TS Nguyễn Trọng Hiền (bìa phải) giảng bài tại Trường Vật lý thiên văn Việt Nam (Quy Nhơn, Bình Định) - Ảnh: H.C.

Tôi gặp TS Nguyễn Trọng Hiền sáng 4-8-2014 khi anh đang giảng bài tại Trường Vật lý thiên văn Việt Nam ở Quy Nhơn (Bình Định).

Đây là loại trường hè theo mô hình summer school ở các nước phát triển, chỉ dạy và học một vài tuần vào dịp hè về một số chủ đề mới.

Trường sử dụng tiếng Anh, có tên quốc tế là Vietnam School of Astrophysics (VSOA). Trường hướng tới các nhà nghiên cứu trẻ. Những học viên cao học hay nghiên cứu sinh quan tâm đến các chuyên đề mà trường giảng dạy đều có thể đến dự.

Tôi cũng nóng lòng chờ đợi buổi nói chuyện của anh dành cho công chúng Bình Định, sẽ diễn ra lúc 15g ngày 12-8-2014 tại hội trường số 2 Phan Đình Phùng, Quy Nhơn.

Cái tên có một không hai

Chủ đề bài giảng cũng như buổi nói chuyện của TS Nguyễn Trọng Hiền là về Thuở ban sơ.

Anh Hiền sinh ra bên sông Hàn, Đà Nẵng, học tiểu học rồi trung học tại đây, đến năm 18 tuổi mới sang Mỹ học lên. Anh mê thơ Nguyễn Trãi, Nguyễn Du, yêu giai điệu và ca từ nhạc Trịnh, chăm chút nâng niu tiếng Việt, cho nên mới chọn cụm từ “Thuở ban sơ” gợi cảm, chứ không muốn diễn đạt một cách giáo khoa là “Vũ trụ sơ khai” (Early Universe).

Vả chăng cách đây 12 năm, khi sinh “con gái rượu” đầu lòng ở Pasadena, một thị trấn nhỏ gần Los Angeles, anh đặt tên con là Nguyễn Thuở Ban Sơ.

Qua cái tên có một không hai ấy, anh muốn gửi gắm ước nguyện trọn đời là nghiên cứu thuở ban sơ của vũ trụ, từ đó mới dẫn tới hiểu biết về thuở ban sơ của dải Ngân hà, thuở ban sơ của hệ Mặt trời, thuở ban sơ của Trái đất, rồi thuở ban sơ của nhân loại, cũng như thuở ban sơ của từng thân phận con người.

Nếu cuối cùng loài người không xuất hiện thì vẻ đẹp của vũ trụ chẳng có “ai” thưởng ngoạn cả! Tiếc lắm! Con người bé nhỏ như hạt bụi trong vũ trụ bao la, nhưng chính “hạt bụi” ấy mang lại cho vũ trụ một ý nghĩa.

Về buổi nói chuyện sắp tới, Nguyễn Trọng Hiền đưa cho tôi xem văn bản tóm tắt: “Vũ trụ bắt nguồn từ đâu? Đó là một trong những câu hỏi dai dẳng tưởng chừng sẽ không bao giờ có được câu trả lời thỏa đáng. May thay, gần đây đã hé lộ những chứng cứ giúp chúng ta tiếp cận vấn đề một cách nghiêm túc.

Bài nói chuyện sẽ nhắc lại những quy luật thiên văn cơ bản dẫn đến những khám phá hào hứng của vũ trụ học và trình bày phát hiện về bức xạ nền của nhóm BICEP2. Những quan sát thiên văn của BICEP2, nếu được kiểm chứng, sẽ thiết lập bằng chứng đầu tiên về sóng hấp dẫn lưu lại từ thời khắc ban sơ, khi “tuổi” của vũ trụ chỉ mới chừng một phần tỉ tỉ tỉ tỉ giây! Đó là di chỉ cổ xưa nhất trong vũ trụ”.

Tính tuổi của vũ trụ

“Tuổi” của vũ trụ hiện nay được các nhà vũ trụ học tính chi li là 13,798 tỉ năm. Nhiều bộ óc nổi tiếng trước kia cho rằng vũ trụ là hằng hữu, từ thuở nào đến nay vẫn thế. Tuy nhiên, những thành quả vật lý mới nhất chứng tỏ điều ngược lại: vũ trụ là vô thường, biến đổi không ngừng, dữ dội, bất ngờ.

Một lý thuyết, nghe rất “khó tin”, cho rằng vũ trụ sinh ra từ Vụ nổ lớn (Big Bang). Không gian và thời gian từ đấy mới bắt đầu có và, hiện nay, ta vẫn đang sống trong không - thời gian đó.

Một lý thuyết tiếp theo, có lẽ còn “khó tin” hơn, là lý thuyết Lạm phát (Inflation), cho rằng vũ trụ bùng lên từ hư không (Nothing), hay chính xác hơn, từ một chất điểm - toán học gọi là điểm kỳ dị (Singularity) - với kích thước nhiều lần bé hơn một hạt nhân nguyên tử, nổ tung với vận tốc lớn hơn vận tốc ánh sáng, chỉ trong một khoảnh khắc cực ngắn là... 10-32 giây!

Trong chớp mắt, sinh ra từ hư không, thế mà nay vũ trụ có tới 80 tỉ thiên hà, 300.000 tỉ tỉ ngôi sao và số hành tinh cỡ Trái đất không sao đếm xuể! Khó tưởng tượng quá chừng! Nhưng ta phải tập quen dần với “tư duy vũ trụ”...

Nguyễn Trọng Hiền cùng nhóm BICEP2 muốn tìm chứng tích cho thuyết Lạm phát cũng như thuyết Vụ nổ lớn qua việc quan trắc bức xạ nền vi ba vũ trụ ở châu Nam Cực. Nhóm anh Hiền phụ trách chọn châu Nam Cực, một nơi lạnh và khô, nhiệt độ có khi xuống tới âm 120^oC. Hơn nữa, nơi đây đêm dài sáu tháng, vòm trời suốt 24 giờ luôn lấp lánh những vì sao.

Anh Hiền đến châu Nam Cực lần đầu vào năm 1992, khi đang viết luận án tiến sĩ, và lần mới đây nhất vào năm 2013. Anh từng nhiều năm nếm trải cái rét tê cóng, âm 120oC, trong cảnh vợ, con ở tít tận chân trời châu Mỹ xa thẳm.

Ngoài ra, để quan trắc chính xác hơn còn phải luôn tìm cách nâng cao độ nhạy của thiết bị cảm biến. Anh Hiền là một chuyên gia về cảm biến. Được đào tạo ở Berkeley, Princeton, rồi làm việc tại NASA, Caltech, anh vừa nắm chắc lý thuyết vừa thông thạo thực nghiệm.

Anh thường nghiền ngẫm công trình của những nhà vật lý thiên văn tiên phong như Albert Einstein, Alexander Friedmann, Edwin Hubble... Không ai khác, chính A. Einstein thiên tài là người đặt nền móng cho vũ trụ học hiện đại, khi ông đặt bút viết những phương trình trường trong Thuyết tương đối rộng cách đây gần 100 năm.

Vũ trụ vào thời kỳ lạm phát giống như một lỗ đen do mật độ bị nén chặt trong một không gian vô cùng nhỏ. Những lỗ đen cổ điển (classical black hole) phát ra bức xạ Hawking; “lỗ đen vũ trụ” cũng không thoát khỏi quy luật đó, ắt phải phát ra bức xạ Hawking dưới dạng sóng hấp dẫn.

Biển sóng hấp dẫn ấy tương tác với photon (quang tử) bức xạ nền, làm bức xạ có nơi nóng lên, có nơi nguội đi, tùy lúc photon bay vào hay bay ra khỏi trường hấp dẫn.

Những gì mà TS Hiền và nhóm BICEP2 ghi lại được ở châu Nam Cực, nếu được kiểm chứng, sẽ thiết lập bằng chứng đầu tiên về sóng hấp dẫn lưu lại từ thời khắc đầu tiên của vũ trụ cách đây 13,798 tỉ năm.

Sắp tới, TS Hiền lại xuống châu Nam Cực. “Nam băng châu” quanh năm tuyết trắng dường như đã trở thành quê hương thứ ba của anh, sau Việt Nam và Mỹ.