đồng không phân biệt biên
giới. Trong thời gian đầu chưa có thiết bị, các nhà thiên văn Việt Nam có thể cộng tác với
những đồng nghiệp nước ngoài và sử dụng những kính thiên văn sẵn có trên thế giới. Họ
không cần phải đến tận đài quan sát, nhưng có thể theo dõi những buổi quan sát từ xa trên
máy tính và xử lý số liệu trong phòng thí nghiệm trong nước. Họ cũng có thể dùng máy
tính để lập ra những mô hình lý thuyết nhằm giải thích những kết quả thu được.
Đài thiên văn Phủ Liễn
Điều cốt yếu là đào tạo đủ chuyên gia, dù phải gửi ra nước ngoài, để sau khi về nước họ

thành lập được một đội ngũ thiên văn đầu ngành. Trước đây, ngành thiên văn vật lý ở Tây
Ban Nha hầu như không phát triển đáng kể. Nhưng chỉ trong ba thập niên, họ đã gửi sinh
viên đi du học tại các nước láng giềng có truyền thống thiên văn, như Pháp và Đức. Hiện
nay, Tây Ban Nha đã có một đội ngũ thiên văn vô tuyến trẻ rất năng động và có uy tín.
Hành trang của các nhà thiên văn vật lý rất đa dạng nên có thể giúp họ hoạt động trong
nhiều lĩnh vực khoa học khác nhau. Với sự hỗ trợ của Hội Thiên văn Quốc tế, chúng tôi
đã tổ chức những khoá học thiên văn vật lý tại Việt Nam. Từ năm 1996 đến năm 2005,
chúng tôi đã vận động Chính phủ Pháp để trao học bổng cho sinh viên Việt Nam sang
Đại học Paris 6 và Đài thiên văn Paris thực tập và làm luận án tiến sĩ về môn thiên văn
vật lý. Họ đã trở về nước công tác, trong số đó có những sinh viên đã bảo vệ thành công
luận án tiến sĩ tại Paris. Tuy nhiên, họ không tập trung ở một cơ quan để cùng cộng tác và
cũng không đủ đông để thành lập một bộ môn nghiên cứu thiên văn.
Một cuộc gặp gỡ với cố Giáo sư Hoàng
Xuân Hãn (đứng bên phải) nhân buổi Giáo
sư đến tham quan Đài Thiên văn Paris -
Meudon vào năm 1987
Đài thiên văn Phủ Liễn ở Kiến An, thành phố Hải Phòng, đã được chính quyền Pháp xây
vào đầu thế kỷ trước, chủ yếu là để dự báo thời tiết và quan sát Mặt trời. Giáo sư Nguyễn
Xiển là nhà khoa học Việt Nam đầu tiên được cử làm giám đốc Đài Phủ Liễn. Trong thời
chiến, kính thiên văn và thiết bị quang học đã được chuyển đi nơi khác. Hiện nay, nhiệm
vụ chính của Đài Phủ Liễn là theo dõi khí tượng. Khí hậu nhiệt đới ẩm thấp ở Việt Nam
không thuận lợi cho sự quan sát bầu trời trong lĩnh vực quang học và trên những bước
sóng ngắn milimet vô tuyến. Đa số kính thiên văn vô tuyến hiện đại trên thế giới hoạt
động trên bước sóng milimet. Tuy nhiên, sóng vô tuyến trên những bước sóng dài từ 10
cm trở lên có khả năng truyền tới kính thiên văn, ngay cả khi có mưa, mà không bị khí
quyển ẩm ướt hấp thụ. Do đó, ngành thiên văn vô tuyến cũng có thể được phát triển tại
Việt Nam. Những nước ở vùng nhiệt đới như Ấn Độ cũng đã xây những hệ giao thoa vô
tuyến hoạt động trên những bước sóng dài để thu bức xạ của nguyên tử hydro rất phổ
biến trong vũ trụ. Do sự dãn nở của không gian vũ trụ, vạch hydro phát trên bước sóng 21
cm từ những thiên hà xa xôi đều dịch chuyển về phía những bước sóng dài. Những kết

quả quan sát này giúp các nhà thiên văn tìm hiểu vũ trụ ở thời đại nguyên thủy. Ấn Độ
cũng là nơi sinh viên Việt Nam có thể thực tập trong ngành thiên văn vô tuyến.
Cố Giáo sư Hoàng Xuân Hãn là người đã quan tâm đến ngành thiên văn nước nhà. Giáo
sư là một nhà học giả uyên thâm, không những chỉ trong lĩnh vực khoa học và làm lịch,
mà còn đối với những vấn đề văn hóa. Chúng tôi đã có dịp trao đổi với Giáo sư Hãn về
lịch sử thiên văn phương Đông để viết và xuất bản những tác phẩm phổ biến khoa học.
Trong khuôn khổ hợp tác khoa học giữa Đại học Quốc gia Hà Nội với Đại học Paris,
Pierre và Marie Curie, và Đài Thiên văn Paris, chúng tôi đã tổ chức vào đầu tháng 11
năm 2010 một hội thảo về môn khoa học vũ trụ và khí hậu học tại Việt Nam, nhân dịp
Đại lễ 1000 năm Thăng Long - Hà Nội. Các nhà khoa học đầu ngành của Pháp trình bày
những kết quả mới nhất thu được bằng kính thiên văn đặt trên mặt đất và phóng lên
không gian, cùng khả năng phát triển thiên văn học tại Việt Nam. Các nhà khoa học nhận
định rằng khí thải công nghiệp làm Trái đất ngày càng nóng lên và có khả năng biến
thành một hành tinh khô cằn. Kỹ thuật thám hiểm vũ trụ cũng được dùng để tiên đoán
những diễn biến của khí hậu.
Những cuộc thí nghiệm khoa học đơn giản và những buổi trình diễn thiên văn dưới vòm
nhà chiếu hình vũ trụ là những biện pháp để nâng cao dân trí. Đã có một đề án Việt -
Pháp để xây tại thủ đô Hà Nội một Cung khoa học trong đó có nhà chiếu hình vũ trụ,
nhằm phổ biến khoa học cho quảng đại quần chúng. Chúng tôi đã tham gia hoạt động tích
cực trong nhiều năm nhằm thực hiện đề án này. Nhưng cho đến nay, công trình xây dựng
Cung khoa học vẫn hãy còn tồn tại dưới dạng đồ án thiết kế.
Sự thành công rực rỡ của ngành toán học Việt Nam là động cơ thúc đẩy sự phát triển
những ngành khoa học khác trong đó có ngành vật lý thiên văn.