Khoa học cơ bản: Giữa vẻ đẹp và tính hữu ích

Có lẽ trong suốt lịch sử cả trăm năm của thế giới hiện đại, tầm quan trọng của khoa học cơ bản trở nên rõ nét hơn bao giờ hết trong những tháng ngày của năm 2020 và có lẽ cả năm 2021 khi đại dịch Covid-19 hoành hành. Nhờ có các nghiên cứu cơ bản, chính xác hơn là các nghiên cứu khám phá về virus, diễn ra trong nhiều thập kỷ, con người đã nhanh chóng xác định được các đặc trưng cơ bản của kẻ thù vô hình như cách chúng phát triển, cách chúng lây lan, và cách chúng tấn công cơ thể con người. Từ đó, các chính phủ, dựa trên các thông tin chính xác từ các nhà khoa học, đã đưa ra các phương án kịp thời và hiệu quả để bảo vệ người dân. Giãn cách xã hội, đeo khẩu trang, rửa tay thường xuyên nhằm hạn chế sự lây lan của virus Corona đã trở thành những nguyên tắc cơ bản được áp dụng trên toàn thế giới. Tuy nhiên, đó chỉ là các phương án phòng tránh tạm thời, và trong chừng mực nào đó nó cản trở các hoạt động thiết yếu như học tập, làm việc, đi lại của con người. Thế giới cần có phương án phòng tránh hiệu quả và bền vững hơn, và đó chính là vaccine. Các phương pháp chế tạo vaccine truyền thống cần một thời gian tương đối dài, cỡ 10 năm, và do đó không đáp ứng được nhu cầu cấp bách hiện nay. Rất may, các nghiên cứu khoa học đột phá về mRNA của nhà khoa học người Hungary, TS. Katalin Kariko, tiến hành vào năm 2005 khi bà làm việc tại Đại học Pennsylvania, đã trở thành chìa khoá để giúp các nhà nghiên cứu của công ty BioNTech, có trụ sở tại thành phố Mainz, nước Đức, dưới sự lãnh đạo của cặp vợ chồng nhà khoa học người Đức gốc Thổ Nhĩ Kỳ, TS. Ugur Sahin và TS. Ozlem Tureci, tìm ra Vaccine chỉ trong vòng một thời gian kỷ lục 10 tháng, thay vì 10 năm. TS. Katalin Kariko hiện là phó chủ tịch cấp cao của BioNTech.

Katalin Karikó khi còn là nghiên cứu sinh làm về tổng hợp hóa học RNA tại phòng thí nghiệm của Trung tâm nghiên cứu sinh học RNA của Viện hàn lâm KH Hungary những năm 1980. Nguồn: Katalin Karikó.

Trước khi Covid-19 nổ ra, các nghiên cứu của TS. Katalin Kariko từng bị hoài nghi. Và có lẽ, TS. Katalin Kariko cũng không thể nghĩ được rằng các nghiên cứu táo bạo của mình lại trở thành phép mầu cho cả thế giới 15 năm sau. Như nhà khoa học đoạt giải Nobel về Sinh lý học và Y học năm 1993, Richard Roberts, đã từng nói “Vẻ đẹp của nghiên cứu ở chỗ đó là bạn không bao giờ biết được nó sẽ dẫn đến đâu”. Hay như nhà khoa học đoạt giải Nobel Vật lý năm 2012, Serge Haroche, đã từng nói “Ngay cả những người thông minh nhất cũng không thể hình dung ra hết các hệ quả của nghiên cứu mà họ tiến hành”. Nhà phát minh vĩ đại người Thuỵ Điển, Alfred Nobel, đã từng nói: “Nếu tôi có hàng nghìn ý tưởng, và chỉ cần một trong số đó trở nên hữu ích, thì tôi đã toại nguyện”. Trong số hàng trăm nghiên cứu lớn nhỏ của TS. Katalin Kariko, chỉ cần một vài trong số chúng nhen nhóm hi vọng hồi sinh cho cả thế giới thì còn gì tuyệt vời hơn ?

Từ câu chuyện về vaccine Covid-19, chúng ta thấy rằng cần phải có một tư duy hệ thống, sâu sắc và dài hạn cho nghiên cứu cơ bản. Nghiên cứu cơ bản là các nghiên cứu đi sâu vào tìm hiểu bản chất và quy luật vận động của các sự vật, hiện tượng tự nhiên. Các kết quả của nó mang tính nguyên bản. Động lực để phát triển nó đó chính là sự tò mò của con người. Mọi quá trình nóng vội mang tính thời vụ đều không phù hợp với các nghiên cứu cơ bản.

Khi Newton nghiên cứu và xây dựng nên lý thuyết hấp dẫn, mục tiêu của ông đó là giải thích được câu hỏi “tại sao quả táo rơi xuống đất thay vì bay lên trời ?” Nhưng sau đó, chính ông và nhiều nhà khoa học khác thấy được lý thuyết hấp dẫn này còn giải thích và tiên đoán được vô số hiện tượng khác xảy ra trong tự nhiên và vũ trụ. Cơ học Newton đã thành nền tảng lý thuyết để các kỹ sư chế tạo nên máy móc, phương tiện giao thông, cầu đường, nhà cửa. Thiếu nó, mọi hoạt động con người sẽ không còn trơn tru và hiệu quả. Thiếu nó, bạn sẽ không có một chiếc xe Vinfast chạy nhanh và êm ái được. Khi Planck đề xuất thuyết lượng tử, mục tiêu của ông đó là giải quyết vấn đề chưa có lời giải về phổ bức xạ của vật đen tuyệt đối. Và chắc chắn ông không thể hình dung lý thuyết của mình trở thành một trong hai trụ cột chính của Vật lý hiện đại. Nhờ có lý thuyết lượng tử mà con người ngày hôm nay có các máy tính cá nhân, các điện thoại thông minh, hay các tấm pin năng lượng mặt trời. Nhờ có thuyết lượng tử mà chúng ta có thời đại công nghiệp 4.0. Thiếu nó chúng ta không thể có các tập đoàn công nghệ lớn mạnh như Viettel.

Gần đây, một loạt các giải Nobel cho Vật lý đều dành để tôn vinh các nghiên cứu về hố đen và gián tiếp là thuyết tương đối rộng: Giải Nobel Vật lý năm 2017 dành cho sự phát hiện sóng hấp dẫn từ sự sát nhập của hai lỗ đen của dự án LIGO; giải Nobel Vật lý năm 2020 dành cho các nghiên cứu về sự tồn tại của lỗ đen trong vũ trụ. Chúng ta cần nhớ rằng lỗ đen chính là một trong những tiên đoán quan trọng nhất của thuyết tương đối rộng do Einstein đề xuất cách đây hơn 100 năm, chính xác là vào tháng 11 năm 1915. Và lý thuyết tương đối rộng được Einstein đưa ra ban đầu chỉ để giải quyết các vấn đề còn mâu thuẫn trong chính nội tại của Vật lý học. Câu hỏi đặt ra là các nghiên cứu về lỗ đen được giải thưởng Nobel quan trọng ra sao với nhân loại ? Câu trả lời là có, rất quan trọng. Thứ nhất, chúng củng cố thêm tính đúng đắn của thuyết tương đối rộng, một công cụ lý thuyết tuyệt vời để loài người hiểu hơn về tự nhiên, về vũ trụ và cách chúng vận hành. Hệ thống định vị toàn cầu GPS sẽ không thật sự chính xác nếu như không có thuyết tương đối của Einstein. Hệ thống oto tự hành sẽ không thể hoạt động tốt nếu hệ thống GPS không chính xác tới vài chục centimet. Các nhà khoa học đã tính được rằng nếu bỏ qua hiệu ứng tương đối, sai số của hệ thống GPS có thể là vài chục mét. Thứ hai, nó kéo theo sự phát triển của các lĩnh vực khoa học, công nghệ khác. Ví dụ, hệ thống LIGO cần các kỹ thuật khử nhiễu hiệu quả nhất. Trong một ngày không xa, các kỹ thuật khử nhiễu của LIGO có thể sẽ có ích cho các lĩnh vực quang học đòi hỏi độ chính xác cực cao khác. Nói đến đây, có lẽ chúng ta nên nhắc lại sự kiện mạng internet ra đời vào năm 1989 ngay trong chính tổ chức nghiên cứu hạt nhân Châu Âu – CERN, khi nhu cầu trao đổi thông tin của các thành viên nghiên cứu tăng cao. Thứ ba, các nghiên cứu về hố đen có thể sẽ dẫn tới các vấn đề mới, không giải quyết được trong khuôn khổ các lý thuyết hiện hành, và do đó có thể thúc đẩy một cuộc cách mạng về Vật lý giống như điều đã xảy ra với các nghiên cứu về vật đen tuyệt đối và sự ra đời của thuyết lượng tử của Planck. Có một điều ít người biết đó là gần đây các nghiên cứu về hố đen lại được nhiều nhà vật lý lý thuyết trong lĩnh vực vật chất cô đặc quan tâm. Họ thấy rằng một số vấn đề bế tắc trong lĩnh vực vật chất cô đặc khi chuyển sang ngôn ngữ của hố đen thông qua tương ứng AdS/CFT (hay đối ngẫu toàn ảnh – holographic duality) lại có thể được giải quyết một cách hiệu quả đáng kinh ngạc.

Vào thời điểm này, đại dịch Covid-19 vẫn là câu chuyện đang rất nóng hổi. Chúng ta nên biết rằng nếu không có các nghiên cứu khám phá về cấu trúc DNA đầu tiên của Francis Crick, James Watson, và Rosalind Franklin cách đây 67 năm thì chúng ta sẽ không có thứ vaccine Covid-19 nhanh như bây giờ. Có một điều chúng ta cần phải ghi nhớ đó là có rất nhiều loại virus khác nhau tồn tại trong tự nhiên. Hôm nay virus này đến từ con dơi, nhưng ngày mai virus khác có khi lại đến từ một con chim hót rất hay. Chúng ta cần phải chuẩn bị cho các đại dịch có thể xảy ra trong tương lai. Đầu tư cho khoa học cơ bản để duy trì một đội ngũ các nhà khoa học tài năng, am tường các tiến bộ khoa học – công nghệ của nhân loại là một cách chuẩn bị khôn ngoan nhất. Trong quá khứ, một dân tộc to khoẻ có thể thống lĩnh cả thế giới. Nhưng trong tương lai, một dân tộc tồn tại được dài lâu hay không phụ thuộc vào việc dân tộc đó uyên bác đến mức độ nào.