Georges Lemaitre - Nhà khoa học vĩ đại thế kỷ 20 đến Einstein cũng nể phục

Một ngày tháng 1/1933 tại Viện Công nghệ California ở Pasadena, bang California (Mỹ), nhiều nhà khoa học vĩ đại nhất thời đại từ khắp nơi trên thế giới đã về đây để nghe một loạt bài thuyết trình, trong số đó có Edwin Hubble và Albert Einstein. Nhà bác học Einstein tỏ ra cực kỳ ấn tượng với bài giảng của một người đàn ông, tới mức ông đã thốt lên: “Đây là sự giải thích về tạo hóa tuyệt vời nhất và thỏa mãn nhất mà tôi từng nghe”.

Nhà khoa học Georges Lemaitre. Ảnh: Wikicommons

Eistein rời quê nhà Đức sang Mỹ. Ít người biết về bạn đồng hành của ông lúc đó là một mục sư Công giáo người Bỉ tên là Georges Lemaitre, một người mà Einstein rất kính trọng. Georges Lemaitre là một người theo đạo đồng thời là một nhà khoa học vĩ đại hay chính xác hơn là một nhà vũ trụ học. Ông nghiên cứu vũ trụ, chủ yếu tập trung vào khởi nguyên của vụ trũ. Những nghiên cứu, niềm tin và kết luận của ông có ảnh hưởng lớn tới cách hiểu về sự tồn tại của con người hiện nay.

Sinh năm 1894 tại Charleroi, Bỉ, ông Georges đã sớm đam mê nghiên cứu cách vận hành của mọi thứ quanh mình. Ông bắt đầu học ngành xây dựng dân dụng tại Đại học Công giáo Leuven, đại học tiếng Pháp lớn nhất ở Bỉ. Ông tạm ngừng học để phục vụ trong quân đội Bỉ thời gian Chiến tranh Thế giới thứ nhất. Ông là một sĩ quan đáng ngưỡng mộ. Cuối cuộc chiến, ông nhận được Bội tinh Chiến tranh Bỉ, một phần thưởng dành cho người dũng cảm trong chiến trận. Sau đó, ông trở lại trường đại học rồi lấy bằng toán học và triết học.

Từ khi còn là một cậu bé, Georges đã mộ đạo và hiểu mối quan hệ của tôn giáo với khoa học. Ông có một tấm gương cho mình, đó là thầy giáo cũ của ông: Giáo chủ hồng y Desire Mercier – người đã có nhiều quan điểm tiến bộ về triết học và vũ trụ học. Vì thế, thay vì tham gia học thuật, ông đã đi làm thầy tu. Ngày 23/9/1923, Georges Lemaitre được Giáo chủ hồng y Mercier phong chức thầy tu.

Trong thời gian rảnh rỗi, Cha Georges Lemaitre tiếp tục nghiên cứu khoa học, đặc biệt là học thuyết tổng quát và thuyết tương đối hẹp. Giáo chủ hồng y Mercier nhận ra tài năng của Georges và cho phép ông nghiên cứu tại Đài thiên văn Harvard danh tiếng. Trong thời gian đó, ông Georges cũng lấy được bằng tiến sĩ vật lý của Viện Công nghệ Massachusetts. Nhờ học vấn dày dặn và phong phú mà ông Georges có thể đi cùng đường với những nhà vũ trụ học và thiên văn học nổi tiếng cùng thời, trong đó có George Hale và Vesto Slipher.

Lúc này, ông Georges phát hiện ra một thuyết sâu sắc mà đến ngày nay vẫn ảnh hưởng tới cách chúng ta nghiên cứu về vũ trụ. Năm 1927, ông đăng bài viết đề xuất và mô tả thuyết về sự giãn nở của vũ trụ. Sử dụng thuyết tương đối của Einstein để làm chỉ dẫn, Georges đã phỏng đoán rằng vũ trụ liên tục giãn nở và do đó, khoảng cách giữa các thiên hà cũng tăng lên. Về sau, Hubble chứng minh điều tương tự và và tới tận ngày nay, Hubble nhìn chung vẫn là người được coi là đề xuất ra ý tưởng đó đầu tiên, chứ không phải là Georges.

Georges Lemaitre (trái) và Albert Einstein. Ảnh: Flickr

Sau này, Georges phát hiện ra tỷ lệ giãn nở liên quan tới khoảng cách giữa các thiên hà và Trái đất (sau này được gọi là định luật Hubble). Ông cũng chính là người tìm ra điều mà bây giờ được gọi là Hằng số Hubble.

Trong cả hai trường hợp, Georges đã nghiên cứu các vấn đề đó trước khi Hubble công bố công trình tương tự. Đóng góp thực sự của Hubble trong trường hợp này là cung cấp cơ sở quan sát cho lý thuyết phần lớn dựa trên toán học của Georges.

Không may cho ông Georges, nghiên cứu đáng giành giải Nobel của ông có ít tác động tới cộng đồng khoa học do nó được đăng trên một tạp chí ít ai đọc ngoài Bỉ. Tuy nhiên, đã có một người đặc biệt đọc nghiên cứu. Đó là Albert Einstein.

Georges Lamaitre và Albert Enstein gặp nhau lần đầu năm 1927 tại Hội nghị Solvay lần thứ 5 ở Brussels. Ấn tượng với kết quả nghiên cứu của Georges nhưng không bị dao động, Einstein nói: “Tính toán của ông đúng nhưng phần vật lý rất tồi”. Sau này, Einstein đã hối tiếc về nhận định trên và đã đề cử Georges giành giải thưởng Francqui, giải thưởng nghiên cứu khoa học danh tiếng nhất ở Bỉ. Vua Leopold III đã trao giải thưởng này cho Georges năm 1934. Ông cũng là Chủ tịch Viện Khoa học Giáo hoàng cho tới khi mất năm 1966.

Năm 1931, muốn thuyết của mình được nhiều người đọc hơn, Georges đã gửi bài viết cho Arthur Eddington, một nhà vật lý thiên văn người Anh muốn các thuyết khoa học được mọi người tiếp cận. Ông là người thông báo và giúp giải thích thuyết tương đối của Einstein cho thế giới nói tiếng Anh khi Einstein vẫn làm việc ở Đức.

Eddington đã dịch công trình của Georges và đăng trên “Thông báo tháng của Hiệp hội Thiên văn học Hoàng gia” – một tạp chí bình duyệt vẫn còn tồn tại ngày nay. Trong bản dịch, có hai trang bị thiếu so với công trình gốc bằng tiếng Pháp. Hai trang này chính là các trang nói về Hằng số Hubble. Đó là lý do tại sao nhiều người vẫn gắn hằng số này với Edwin Hubble thay vì Georges Lemaitre. Hiện chưa rõ lý do 2 trang này không có trong phần dịch tiếng Anh.

Sau khi đăng công trình này, bản thân Georges và những người hoài nghi đều nhận thấy có một điều gì đó thiếu trong học thuyết. Vũ trụ tiếp tục giãn nở, nhưng quá trình giãn nở này diễn ra thế nào và khi nào?

Câu hỏi này khiến Georges bối rối, nhưng ông tiếp tục đặt câu hỏi và trả lời. Chỉ vài tháng sau đó, sử dụng bài thuyết trình của Eddington năm 1931 về kết thúc của vũ trụ làm chỉ dẫn, Georges đã nảy ra một học thuyết đột phá khác. Ngày 9/5/1931, trong một bức thư gửi tạp chí Nature (vẫn còn hoạt động tới ngày nay), nhà khoa học Georges viết:

“Nếu thế giới bắt đầu bằng một lượng tử đơn nhất, ý niệm về không gian, thời gian sẽ không có ý nghĩa nào ngay từ đầu. Không gian và thời gian sẽ chỉ bắt đầu có ý nghĩa khi lượng tử gốc được phân chia thành đủ số lượng lượng tử. Nếu điều này đúng, sự khởi nguyên của thế giới đã diễn ra ngay trước sự khởi đầu của không gian và thời gian”.

Điều này được Georges đưa vào một loạt bài luận mang tên “Nguyên tử sơ khai” năm 1950, trong đó ông coi sự khởi nguyên là “bây giờ không có hôm qua” (hay còn gọi là “ngày không có ngày hôm qua). Đây chính là nền tảng của “Thuyết Big Bang” sau này sau khi một số nhà khoa học khác bổ sung học thuyết của Georges.

Nhiều người lúc bấy giờ không đồng ý với học thuyết gốc này. Họ cho rằng do là thầy tu nên Georges đã bị tôn giáo ảnh hưởng tới nghiên cứu khoa học. Trong thực tế, Giáo hoàng Pious XII năm 1952 tuyên bố Thuyết Big Bang khẳng định ý niệm về “đấng tạo hóa tối cao” và do đó, phù hợp với giáo điều Công giáo.

Georges không đánh giá cao cách nhìn nhận này của Giáo hoàng và tranh luận kịch liệt với Giáo hoàng về vấn đề này. Ông muốn Giáo hoàng không sử dụng công trình của mình để làm lý luận cho chủ nghĩa đấng cứu thế và muốn công trình của mình đứng độc lập, không dính dáng tới các ý tưởng tôn giáo.

Dù xung đột nhưng Georges đã trình bày chi tiết mọi học thuyết này trước khán giả trong một hội nghị ở Viện Công nghệ California ở Pasadena năm 1933 nói trên. Học thuyết của ông cho rằng khi nguyên tử sơ khai nổ, nó sẽ tạo ra thời gian và không gian rồi làm vũ trụ giãn nở.

Khi Georges trình bày xong và được Einstein tán dương hết lời, nhà báo tờ New York Times Duncan Aikman đến đưa tin về hội nghị đã chụp ảnh hai nhà khoa học kèm theo chú thích: “Họ tôn trọng và rất ngưỡng mộ nhau”.

Trong bài viết về hội nghị, Aikman viết: “Georges Lemaitre đã nói đi nói lại ở đất nước này rằng không có xung đột giữa tôn giáo và khoa học. Quan điểm của ông thú vị và quan trọng không phải vì ông là một thầy tu Công giáo, cũng không phải vì ông là một trong những nhà toán học hàng đầu của thời đại chúng ta, mà là vì cả hai điều trên”.