Bà Françoise Combes, nhà vật lý thiên văn: “Tôi nghĩ chúng ta không đơn độc trong Vũ trụ”
by Quốc Khánh
TIN GIÁO HỘI HOÀN VŨ
BÀ FRANÇOISE COMBES, NHÀ VẬT LÝ THIÊN VĂN:
“TÔI NGHĨ CHÚNG TA KHÔNG ĐƠN ĐỘC TRONG VŨ TRỤ”
Phỏng vấn giáo sư Françoise Combes, nhà vật lý thiên văn, người giữ chức chủ tịch “Thiên hà và Vũ trụ học” tại Collège de France. Mathieu Genon / La Croix L’Hebdo.
Người đoạt huy chương vàng năm 2020 của Trung tâm Nghiên cứu Khoa học Quốc gia Pháp, CNRS, nhà vật lý thiên văn Françoise Combes giữ ghế chủ tịch “Thiên hà và vũ trụ học” tại Collège de France https://vi.wikipedia.org/wiki/Coll%C3%A8ge_de_France. Lớp học năm nay của giáo sư là về các ngôi sao và lỗ đen. Trang La Croix L’Hebdo gặp giáo sư tại văn phòng của bà ở Đài thiên văn Paris của bà, trung tâm nghiên cứu thiên văn học cao cấp được thành lập dưới thời Vua Lu-i XIV.Thưa giáo sư, sự sống đến từ đâu trong Vũ trụ?
Giáo sư Françoise Combes: Vũ trụ được tạo thành từ các chất khí, những đám mây khí chứa tất cả các thành phần cần thiết cho sự sống. Khi tôi bắt đầu vào nghề năm 1975, chúng tôi cố gắng tìm hiểu thành phần của nó. Theo một cách nào đó, chúng tôi là những “thợ săn phân tử”. Chúng tôi tự hỏi: chúng ta có thể quan sát được những nguyên tố nào trong chất khí giữa các vì sao cực kỳ loãng (gọi là hạt) này.
Để ông có thể hình dung, chất khí bao quanh chúng ta trong căn phòng này (giáo sư Françoise Combes chỉ không khí chung quanh bà) chứa 100.000 tỷ tỷ hạt trên mỗi xăng-ti-mét khối. Trong môi trường giữa các vì sao, nó chỉ có 10 hạt trên mỗi xăng-ti-mét khối. Làm sao chúng ta có thể tưởng tượng được, trong những điều kiện này, các nguyên tử có thể gặp nhau và tạo thành phân tử? Tuy nhiên, đây là những gì chúng tôi quan sát được từ những năm 1980 trở đi, làm chúng tôi ngạc nhiên!
Mặc dù mật độ thấp nhưng khí giữa các vì sao chứa các phân tử hydro, cũng như carbon, oxy, nitơ…Mọi thứ tạo nên sự sống trên Trái đất. Đó là những gì làm nên chúng ta.
Xin lỗi, nhưng làm thế nào chúng ta có thể “quan sát” các phân tử hydro, carbon monoxide hoặc oxy trong Vũ trụ?
Hầu hết các phân tử này không phát ra ánh sáng có thể thấy được, nên chúng ta không thể “nhìn thấy” chúng bằng kính thiên văn quang học. Nhưng chúng ta có thể bắt được sóng milimet mà chúng phát ra, miễn là chúng ta dùng đúng tần số.
Vào những năm 1970, kính thiên văn vô tuyến duy nhất có khả năng thực hiện được điều này là ở Hoa Kỳ. Vì thế chúng tôi phải vượt Đại Tây Dương, mang theo những chiếc vali rất lớn để đựng các bộ dao động – “klystrons”, như chúng tôi gọi chúng. Chúng tôi gặp khó khăn khi qua hải quan vì phải cần rất nhiều giấy chứng nhận để chứng minh đây là dụng cụ khoa học, chứ không phải bom! Sau đó, chúng tôi đến California, Arizona hoặc Texas, leo lên kính viễn vọng vào ban đêm với cờ-lê mỏ-lét, vặn klystron để thay đổi tần số. Mục đích là làm cho bộ dao động đập theo tín hiệu của bầu trời. Đó là thời của những người tiên phong.
Tôi nghĩ đây là cách mà nhóm của bà là những người đầu tiên xác định được carbon monoxide (CO) trong thiên hà Andromeda. Bà đã học được gì?
Đúng, đó là năm 1977 với kính thiên văn Arizona. Người Mỹ không thấy gì ở Andromeda vì họ nhìn vào trung tâm thiên hà. Chúng tôi tìm được ở một nơi khác ngoại vi hơn. Phát hiện này rất quan trọng vì CO giúp chúng ta có thể “theo dõi” (thu được các tín hiệu) các phân tử hydro, loại khí chính trong Vũ trụ!
Việc này giúp chúng tôi hiểu rõ hơn về cách các ngôi sao được sinh ra. Chúng tôi nhận ra các phân tử như hydro không được phân bố đồng đều trên khắp Vũ trụ. Chúng tạo thành những đám mây, chúng sẽ tập trung lại dưới tác dụng của trọng lực của chính chúng và trở thành những đám mây lớn, bên trong sẽ hình thành những cục nhỏ (cụm vật chất). Và nó trở thành một cấu trúc có thứ bậc: các khối khác được tạo ra bên trong các khối, v.v., cho đến khi khối dày đặc nhất tự sụp đổ.
Trong sự sụp đổ, khí trở nên đậm đặc và rất nóng làm các phản ứng hạt nhân có thể được kích hoạt. Hydro sau đó kết hợp thành helium, phóng ra một năng lượng khổng lồ và tỏa ra bên ngoài. Một ngôi sao đã chào đời.
Đây có phải là cách mặt trời được sinh ra không?
Chắc chắn rồi, đó là mặt trời khi nó còn trẻ, cách đây 4,5 tỷ năm, đúng như vậy. Điều ấn tượng nhất là bây giờ chúng ta có thể nhìn thấy các ngôi sao ở giai đoạn rất sớm này nhờ giao thoa kế Alma, được đặt ở sa mạc Atacama, Chi-lê.
Tôi nhớ, năm 2012, lần đầu tiên chúng tôi quan sát thấy một trong những tiền sao này (“ngôi sao bé”). Đó là một đĩa có các vòng, như những cái chúng tôi đã làm trên máy tính. Chúng ta có thể phân biệt sự hình thành của ngôi sao, ở trung tâm của đĩa và các hành tinh ở trong phần rỗng của các vòng.
Vậy các hành tinh được tạo ra cùng thời điểm với ngôi sao của chúng?
Đúng. Sau đó, sự phối hợp tiếp tục trong suốt cuộc đời của ngôi sao. Sự hình thành các nguyên tố mới tiếp tục cho đến ngày ngôi sao, nếu nó đủ lớn, sẽ phát nổ thành siêu tân tinh và các nguyên tử mới sau đó là các phân tử carbon, oxy hoặc nitơ được tạo ra sẽ bị ném vào Vũ trụ. Đây là những yếu tố tạo nên sự sống trên Trái đất. Đó là lý do vì sao nhà thiên văn Canada Hubert Reeves (1932- 2023) nói rằng chúng ta là bụi sao.
Bà có nghĩ có sự sống trong Vũ trụ ngoài Trái đất?
Chắc chắn có. Tôi nghĩ chúng ta không đơn độc. Sẽ không thể có việc chỉ có một hành tinh trong Vũ trụ như Trái đất đáp ứng các điều kiện để tạo ra một dạng sống. Hãy nghĩ về số lượng hành tinh chúng ta đã phát hiện được kể từ năm 1995 khi Michel Mayor và Didier Queloz (các nhà vật lý thiên văn tại Đại học Geneva) phát hiện ra hành tinh ngoài hệ mặt trời đầu tiên, tức là một hành tinh quay quanh một ngôi sao khác ngoài Mặt trời!
Ngày nay chúng ta biết tất cả các ngôi sao đều có một, hai, ba, bốn, tám hành tinh. Bây giờ, trong Dải Ngân hà có bao nhiêu, 200 hay 300 tỷ ngôi sao? Và chúng ta chỉ đang nói về một thiên hà, nhưng có tới 2.000 tỷ thiên hà giống như của chúng ta! Những con số này làm xác suất có những hành tinh tương đương với Trái Đất gần bằng 1.
Vấn đề là những Trái đất nhỏ như của chúng ta, ở khá xa ngôi sao của chúng rất khó phát hiện. Nhưng chúng ta sẽ đến đó. Hiện tại, chúng ta có phương tiện để phát hiện cái mà chúng ta gọi là siêu Trái đất, “Sao Mộc nóng”. Đây là những hành tinh lớn, rất nóng, rất gần với ngôi sao của chúng.
Nếu chúng ta phát hiện được sự sống trên một hành tinh khác, nếu tôi không lầm, tôi có thể nói đó là dấu vết của một đời sống đã qua.
Đúng, chắc chắn như thế. Ánh sáng phải mất một thời gian mới đến được với chúng ta và những vật thể chúng ta đang nói đến ở rất xa. Hàng chục ngàn năm ánh sáng tách một số ngôi sao ra khỏi Dải Ngân hà. Giữa các thiên hà, nó được đo bằng hàng triệu tỷ năm ánh sáng. Vì vậy, khi quan sát các vật thể trong Vũ trụ, chúng ta thực sự chỉ nhìn thấy hình ảnh đã qua của chúng. Theo một cách nào đó, chúng tôi là những nhà khảo cổ học. Đây là vấn đề: nếu chúng ta tìm thấy sự sống ở đâu đó, chắc chắn nó sẽ ở rất xa chúng ta và có lẽ đã tuyệt chủng.
Nhưng chúng ta cũng đang tìm gần Trái đất hơn, trong hệ mặt trời. Chúng ta biết chung quanh Sao Mộc có các vệ tinh như Europa, Ganymede hay Callisto là băng giá – chúng còn được gọi là các mặt trăng băng giá của Sao Mộc. Tuy nhiên, khi đi gần, một số vệ tinh nhân tạo (Galilê, Juno, v.v.) đã nhìn thấy các mạch nước phun. Người ta tin có lực thủy triều làm vỡ băng, bên dưới lớp băng đó sẽ có những đại dương khổng lồ. Vì thế tháng 7 năm 2023, Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã phóng vệ tinh Juice (Jupiter Icy Moons Explorer). Và nó sẽ chỉ đến Sao Mộc năm 2031. Nhưng nó sẽ cho chúng ta xem xét được thành phần của loại nước này.
Đi tìm thực vật nổi trên Sao Mộc?
Theo một cách nào đó. Vấn đề sẽ là xem liệu có vi khuẩn nào, có tàn dư nào của sự sống hay không. Sao Mộc ở rất gần, đó là lý do vì sao chúng tôi tới đó. Nhưng chúng tôi không từ bỏ việc đi tìm những dấu vết sự sống ở xa hơn. Seti (Tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất, Search for Extra-Terrestrial Intelligence, một viện của Mỹ) cũng tìm cách thu thập các tín hiệu có thể có ngoài Trái đất. Nhưng nếu một thông điệp từ nền văn minh khác phải mất 100.000 năm mới đến được với chúng ta thì sẽ rất khó để trả lời…(Cười.)
Đó là mối quan hệ với thời gian ở một quy mô hoàn toàn khác, nhưng bà tiếp chúng tôi ở văn phòng của bà ở Đài thiên văn Paris, nơi bà làm việc. Đó là ngôi nhà có lịch sử lâu đời…
Đúng. Đài thiên văn được thành lập năm 1667 dưới thời vua Lu-i XIV. Phải mất vài thập kỷ sau khi phát minh ra kính viễn vọng thiên văn, điều này mang đến những tiến bộ đáng kể!
Giáo sư Françoise Combes, nhà vật lý thiên văn giữ ghế chủ tịch “Thiên hà và Vũ trụ học” tại Collège de France. / Mathieu Genon – La Croix L’Hebdo
Cũng vài chục năm sau khi Giáo hội công giáo lên án Galilêô năm 1633. Giáo sư nghĩ gì về các tiến trình của Đức Gioan-Phaolô II năm 1992 khi ngài muốn phục hồi nhà khoa học vĩ đại này.
Thật tốt khi Giáo hội làm được điều này, nhưng chúng tôi tự hỏi vì sao Giáo hội không làm sớm hơn. Giữa chúng tôi, năm 1992, Galilêô đã được phục hồi cho tất cả mọi người, kể cả ở Vatican, nơi có các nhà thiên văn học, họ cũng có đài thiên văn ở Arizona.
Một lần tôi được mời đến Vatican để dự một hội nghị và tôi thấy linh mục Dòng Tên José Gabriel Funes, người đứng đầu đài thiên văn, năm 2015 thầy Dòng Tên Guy Consolmagno kế nhiệm ngài) là người rất cởi mở. Hơn nữa, chính một trong những người tiền nhiệm của ngài, linh mục Georges Lemaître (nhà thiên văn học người Bỉ, chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Giáo hoàng từ năm 1960 đến năm 1964), là người đầu tiên nói về “nguyên tử nguyên thủy”. Đây là điều mà Fred Hoyle, một người hay gièm pha lý thuyết của linh mục, sau này gọi là “vụ nổ lớn”. Chính cái tên này vẫn còn, nhưng chính Lemaître – người biết đến thuyết tương đối vừa được Albert Einstein khám phá – là người đã nhìn thấy không gian đó giãn nở. Và nếu chúng ta quay ngược thời gian, toàn bộ Vũ trụ xung quanh chúng ta ban đầu ở trong một điểm, đó là nguyên tử nguyên thủy.
Linh mục Lemaître đến nói chuyện này với Đức Piô XII để nói với ngài đừng đề cập đến nguyên tử nguyên thủy, vì ngài tuyên bố trong một thông điệp năm 1951: “Khoa học đích thực, càng tiến bộ thì càng khám phá ra Thiên Chúa. Vụ nổ lớn này thật tuyệt vời, có lẽ đó là Tạo dựng.” Và linh mục Lemaître trả lời: “Không, không, điều đó không liên quan gì cả”.
Theo giáo sư, liệu có thể có đối thoại giữa thiên văn học và tôn giáo?
Giả sử đây là hai thái độ hoàn toàn khác nhau. Khoa học cần bằng chứng. Khoa học chỉ tin vào những gì có thể nhìn thấy, phát hiện, đo lường được…Tôn giáo là đức tin. Chúng ta phải tin mà không cần bằng chứng. Đây là hai cách tiếp cận cần phải được phân biệt rõ ràng. Sau đó, một số nhà khoa học như linh mục Lemaître và những người khác ngày nay vẫn còn, là những người có đức tin…
…Đây có phải là trường hợp của giáo sư không?
Không, đây không phải là trường hợp của tôi. Nhưng điều đó không ngăn cản chúng ta có cái nhìn nhân văn. Phải mất vài tỷ năm, hành tinh của chúng ta mới có thể sinh sống được, các sinh vật nhỏ, amip đơn bào, thực vật, cá sấu và con người xuất hiện dần dần. Phải mất một thời gian dài. Và tôi nghĩ chúng ta vẫn đang còn tiến.
Vậy, sự phát triển của sự sống trên trái đất trong tương lai sẽ như thế nào? Tôi không thể nói, nhưng nếu chúng ta tránh được thảm họa, tôi nghĩ chúng có thể rất tích cực. Tôi lạc quan.
Nếu Vũ trụ chỉ được tạo thành từ các hành tinh và đá thì đó sẽ là một Vũ trụ hơi buồn phải không? Sự phát triển của cuộc sống là một điều gì đó rất tươi sáng. Một cái gì đó mang lại ý nghĩa.
Quan điểm của giáo sư về tiến bộ khoa học trong những thập kỷ gần đây là gì?
Sự tiến bộ đã tăng theo cấp số nhân. Chúng tôi đã khám phá ra rất nhiều điều. Phải nhận ra. Trong vũ trụ học, năm 1929, chúng ta đã xác định Vũ trụ đang giãn nở. Chưa đầy bảy mươi năm sau, năm 1998, chúng tôi phát hiện, nó không chỉ đang giãn nở mà còn đang tăng tốc.
Chúng ta phải tưởng tượng sự tiến bộ mà điều này tạo nên trên quy mô thế kỷ. Trong những năm 1920, một trong những tranh luận khoa học chính là: liệu các thiên hà bên ngoài Dải Ngân hà có tồn tại không? Trước đó người ta cho rằng các thiên hà không tồn tại. Rằng Dải Ngân hà là toàn bộ Vũ trụ. Nhưng Dải Ngân hà là dải màu trắng chúng ta nhìn thấy trên bầu trời. Khi chúng tôi nhận ra, trên thực tế Dải Ngân là một thiên hà, chúng tôi đã đặt tên cho tất cả những thiên hà khác theo tên của chúng tôi (trong tiếng hy lạp, galaxías có nghĩa là “Dải Ngân hà”).
Giáo sư có nghĩ rằng sự tiến bộ sẽ tiếp tục với tốc độ này?
Có thể chúng sẽ vẫn theo cấp số nhân, chỉ cần nhìn vào thập kỷ vừa qua. Lấy lỗ đen làm ví dụ. Vào thế kỷ 18, các nhà khoa học John Michell và Pierre-Simon Laplace có trực giác cho rằng có những vật thể nén đủ, để vận tốc thoát lớn hơn vận tốc ánh sáng, cái mà ngày nay chúng ta gọi là những lỗ đen (chúng có màu đen vì ánh sáng không đến được để làm cho chúng thoát ra). Kể từ năm 2019, chúng tôi chắc chắn chúng tồn tại vì chúng tôi đã thu được hình ảnh về bóng của chúng.
Và cũng tương tự với sóng trọng lực (dao động cong của không-thời gian). Nhà bác học Albert Einstein đã dự đoán chúng năm 1916, cùng thời điểm với thuyết tương đối, nhưng ông nói: “Nó quá yếu, chúng ta sẽ không bao giờ có thể phát hiện ra chúng”. Năm 2015, chúng tôi đã phát hiện được một số trong số chúng. Đó là một kỳ công tuyệt vời! Và hôm nay, chúng tôi đã xác định được hàng trăm trong số này.
Vì chúng ta đang nói về tiến bộ, tôi mong giáo sư phản ứng với tình trạng phụ nữ vẫn là thiểu số trong hầu hết các lãnh vực nghiên cứu khoa học. Giáo sư nghĩ điều này sẽ thay đổi?
Trong vật lý thiên văn, chúng tôi có 30% là phụ nữ, còn hơn ở trong khoa toán học và vật lý lý thuyết. Nhưng những khác biệt này với nam giới là do định kiến. Tôi rất ngạc nhiên khi đọc một nghiên cứu gần đây về trẻ em học lớp một. Đầu năm, con gái cũng giỏi toán như con trai. Và sáu tháng sau, nghiên cứu cho thấy có một em bỏ học. Thật ngạc nhiên khi thấy nó nhanh như thế nào…Tôi nghĩ điều đó phụ thuộc vào các giáo viên, những người xung quanh, những người sẽ cho rằng toán học ít thu hút các bé gái hơn và thuyết phục các em về chuyện này.
Nhìn rộng hơn, tôi nghĩ mọi thứ đang đi đúng hướng. Ở đây cũng vậy, chúng ta phải thấy sự tiến bộ. Ở Pháp, phụ nữ chỉ mới được vào đại học từ đầu thế kỷ 20. Trước đó, họ không thể học ngành y, một nghề ngày nay chủ yếu là nữ. Thật điên rồ khi chúng ta nghĩ về vấn đề này, nhưng trường Bách Khoa (École Polytechnique) chỉ mới mở cửa cho phụ nữ năm 1972. Viện Hàn lâm Khoa học cũng vậy, thời đó họ đã từ chối không cho bà Marie Curie vào…Việc ứng cử của bà đã tạo một tranh luận lớn giữa tất cả các Học viện, họ nói: “Ồ không, không thể có phụ nữ được!” Và bà có hai giải Nobel…
Vậy giáo sư có lạc quan không?
Có, vì sau đó nó tiến triển giống như đường cong của thị trường chứng khoán, đôi khi có những bước thụt lùi nhỏ. Nhưng tôi nghĩ chúng ta không nên tuyệt vọng về điều này. Bà Yvonne Choquet-Bruhat, vật lý gia phụ nữ đầu tiên được bầu vào Viện Hàn lâm Khoa học năm 1979, bà vẫn còn sống, bà đã 100 tuổi.
Nhưng cũng có vấn đề về bạo lực tình dục và giới tính trong môi trường nghiên cứu, không phải là không liên quan. Tôi rất ngạc nhiên trước kết quả của một cuộc khảo sát gần đây do Quỹ L’Oréal ủy quyền làm trên toàn cầu. 49% nhà nghiên cứu nữ được khảo sát cho biết họ đã từng bị quấy rối tình dục. Điều làm tôi ngạc nhiên nhất là trong phần lớn các trường hợp, những tình huống này đều bị giấu kín và bưng bít. Nhưng tôi nghĩ về vấn đề này, làn sóng #MeToo đang giúp tiếng nói. Và thật hạnh phúc!
Cuộc đời
1952 Sinh ra ở Montpellier.
1975 Giảng dạy tại École Normale Supérieure (ENS).
1989 Nhà thiên văn học tại Đài thiên văn Paris.
2004 Nhà thiên văn học nữ đầu tiên gia nhập Viện Hàn lâm Khoa học.
2014 Giữ ghế chủ tịch Thiên hà và vũ trụ học tại Collège de France.
2020 CNRS trao Huy chương Vàng của cho công trình nghiên cứu về sự phát triển của các cấu trúc thiết yếu của Vũ trụ.
Một nơi
Grenada
“Chính xác hơn là kính thiên văn Iram, Viện Thiên văn Vô tuyến Millimetric, Institut de radioastronomie millimétrique), đặt tại Sierra Nevada, Tây Ban Nha, ở độ cao 2.800 mét. Đây là kính thiên văn vô tuyến ăn-ten đơn nhạy nhất thế giới. Nhạy cảm đến mức nó cho phép chúng ta “nhìn xuyên suốt vụ nổ lớn” và quan sát thấy, bất kể khoảng cách về thời gian hay không gian, chúng ta luôn tìm thấy những phân tử giống nhau. Điều này có nghĩa là, nếu có sự sống ở nguồn gốc của Vũ trụ, thì đó sẽ là sự sống tương tự như của chúng ta”.
Một nhân vật tuyệt vời
Bà Margaret Burbidge và bà Vera Rubin
“Không thể lựa chọn giữa hai nhà vật lý thiên văn đầy cảm hứng này. Khi nhà thiên văn học người Anh gốc Mỹ Margaret Burbidge (1919-2020) bắt đầu làm việc cùng với chồng vào giữa thế kỷ 20, phụ nữ bị cấm vào các phòng thí nghiệm của Mỹ. Bà phải đấu tranh để có thể quan sát được. Còn bà Vera Rubin (1928-2016), người tôi đã có dịp nói chuyện, bà là một trong những phụ nữ đầu tiên quan sát đường cong quay của các thiên hà và phát hiện ra vật chất tối”.
Một nghệ thuật
Tranh sơn dầu
“Tôi vẽ rất nhiều, gần đây thì ít hơn một chút. Đây là niềm đam mê lớn của tôi. Tôi treo khắp nơi, trong văn phòng và ở nhà. Đó là những bản sao của những tên tuổi lớn của trường phái ấn tượng, Renoir, Monet, nhưng cũng là những hình ảnh đại diện cho các thiên hà và các đám mây giữa các vì sao”.