Vào những năm 1930, giới khoa học bị chia rẽ bởi một cuộc tranh cãi, dẫn tới những hậu quả tồi tệ cho sự phát triển của ngành vật lý thiên văn.

Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995). Nguồn: jcconwell.wordpress.com
Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995). Nguồn: jcconwell.wordpress.com

Cuộc tranh cãi nổ ra khi một sinh viên Ấn Độ tên Subrahmanyan Chandrasekhar (Chandra) quyết định tìm hiểu điều gì sẽ xảy ra khi áp dụng thuyết tương đối hẹp của Einstein cho các quá trình diễn ra bên trong ngôi sao. Đây là một bước rất quan trọng vì các hạt bên trong các ngôi sao di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, do đó mà phải sử dụng lý thuyết của Einstein.

Cầm cây bút chì trong tay, chàng trai Chandra 19 tuổi đã thực hiện các phép tính. Vào thời điểm đó, các nhà khoa học cho rằng khi một ngôi sao đốt hết lượng nhiên liệu cuối cùng, nó sẽ biến thành một khối cầu toàn tro và nguội đi - trở thành sao lùn trắng. Tính toán của Chandra cho thấy không thể tồn tại một ngôi sao lùn trắng nặng hơn nhiều so với mặt trời, mà nó sẽ trải qua sự sụp đổ vĩnh cửu thành một điểm cực nhỏ có tỷ trọng vô hạn, cho đến khi nó trượt qua một kẽ hở trong không - thời gian, từ đó không gì có thể thoát ra được nữa, kể cả ánh sáng. Đó là bằng chứng toán học đầu tiên không thể bác bỏ cho sự tồn tại của các lỗ đen.

Chandra đã khám phá ra điều này khi đang trên đường tới học tập tại cường quốc khoa học vĩ đại nhất thời bấy giờ, Đại học Trinity, Cambridge. Ông cho rằng mình cùng khám phá này sẽ được cộng đồng nơi đây nồng nhiệt chào đón.

Chandra (10/10/1910) được sinh ra trong một gia đình Bà la môn tự do tư tưởng ở Madras. Từ nhỏ ông đã nhận được sự dạy dỗ cẩn thận từ cha mẹ cùng các gia sư, và nổi danh là thần đồng. Chandra sớm lấy được bằng cử nhân tại trường Presidency vào năm 1930 và nhận được học bổng ba năm của Chính phủ Ấn Độ tại trường Cambridge (Anh). Day dứt trước cảnh Ấn Độ phải chịu ách đô hộ của Đế quốc Anh, ông cho rằng khoa học dường như là một cách để chứng tỏ bản thân ngang hàng với những kẻ thống trị. Chú của ông, Chandrasekhara Venkata Raman, là người Ấn Độ đầu tiên đoạt giải Nobel Vật lý khi khám phá ra sự tán xạ phân tử ánh sáng và sau này được gọi là Hiệu ứng Raman. Chandra hy vọng mình cũng có thể đạt được thành tựu như người chú giỏi giang.

Thế nhưng, hy vọng này đã tiêu tan khi ông đặt chân tới Cambridge. Các nhà khoa học nơi đây không hề quan tâm tới khám phá của ông. Trong thời gian ở trường, Chandra vô cùng chán nản. Nhưng ông vẫn nỗ lực tiến tới và hoàn thành bằng tiến sĩ vào năm 1933. Ông cũng giành được vị trí nghiên cứu sinh để tiếp tục nghiên cứu tại Cambridge. Phấn chấn trước thành công, ông quay trở lại nghiên cứu về số phận của các vì sao. Trong thời gian này, Ngài Arthur Stanley Eddington, một nhân vật kì cựu của giới vật lý thiên văn, đã thường xuyên đến thăm ông để quan sát tiến triển công việc.

Subrahmanyan Chandrasekhar nhận giải Nobel vào năm 1983.
Subrahmanyan Chandrasekhar nhận giải Nobel vào năm 1983.

Lúc bấy giờ, Ngài Eddington đang ở đỉnh cao danh vọng với tư cách là một nhà khoa học, nhà triết học và người truyền bá khoa học tới đại chúng. Ông đã làm cho công chúng nói tiếng Anh biết đến thuyết tương đối rộng của Einstein. Vào năm 1919, ông đã tham gia một chuyến viễn du mạo hiểm đến Principe, ngoài khơi bờ biển phía Tây của châu Phi, để đo độ lệch của ánh sáng sao do mặt trời. Đó là sự xác minh đầu tiên của lý thuyết phi thường này, nó đã mở rộng thuyết tương đối hẹp để bao gồm cả lực hấp dẫn, lực đã định hình vũ trụ. Điều này đưa tên tuổi của Eddington trở nên lẫy lừng, còn Einstein trở thành biểu tượng của thế kỷ 20. Gần như một tay Eddington đã sáng lập ra ngành vật lý thiên văn.

Đến năm 1930, Eddington tham gia xây dựng một lý thuyết cực kỳ tham vọng sẽ kết hợp lý thuyết lượng tử (áp dụng cho thế giới nguyên tử) và thuyết tương đối rộng (mô tả vũ trụ). Đó là học thuyết về vạn vật, một lý thuyết sẽ bao trùm mọi thứ. Eddington coi “lý thuyết nền tảng” là tác phẩm đỉnh cao của cuộc đời mình.

Chandra rất phấn khởi trước sự tán thành rõ rệt của Eddington, đặc biệt với đề nghị ông nên công bố kết quả của mình tại một cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia ở London. Ông đã chuẩn bị bài báo, nhưng một ngày trước cuộc họp, Chandra biết rằng Eddington sẽ thuyết trình bài giảng kế tiếp về cùng một chủ đề. Ông bối rối, nhưng không nghĩ gì nhiều.

Vào ngày 11/1/1935, tất cả nhân vật hàng đầu trong ngành vật lý thiên văn đã tề tựu tại Hiệp hội. Chandra trình bày bài báo của mình, cho thấy biểu đồ diễn tả nếu một ngôi sao lớn hơn một khối lượng nhất định, thì chắc chắn nó sẽ thu nhỏ lại tới cực điểm. Ông đắc thắng ngồi xuống, cho rằng Eddington sẽ ủng hộ kết luận này. Song, ông kinh hoàng khi nhân vật siêu phàm như Eddington đã sử dụng toàn bộ tài biện luận trứ danh để hạ gục chàng trai trẻ. Liệu có phải Eddington giúp đỡ Chandra nhằm hạ gục anh ta không?

Eddington lập luận rằng lý thuyết của Chandra chỉ là trò chơi toán học, nó không hề có cơ sở thực tế. Làm sao một thứ khổng lồ như ngôi sao lại có thể biến mất được? Các lập luận của Eddington vô căn cứ và rất đáng ngờ; nhưng sức nặng danh tiếng của ông lớn tới nỗi không ai dám bày tỏ ý kiến bất đồng. Chandra thậm chí không có cơ hội phản biện.

Cuộc tranh cãi đã nổ ra trong nhiều năm trên mặt báo và tại các cuộc họp khoa học. Khi hai người giao tranh vào mùa hè năm 1935, tại Paris, Chandra vẫn không phải đối thủ của Eddington. Bốn năm sau, một lần nữa tại Paris, họ tranh luận lần cuối. Vô cùng tự mãn, Eddington tuyên bố rằng không có thử nghiệm nào có thể phân xử lý thuyết của Chandra và lý thuyết mà Eddington ưa chuộng là sao lùn trắng không bao giờ hoàn toàn sụp đổ. Nhà thiên văn học nổi tiếng Gerard Kuiper, một chuyên gia về sao lùn trắng, ngay lập tức chỉ rõ Eddington vừa đưa ra bằng chứng ủng hộ lý thuyết của Chandra.

Vào cuối buổi họp, Eddington và Chandra có cuộc gặp riêng ngắn ngủi. “Tôi xin lỗi nếu đã tổn thương anh”, Eddington nói với Chandra. Chandra hỏi liệu ông có thay đổi ý định hay không. “Không,” Eddington đáp lại. “Vậy ông xin lỗi về điều gì cơ chứ?” Chandra trả lời và nhanh chóng bỏ đi.

Tuy sau này hai người có trao đổi thư từ, nhưng họ không bao giờ thảo luận tới số phận của các ngôi sao nữa. Chandra không bao giờ hiểu được vì sao Eddington lại thù địch tới vậy. Một lần, khi họ gặp nhau tại Trinity, Chandra yêu cầu được biết liệu có phải lý thuyết của ông sẽ phá hủy lý thuyết cơ bản của Eddington hay không. Eddington thừa nhận rằng điều đó sẽ xảy ra. Tuy vậy, những lý do thực sự vẫn có thể phức tạp hơn thế.

Cuộc đối đầu với Eddington có tác động lâu dài đến bản thân Chandra lẫn khám phá của ông. Trong nhiều thập niên, không ai tìm hiểu những ẩn ý trong lời đề xuất của ông. Chandra tuyệt vọng khi cho rằng nghiên cứu này sẽ không bao giờ được coi trọng, vì thế ông đã chuyển sang những lĩnh vực hoàn toàn khác. Ông cũng rời khỏi Cambridge, nơi cuộc đời và sự nghiệp bị phá hủy bởi sự phân biệt chủng tộc, và tới nhậm chức tại Đại học Chicago, ông ở lại đây cho đến cuối đời.

Tại đây, ông đã thực hiện công trình quan trọng đầu tiên về truyền bức xạ (nghiên cứu cách bức xạ di chuyển qua vật chất), tiếp theo là độ ổn định động học và thủy từ (nghiên cứu dòng chảy). Trong khi đó, các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển bom khinh khí bắt đầu nhận ra quả bom này thực sự phản chiếu một ngôi sao đang nổ. Lực tương tự sẽ làm nổ một siêu tân tinh, và nếu dùng trên Trái đất thì nó sẽ tạo ra một vụ nổ khốc liệt. Đột phá xảy ra vào năm 1966 tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Livermore ở California, tại đây các nhà khoa học bắt đầu kết hợp các mã máy tính cho vật lý thiên văn và bom khinh khí. Giới khoa học cuối cùng cũng thừa nhận rằng một ngôi sao thực sự có thể sụp đổ và sụp thành lỗ đen.

Năm 1972, nguồn phát tia X cường độ cao trong chòm sao Cygnus, được gọi là Cygnus X-1, cách xa 20.000 nghìn tỷ dặm, là lỗ đen đầu tiên được xác định. Tới nay, nhiều lỗ đen khác đã được quan sát thấy. 40 năm sau khám phá ban đầu, Chandra cuối cùng cũng được minh oan và chứng tỏ được Eddington đã sai lầm. Chandra nhận được giải Nobel năm 1983 cho công trình nghiên cứu về sao lùn trắng. Ông là nhà vật lý thiên văn đầu tiên giành được giải thưởng danh giá này. Song những tổn thương tinh thần vẫn tiếp tục hành hạ ông cho đến khi mất. Vào ngày 21/8/1995, Subrahmanyan Chandrasekhar qua đời vì bệnh suy tim ở tuổi 84.