Magnetic Skyrmion: Cấu trúc từ mới cho các linh kiện spintronics

Giải Nobel Vật lý 2016 được trao cho ba nhà vật lý học người Anh (J. Michael Kosterlitz, Duncan Haldane, và David J. Thouless) cho các nghiên cứu về chuyển pha topo trong vật lý chất rắn. Người ta kỳ vọng các nghiên cứu về chuyển pha topo có thể giúp hiểu các quá trình vật lý ở các hệ thấp chiều, cho các ứng dụng trong các thế hệ linh kiện điện tử kiểu mới, mà điển hình là spintronics (hãy tìm đọc các bài viết trước của tôi về spintronics). Một hướng nghiên cứu mới nổi gần đây hứa hẹn những đột phá mới trong spintronics là sự hình thành và điều khiển các cấu trúc từ skyrmion, một dạng sai hỏng topo cấu trúc từ.

Skyrmion là gì?

Skyrmion là một dạng giả hạt (quasiparticle) được tạo thành từ các momen từ. Sự hình thành của các Skyrmion được dự đoán trong mô hình lý thuyết của nhà vật lý học người Anh Tony Skyrme (1922 – 1987) trong bài báo của ông vào năm 1962 [1].  Skyrme dự đoán về một loại giả hạt tồn tại trong các vật liệu từ dưới dạng một sai hỏng topo mà cấu trúc từ của nó bền vững hơn rất nhiều so với cấu trúc từ khác là đơn đômen do sự bố trí hợp lý của các momen từ. Thực chất thì bài báo của Skyrme ban đầu chỉ dự đoán về hành vi của các giả hạt này trong các meson và baryon (mà cụ thể là neutron và proton) – vì Skyrme là một nhà vật lý hạt nhân –  nhưng sau này nó được mở rộng dự đoán trong các vật liệu rắn. Vào năm 1982, khái niệm này được chính thức gọi là Skyrmion và đem lại Huy chương Vật lý Hughes danh giá của Royal Society trao tặng cho Skyrme.

Cấu trúc từ trong các Skyrmions tồn tại trong màng siêu mỏng MnSi (S. Mühlbauer et al. Science 323, 915-919 (2009).)
Hình 1. Cấu trúc từ trong các Skyrmions tồn tại trong màng siêu mỏng MnSi (S. Mühlbauer et al. Science 323, 915-919 (2009).)

Skyrmion được thực nghiệm quan sát trong các cấu trúc từ vào năm 2009 trong công trình đăng trên Science của nhóm Christian Pfleiderer ở TU Munich (Đức) [2]. Nhóm của Pfleiderer đã lần đầu tiên khẳng định sự tồn tại của cấu trúc Skyrmion trong các màng siêu mỏng làm từ vật liệu MnSi ở nhiệt độ 29.5 K. Cấu trúc này được xác định nhờ những đo đạc cấu trúc từ chính xác bằng phân tích tán xạ neutron (hình 1). Kết quả này đã ngay lập tức hút các nhà vật lý đổ xô vào nghiên cứu về sự hình thành cấu trúc Skyrmion và tìm các ứng dụng mới cho dạng cấu trúc từ này.

Skyrmion và ứng dụng

Quay trở lại với cấu trúc từ, bạn có thể đã biết một vật liệu từ phân bố các momen từ của mình theo dạng các đômen từ mà trong mỗi đômen từ độ hướng song song theo một chiều nhất định. Sự phân bố này nhằm cực tiểu hóa năng lượng vi từ để tạo sự bền vững cấu trúc từ. Một vật từ có thể bao gồm nhiều đômen – và ta sẽ có cấu trúc đa đômen. Hoặc khi kích thước nó giảm xuống đến mức tới hạn, toàn vật từ sẽ chỉ là một đômen đơn nhất – bạn sẽ có cấu trúc đơn đômen. Đa đômen thực chất dễ tồn tại hơn trong khi đơn đômen về mặt năng lượng thường tỏ ra kém bền vững hơn. Một khi kích thước tăng lên, nó sẽ đe dọa sự tồn tại của đơn đômen. Còn ở cấu trúc đa đômen, bạn sẽ có các sai hỏng ngăn cách giữa các đômen gọi là vách đômen mà ở đó momen từ sẽ từ từ thay đổi từ chiều của đômen này sang chiều của đômen khác. Skyrmion cũng là một trong các dạng sai hỏng đó, nhưng nó hiếm gặp hơn nhiều. Momen từ trong Skyrmion sẽ thay đổi theo dạng các xoáy từ trong kích thước rất nhỏ (gọi là các vortex) mà qua đó, năng lượng vi từ sẽ được cực tiểu hóa tới mức rất bền vững (hình 2) nên nó tuân theo các quá trình chuyển pha topo.

Hình 2. Sự phân bố các momen từ trong hai kiểu Skyrmion (ảnh từ wikipedia.org).
Hình 2. Sự phân bố các momen từ trong hai kiểu Skyrmion (ảnh từ wikipedia.org).

Sự bền vững của cấu trúc Skyrmion được đặc biệt yêu thích vì nó tồn tại ở các kích thước rất nhỏ, sẽ là một nơi tuyệt vời để lưu trữ các bit thông tin. Người ta cũng tìm ra cách điều khiển các Skyrmion bằng dòng spin với mật độ rất thấp [3] do đó nó trở thành một cấu trúc tuyệt vời cho các linh kiện lưu trữ thông tin mật độ cao, tiêu tốn ít năng lượng trong công nghệ spintronics tương lai [4].

Trên đây chỉ là những tóm tắt rất đơn sơ về Skyrmion, một hướng nghiên cứu mới trong từ học và spintronics. Bạn có thể đọc nhiều bài báo khoa học về các nghiên cứu mới về Skyrmion đăng trên một số báo đặc biệt của tạp chí New Journal of Physics (IOP Publishing) [5].  Số báo này được mở miễn phí hoàn toàn cho mọi độc giả nên bạn có thể đọc toàn văn của tất cả các bài trong số báo này.

Tài liệu tham khảo

[1] T.H.R. Skyrme, A unified field theory of mesons and baryons, Nuc. Phys. 31, 556-569 (1962).

[2] S. Mühlbauer, B. Binz, F. Jonietz, C. Pfleiderer, A. Rosch, A. Neubauer, R. Georgii, P. Böni, Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet, Science 323, 915-919 (2009).

[3] J. Iwasaki, M. Mochizuki,  N. Nagaosa, Current-induced skyrmion dynamics in constricted geometries, Nature Nanotech. 8, 742-747 (2013).

[4] G. Finocchio, F. Büttner, R. Tomasello, M. Carpentieri, and M. Kläui, Magnetic skyrmions: from fundamental to applications, J. Phys. D: Appl. Phys. 49, 423001 (2016).

[5] New Journal of Physics (2016): Focus on Magnetic Skyrmions.

Advertisements

Giải Nobel Vật lý cho các nghiên cứu về chuyển pha topo

Ba nhà vật lý người Anh – Mỹ, David J. Thouless, F. Duncan M. Haldane và J. Michael Kosterlitz vừa được trao giải thưởng Nobel Vật lý năm 2016 cho các khám phá lý thuyết của họ về các trạng thái pha topo và chuyển pha topo trong vật lý chất rắn (“for theoretical discoveries of topological phase transitions and topological phases of matter” – như tóm lược của Ủy ban Nobel). David Thouless sẽ nhận một nửa giải, trong khi nửa còn lại được chia đều cho Haldane và Kosterlitz. Giải thưởng này được trao cho những nghiên cứu lý thuyết của ba nhà vật lý học, được bắt đầu từ những năm 70-80 khi họ còn làm việc ở Anh trước khi chuyển sang làm việc ở Mỹ.

David Thouless (1934) sinh ra ở thị trấn Bearsden (Greater Glasgow, Scotland), tốt nghiệp Đại học Cambridge (Anh), làm postdoc ở Đại học California, Berkeley (Mỹ) và nhận bằng tiến sĩ ở Đại học Cornell (Mỹ) trước khi trở thành giáo sư toán lý ở Đại học Birmingham (Anh) vào năm 1965. Ông bắt đầu nghiên cứu về lý thuyết chuyển pha siêu dẫn dựa trên topo lượng tử từ năm 1965. Duncan Haldane (1951) sinh ra ở thủ đô London (Anh), tốt nghiệp Đại học Cambridge (cử nhân và tiến sĩ) trước khi sang Mỹ làm nghiên cứu ở Bell Labs và trở thành giáo sư vật lý lý thuyết ở Đại học Princeton (Mỹ). Haldane theo đuổi các nghiên cứu lý thuyết về siêu lỏng và hiệu ứng Hall lượng tử phân số (Fractional quantum Hall effect). John Michael Kosterlitz (1942) sinh ra ở thành phố Aberdeen (Scotland), học đại học ở Đại học Cambridge và tốt nghiệp tiến sĩ ở Đại học Oxford (Anh). Kosterlitz từng làm postdoc với Thouless ở Birmingham trước khi được bổ nhiệm làm giảng viên, và sau đó là phó giáo sư (Reader) ở Birmingham, và hiện nay đang là giáo sư ở Đại học Brown (Mỹ). Ông đã cùng Thouless hợp tác phát triển lý thuyết chuyển pha topo trong siêu dẫn, các hiện tượng thủy tinh spin,..

Một ví dụ về chuyển pha topo của các xoáy vortex trong lớp mỏng (hình từ Physicsworld) trong các nghiên cứu của Thouless và Kosterlitz
Một ví dụ về chuyển pha topo của các xoáy vortex trong lớp mỏng (hình từ Physicsworld) trong các nghiên cứu của Thouless và Kosterlitz

Kosterlitz và Thouless được đặt tên trong hiện tượng chuyển pha topo lượng tử (The Kosterlitz–Thouless transition) – một chuyển pha trong không gian 2 chiều ở nhiệt độ rất thấp mà ở đó một cặp liên kết xoáy thuận (vortex) và xoáy nghịch (antivortex) của các spin điện tử sẽ bị phá vỡ thành các cặp vortex và antivortex không kết cặp khi chuyển pha nhiệt độ tới hạn. Một trong những công trình tiêu biểu của lý thuyết này là bài báo của hai ông đăng trên tạp chí Journal of Physics C: Solid State Physics (http://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3719/6/7/010/meta), đến nay được gần 6000 lần trích dẫn. Lý thuyết của Thouless và Kosterlitz dựa trên sự chuyển pha ở các lớp mỏng hai chiều mà ở đó các sai hỏng topo đóng vai trò chính. Lý thuyết này rất quan trọng cho các nghiên cứu về siêu dẫn nhiệt độ cao. Thouless còn phát triển lý thuyết chuyển pha topo hai chiều trong các màng mỏng dẫn điện để giải thích hiệu ứng Hall lượng tử phân số như các chất lỏng topo lượng tử.

Khoảng thời gian đó, Haldane nghiên cứu về tính chất chuỗi của các nguyên tử từ tính trong sự đóng có mặt của đối xứng không gian. Ông đã chỉ ra rằng các chuỗi từ tính có các tính chất cơ bản khác nhau phụ thuộc vào spin của các nguyên tử. Ông đã chỉ ra rằng các chuỗi chẵn (có spin nguyen) là định xứ topo (và đối xứng điểm không bị phá vỡ) trong khi các cuỗi lẻ (spin bán nguyên) không phải là định xứ topo (và đối xứng điểm bị phá vỡ). Nghiên cứu của Haldane cực kỳ quan trọng cho các hiện tượng về spin điện tử trong các chuyển pha topo ở các lớp mỏng 2D hay cả khối 3D như ở các chất cách điện, siêu dẫn hay kim loại.

Nếu như các nghiên cứu của Haldane hầu hết làm ở Mỹ (ông chỉ làm việc ở Anh đến hết bậc nghiên cứu sinh ở Cambridge), thì Kosterlitz và Thouless đã thành danh ở Anh (họ là các giáo sư ở Birmingham với các nghiên cứu về chuyển pha Kosterlitz–Thouless) trước khi sang “làm giàu” ở mảnh đất Mỹ màu mỡ. Nước Mỹ giàu có vẫn luôn là nơi hút các nhân tài của Anh sang sống và làm việc. Trường hợp của Kosterlitz và Thouless cũng tương tự như một người Anh khác nhận giải Nobel Hóa học sau đó một ngày, Sir James Fraser Stoddart (1942), cũng đang là giáo sư ở Mỹ (Đại học Northwestern). Stoddart cũng là nhà hóa học thành danh ở Anh (ông học đại học và tiến sĩ ở Đại học Edinburgh, Scotland; làm nghiên cứu sau tiến sĩ và giảng viên ở Đại học Sheffield, rồi làm giáo sư, giữ ghế giáo sư hóa hữu cơ ở Birmingham trước khi sang Mỹ tiếp tục làm giáo sư).

Ngoài ra, một điều khá thú vị là rất nhiều bài báo quan trọng trong các nghiên cứu của ba nhà vật lý học người Anh đều được đăng ở tạp chí Journal of Physics C, một tạp chí có chỉ số ảnh hưởng (impact factor) không có gì làm cao lắm (2.2). Điều này cho thấy đánh giá một công trình nghiên cứu không thể chỉ nhìn vào chỉ số IF của tạp chí.

Dưới đây là một số bài báo quan trọng trong nghiên cứu của ba nhà vật lý có thể download miễn phí

Khơi gợi và nuôi dưỡng tình yêu khoa học trong giới trẻ

TS. Ngô Đức Thế và TS. Lưu Quang Hưng, hai nhà nghiên cứu Việt Nam ở nước ngoài, đã chia sẻ với Tạp chí Tia Sáng những suy nghĩ và mục tiêu mà họ hướng đến khi thành lập Trường hè Khoa học, một khóa học diễn ra vỏn vẹn vài ngày mỗi năm nhưng bước đầu đã thực hiện được điều họ mong đợi: góp phần khơi gợi và nuôi dưỡng tình yêu khoa học trong các bạn trẻ.

Những ngày đầu gian nan

Khi còn cùng làm việc tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS), ba nhà khoa học trẻ Ngô Đức Thế, Lưu Quang Hưng và Giáp Văn Dương luôn băn khoăn về sự thờ ơ của giới trẻ với khoa học và nghề nghiên cứu. Những câu hỏi ấy vẫn luôn được gợi lên trong những cuộc thảo luận về khoa học của họ với nhóm các đồng nghiệp người Việt ở NUS. Làm gì để cổ vũ giới trẻ có thêm dũng khí theo đuổi con đường nghiên cứu đầy chông gai mà chính bản thân họ cũng đang phải đối mặt?

Khi chia tay nhau ở Hà Nội để chuẩn bị mỗi người tới một phương trời mới, cả ba cùng tìm thấy câu trả lời cho băn khoăn này, đó là tổ chức một lớp học dành cho những sinh viên yêu thích khoa học nhằm trang bị những kỹ năng và hành trang cơ bản từ những trải của những người đi trước. Xa hơn, trường hè còn có thể truyền thêm nhiệt huyết và nuôi dưỡng tình yêu dành cho khoa học của các bạn trẻ. Trường hè Khoa học Việt Nam (Vietnam Summer School of Science, VSSS) đã ra đời vào tháng 8 năm 2013 trong hoàn cảnh đó.

Trong quá trình chuẩn bị tổ chức, hàng loạt những vấn đề đã lần lượt nảy sinh: để thu hút các em quan tâm hơn đến khoa học thì cần những nội dung bài giảng gì; thời lượng bao nhiêu là phù hợp cho khóa học; lấy ở đâu ra kinh phí (dự kiến hàng chục triệu) để mở lớp khi chẳng ai sẵn lòng tài trợ cho ý tưởng họ chưa nhìn thấy, thậm chí là lĩnh vực chẳng mang lại tác dụng quảng bá gì với doanh nghiệp; liệu các bạn trẻ sẽ đón nhận ra nó sao, có sinh viên nào thật sự quan tâm đến lớp học như vậy không khi luôn có hàng trăm hoạt động khác hấp dẫn hơn? Tìm đâu ra sinh viên chỉ trong vòng có vài tuần trong bối cảnh các em đang đều về quê nghỉ hè? Rất nhiều những câu hỏi khác những người tổ chức phải tự đặt ra cho mình và loay hoay tìm giải pháp.

Thật may, ý tưởng của nhóm đã nhận được sự ủng hộ nhiệt thành của lãnh đạo trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, đặc biệt là của TS. Trịnh Thị Thúy Giang. TS. Giang là người đã giúp kết nối với lãnh đạo nhà trường nhằm hỗ trợ cơ sở vật chất, đồng thời bảo lãnh về nội dung để Trường hè có thể đi vào hoạt động từ con số 0 tròn trĩnh.

Trường hè khoa học đầu tiên đã diễn ra trong hai ngày, mùng 5 và 6 tháng 8 năm 2013. Một lớp học ấm cúng với 80 học viên ưu tú nhất được chọn từ hơn 180 hồ sơ nộp trực tuyến. Sáu giảng viên trẻ (nhóm ba người đầu tiên cùng với ba giảng viên đại học trẻ khác, PGS.TS. Ngô Đức Thành, TS. Phạm Thái Sơn và ThS. Hồ Huyền) thay nhau giảng 6 bài. Số lượng các bạn trẻ đăng ký học vượt xa mong đợi ban đầu của họ, góp phần tạo nên một không khí lớp học sôi nổi chưa từng có. Suốt hai ngày liên tiếp, các bài giảng diễn ra từ 8h sáng tới 7h tối nhưng không học viên nào bỏ về giữa chừng, thậm chí đa phần còn nán lại với nhiều câu hỏi và thảo luận cùng các giảng viên.

Nuôi dưỡng tình yêu khoa học trong giới trẻ

Luôn coi trường hè là nơi những nhà khoa học trẻ đi trước thể hiện trách nhiệm dìu dắt những thế hệ tiếp theo, VSSS đã tập hợp được một bộ khung chương trình giảng dạy với sự tham gia của những nhà khoa học trẻ có chuyên môn tốt và giàu nhiệt huyết. Lối giảng dạy tươi mới, cởi mở, đa chiều và phong phú về nội dung là những ưu điểm của Trường hè và may mắn luôn được các học viên đón nhận. Điều bất ngờ là các giảng viên đều tham gia tự nguyện tham gia, không đòi hỏi bất kỳ một khoản thù lao nào, chỉ với một mục đích là nỗ lực nuôi dưỡng tình yêu khoa học trong các bạn trẻ.

Thành công ở lần tổ chức đầu tiên đã thắp lên niềm tin cho nhóm sáng lập tiếp tục duy trì và phát triển Trường hè. Ngay sau khi chương trình kết thúc, Ban tổ chức đã nhận được những phản hồi tích cực của cộng đồng bạn trẻ yêu thích nghiên cứu về mục tiêu, nội dung cũng như phương pháp giảng dạy. Với sự ủng hộ nhiệt thành này, các kỳ trường hè tiếp theo chứng kiến sự mở rộng quy mô học viên và sự ủng hộ của nhiều nhà khoa học trẻ đang làm việc trong nước bằng việc cùng tham gia tổ chức giảng dạy như TS. Nguyễn Đức Dũng (Đại học Bách khoa Hà Nội), TS. Đặng Văn Sơn (Đại học Quốc gia Hà Nội)… Các kết quả tích cực giúp Trường hè nhận được sự ủng hộ của một số tổ chức khác như Viện VEPR (Đại học Quốc gia Hà Nội), Trung tâm DEPOCEN, Công ty Trung Nguyên, Công ty AlphaSchool, Công ty AlphaBooks.

Cho đến năm 2016, Trường hè Khoa học đã qua bốn kỳ tổ chức liên tiếp. Số lượng sinh viên quan tâm các chương trình học của Trường hè ngày một tăng. Mặc dù quy mô lớp học mỗi năm đã được tăng lên gần gấp ba (trên 200 người) nhưng số lượng hồ sơ nộp hàng năm luôn ở mức trên dưới 500. Đồng thời, Ban tổ chức cũng nhận được những phàn hồi rất tích cực từ các bạn học viên về sự thú vị và những điều bất ngờ mà chương trình mang lại.

Vì vậy từ chỗ chỉ gói gọn trong các nội dung về khoa học tự nhiên và kỹ thuật, các bài giảng của Trường hè đã được mở rộng ra nhiều nội dung về khoa học xã hội, kinh tế, nghệ thuật nhờ sự tham gia tích cực của nhiều giảng viên mới ở các lĩnh vực này như TS. Nguyễn Ngọc Anh (DEPOCEN), TS. Nguyễn Tô Lan, TS. Trần Trọng Dương (Viện Nghiên cứu Hán Nôm, Viện Hàn lâm KHXH Việt Nam), TS. Nguyễn Đức Thành, TS. Phạm Sỹ Thành (Viện nghiên cứu kinh tế VEPR, đại học Quốc gia HN),.. và nhiều nhiều nhà khoa học khác đang làm việc tại Việt Nam.

Ảnh hưởng của trường hè

Qua bốn lần tổ chức, nội dung khung của trường hè đã được định hình rõ nét. Nội dung chính bao gồm các bài giảng về: phương pháp luận khoa học, tư duy phản biện, tư duy nghiên cứu, kỹ năng công bố công trình khoa học, đạo đức của người làm khoa học và cách trích dẫn, các kinh nghiệm hữu ích nhằm chuẩn bị theo đuổi sự nghiệp nghiên cứu, chuẩn bị hồ sơ xin việc trong lĩnh vực học thuật, cách tìm kiếm học bổng du học. Bên cạnh dàn bài khung đó, mỗi năm sẽ có những bài giảng “mềm” mới về khoa học ứng dụng và nghệ thuật.

Kể từ trường hè lần thứ ba (2015), một nội dung mới được đưa vào là tương tác, nhằm rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm và các tình huống khoa học giả định, bất ngờ trở thành nội dung sôi nổi nhất của kỳ trường hè các năm sau đó. Qua khảo sát sau chương trình, hơn 80% học viên đã đánh giá các bài tập nhóm và tương tác ở mức độ “rất hữu ích”.

Sau bốn kỳ tổ chức, VSSS đã bắt đầu cho thấy những tác động tích cực của nó lên giới trẻ qua những phản hồi của các cựu học viên. Gần 80% cựu học viên trả lời rằng tình yêu của họ đối với khoa học và nghiên cứu khoa học tăng lên rõ rệt, trong đó có gần 25% người đã thể hiện quyết tâm chuyển sang theo đuổi con đường nghiên cứu khoa học lâu dài sau khi học Trường hè. Ở góc nhìn khác, bài giảng chia sẻ kinh nghiệm xin học bổng và du học nước ngoài giúp các bạn có thêm cơ hội du học ở nước ngoài. Qua khảo sát chưa đầy đủ, ít nhất 10% cựu học viên phản hồi rằng họ đã kiếm được học bổng du học nước ngoài sau khi tham gia học trường hè. Hơn 60% trong số này khẳng định học bổng họ nhận được có đóng góp đáng kể từ các bài học thực tế tại trường hè. Như vậy, đến nay, trường hè đã giúp ít nhất 50 bạn theo đuổi ước mơ du học của mình.

Trường cũng thay đổi góc nhìn khác của các em về mặt đạo đức khoa học. Một ví dụ vui gần đây được dùng như một minh chứng cho sự thay đổi rõ rệt về tư duy của học viên về vấn đề đạo văn. Rất nhiều học viên sau khi tham dự trường hè viết kèm các trích dẫn nguồn cẩn thận khi viết các vấn đề xã hội trên facebook của họ. Tất nhiên đây chỉ là một thông tin vui, có thể nói, tư duy phản biện của các em sau trường hè trở nên rõ nét. Có em đã chia sẻ về quyết tâm theo đuổi con đường khoa học “Trước khi tới với trường hè, định hướng cho tương lai của mình còn khá đơn giản, mình định tìm 1 công việc thu nhập cao, có tiền phụ giúp gia đình và đi đây đi đó. Mình từng là người yêu khoa học, yêu nghiên cứu nhưng không định hướng đó là hướng đi cho mình sau khi ra trường. Đến trường hè, khi ở giữa môi trường xung quanh toàn người giỏi, toàn con người của khoa học, tình yêu nghiên cứu chưa bao giờ trỗi dậy trong lòng mình mạnh đến thế. Trước kia mình chưa bao giờ nghĩ đến việc này, nhưng hôm nay mình đã có thể nói nó ra, cố gắng phấn đấu vì nó, mình muốn theo đuổi niềm đam mê trong lĩnh vực của mình”. Có bạn còn tâm sự: “Ba ngày ở đây, nghe những điều chưa-từng-được-nghe, thấy những điều chưa-từng-được-thấy và học những điều chưa-bao-giờ-học. Ba ngày ở đây là ba ngày được thỏa mãn khát khao tìm hiểu, được đặt ra những câu hỏi, nhận những câu trả lời và ôm về một mớ khác nhiều hơn… Đi học Trường hè thực sự là một trong những trải nghiệm đáng nhớ nhất của đời sinh viên. Không chỉ là khai sáng tri thức, mở mang đầu óc và nhìn thế giới bằng những góc nhìn khác nhau, Trường hè còn là nơi cho tôi thấy những người trẻ đã và đang sống như thế nào.” Đọc hàng trăm những cảm  nhận tích cực khác của các em về trường hè không khiến giảng viên bồi hồi xúc động, như “Có thể em chưa thấm được 100% các bài giảng nhưng cái em thấy em nhận được là năng lượng tích cực lan tỏa từ những trái tim các thầy cô. Trong khoảnh khắc bế mạc, các thầy cô đứng trên sân khấu, em lại có thêm được quyết tâm rằng 7 năm nữa, em sẽ là người đứng trên đó, nối tiếp con đường của các thầy cô”.

Trường hè đi về đâu?

Dù mang trong mình rất nhiều nhiệt huyết của những bạn trẻ với khát khao nuôi dưỡng tình yêu khoa học cho thế hệ sau, trường hè phải đối mặt với rất nhiều thách thức nan giản. Có thể nói, tài chính vẫn luôn là vấn đề đau đầu với những người tổ chức ngay từ ngày đầu thành lập. Là một sự kiện tự phát từ những cá nhân, Trường hè được bắt đầu từ con số 0 với những đóng góp cá nhân của chính những người tổ chức. Sự phát triển về quy mô của Trường hè cũng đi kèm với đòi hỏi sự tiêu tốn thêm nhiều nguồn tài chính khác đề hỗ trợ các bạn học viên. Dù đã được Đại học Quốc gia Hà Nội hỗ trợ nhưng các thành viên ban tổ chức Trường hè cũng đã phải tự nỗ lực rất nhiều để duy trì trường hè suốt 4 năm qua.

Một tin vui đáng khích lệ cũng đến với Trường hè. Năm 2016, lần đầu tiên Quỹ Rencontres du Vietnam mà đại diện là GS. Jean Trần Thanh Vân tài trợ một khoản tài chính đáng kể (30.000.000 đồng), cùng với đó là sự đóng góp của nhiều trí thức người Việt đang sống và làm việc ở nước ngoài như GS. Trần Văn Thọ (Nhật Bản), GS. Phạm Xuân Yêm (Pháp), PGS. Vũ Minh Khương (Singapore) cũng giúp san sẻ bớt gánh nặng tài chính, qua đó giúp cho nhiều học viên ở xa Hà Nội (chủ yếu là ở các tỉnh miền Trung và miền Nam) được hỗ trợ một phần chi phí đi lại, đồng thời đem lại phần thưởng nho nhỏ cho cuộc thi nghiên cứu khoa học trong khuôn khổ trường hè.

Qua 4 lần tổ chức, Trường hè đã ghi nhận những tác động tích cực tới lòng yêu khoa học và quyết tâm theo đuổi con đường nghiên cứu của giới trẻ. Tuy nhiên xét về hiệu quả thì con số 700 học viên đã tham dự trường hè vẫn còn quá khiêm tốn. Vì vậy để phát huy được những mặt tích cực của nó, trong những năm tiếp theo, mô hình Trường hè Khoa học vẫn cần được hoàn thiện và cần có sự hỗ trợ nhiều hơn nữa từ xã hội.

James Clerk Maxwell – Einstein của Scotland

Nếu như hỏi người dân Anh và phần đông nhân loại rằng ai là nhà vật lý người Anh vĩ đại nhất thì chắc hẳn phần đông sẽ trả lời là Isaac Newton. Nếu hỏi tiếp rằng sau Newton là ai? Có thể sẽ là Stephen Hawking, Michael Faraday,… Vương quốc Anh là một cái nôi khoa học kỹ thuật của nhân loại, nơi đã sản sinh ra nhiều nhà vật lý học vĩ đại mà tên tuổi của họ được ghi vào sách giáo khoa và được số đông nhân loại biết đến, mà điển hình như Isaac Newton, Michael Faraday, hay Stephen Hawking được nhắc ở trên. Nhưng cũng có những nhà vật lý vĩ đại với những đóng góp có thể sánh ngang với Newton, Einstein nhưng tên tuổi của họ lại không được nhiều công chúng biết đến. James Clerk Maxwell là một nhà khoa học như thế. Công trình của ông về lý thuyết trường điện từ ra đời cách đây hơn 150 năm có tầm vóc sánh ngang với Lý thuyết Tương đối của Albert Einstein, hay các định luật cơ học của Newton và đến nay vẫn là một trụ cột của vật lý học hiện đại. Nhưng Maxwell không được nhiều công chúng nhắc tới như Einstein, Newton.

1. Tuổi thơ đầy sóng gió

James Clerk Maxwell chào đời cách đây đúng 185 năm, vào ngày 13 tháng 6 năm 1831 trong căn nhà số 14, phố India ở thành phố Edinburgh, thủ phủ xứ Scotland trong Vương quốc Liên hiệp Anh và Bắc Ailen. Cha của ông, là John Clerk, đã thêm họ Maxwell để đáp ứng một số điều kiện pháp lý cho phép ông được thừa hưởng một mảnh đất ở vùng nông thôn Middlebie, Galloway (Tây nam Scotland). John Clerk Maxwell là một người nhạy cảm, và thận trọng. Ông kết hôn với bà Frances Cay, người mà tính cách cũng như ông, nhưng kiên quyết và thẳng thắn hơn. Tính cách của họ là bổ sung cho nhau, và James, người con trai duy nhất của họ đã may mắn được thừa hưởng một số điểm tốt của cả cha lẫn mẹ.  Họ xây dựng một trang trại nhỏ ở Middlebie và gọi tên là Glenlair (trong tiếng địa phương Scotland có nghĩa là “thung lũng Lair”). Maxwell thực sự yêu mến căn nhà này vì nó là nơi ông giành toàn bộ tuổi thơ cũng như cuộc sống “ẩn dật tự do” sau này. Khi Maxwell lên 8 tuổi, cuộc sống bình dị của gia đình ông tại Glenlair bị phá vỡ bởi cái chết đau đớn của mẹ ông ở tuổi 48 do ung thư dạ dày mà sau này chính Maxell cũng mắc phải khiến ông cũng mất ở khi còn trẻ ở độ tuổi tương tự. Thái độ của ông trước nỗi đau này khác hẳn với những mất mát to lớn trong lòng của ông “ Tôi vui vì giờ đây mẹ tôi sẽ không còn phải chịu thêm cơn đau nào nữa”.[1]

Glenlair, nơi gia đình James Clerk Maxwell từng sinh sống (ảnh chụp từ Wikipedia.org).

John Clerk Maxwell là một người cha yêu con, nhưng cái chết của người vợ dường như khiến ông đau buồn đến độ quên hết những việc cần làm để dạy con trai mình. Ông giao hết việc dạy dỗ cậu bé James cho một gia sư có lối giáo dục cứng rắn và tẻ nhạt. Lewis Campbell, người viết tiểu sử của Maxwell từng mô tả là lối giáo dục khắc nghiệt của vị gia sư này cũng có một phần tích cực đối với Maxwell khi nó rèn luyện cho ông một tâm lý “không ngại đắng cay”. Cuộc đời của cậu bé James chỉ thay đổi khi dì ruột của ông, bà Jan Cay chứng kiến việc dạy dỗ của vị gia sư khắc nghiệt, và thuyết phục được ông bố thay đổi ý định, gửi James tới sống cùng gia đình bà ở Edinburgh, và theo học Học viện Edinburgh.[2]

 2. Học viện Edinburgh và công trình toán học đầu tiên

Những trải nghiệm đầu tiên của Jame ở học viện không mấy vui vẻ đối với James. Cậu bé James luôn xuất hiện với một bộ đồ cũ có dáng dấp thôn quê kèm với giọng nói vùng Gallovidian đã làm ông trở thành tầm ngắm cho những nhóm bạn hay trêu trọc ở trường học. Những cậu bạn tinh nghịch hay chọc phá ông đã đặt cho ông một biệt danh mới là “Drafty” có nghĩa là “kì quặc đến mức ngớ ngẩn” hay là “kẻ lập dị’’ theo ngôn ngữ hiện đại ngày nay. Học viện đã làm chút ít cho việc chinh phục tâm hồn và cỗ vũ cho những việc làm sáng tạo của ông. Ông đã kết thân với một số người trong đó có Lewis Campbell người sau này viết tiểu sử của ông và Peter Guthrie Tait người sau này là giáo sư triết học tự nhiên của Viện Đại học Edinburgh.

Học viện Edinburgh, ngôi trường Maxwell theo học khi còn nhỏ (ảnh từ Wikipedia.org).

Vào thời đại của Maxwell, Scotland có một thần đồng là William Thomson, người được biết đến sau này là Huân tước Kelvin nhờ nhứng đóng góp vĩ đại cho vật lý học và phát triển kỹ thuật ở Scotland. Khác với Thomson, Maxwell không phải là một thần đồng, cũng không có dấu hiệu sớm nào của một thiên tài toán học. Nhưng người ta tin rằng Maxwell có một người cha nhạy bén là John Clerk Maxwell, người luôn nhiệt tình khuyến khích con mình các vấn đề của khoa học và kỹ thuật là điểm tốt cho sự phát triển tài năng của con trai mình. Hai cha con Maxwell thường tham dự các cuộc họp của Hiệp hội Nghệ thuật Edinburgh và Hội Hoàng gia Edinburgh.[3] Ở tuổi 14, với những ý tưởng hình học xuất hiện trong đầu, Maxwell đã viết một bài báo mô tả phương pháp để xây dựng hình ellipse. John Cleck Maxwell đã nhìn thấy công trình của con trai mình giống với chủ đề mà Jame Forbes – một giáo sư triết học tự nhiên ở Edinburgh đang theo đuổi và đã nói chuyện với Forbes. Forber cho rằng phương pháp “rất đáng chú ý trong nhiều năm qua” và thông báo bài báo cho Hội Hoàng gia Edinburgh. Và đây là chìa khóa khai mở sự nghiệp khoa học của cậu bé James. Jame Forbes đã mời Maxwell cùng tham gia nghiên cứu với mình ở Đại học Edinburgh, cùng với cả một giáo sư khác là William Hamilton. Hamilton và Forbes là hai đối thủ trong các cuộc tranh luận khoa học nảy lửa, nhưng đều có chung một quan điểm rằng rằng James là một đứa trẻ xứng đáng đặc biệt quan tâm. Forbes đã giúp ông trong phòng thí nghiệm còn Hamilton giúp về toán học và ảnh hưởng của họ đối với Maxwell là rất lớn cho đến mãi sau này.

3. Sinh viên xuất sắc và lập dị ở Cambridge

Năm 1850, Maxwell tới Cambridge và theo học ở Trinity College dưới sự hướng dẫn của William Hopkins. Ở Cambridge, Maxwell vẫn bị coi là người có tính cách lập dị, nhưng dường như đó lại là một lợi thế cho ông. Campbell viết:

Ông đã thử một số thí nghiệm kỳ quặc trong việc sắp xếp thời gian làm việc và ngủ. Từ 2 giờ đến 2 rưỡi sáng, ông dậy tập thể dục bằng cách chạy dọc hành làng, xuống cầu thang, đi dọc hành lang dưới, đi lên thang và tiếp tục như vậy cho đến khi những người sống cùng dãy hành lang tỉnh dậy, nấp sau cánh cửa để ném cho ông một loạt nào giày, bàn chải tóc,… mỗi khi ông chạy qua”.

James Clerk Maxwell khi theo học ở Trinity College, Cambridge (ảnh từ Wikipedia.org).

Tais thì viết về những trò hài hước khác của Maxwell:

“Ông ta từng đứng trên những giá gỗ trong nhà tắm chung, buông người rơi sấp trong bồn nước, lặn ngang bể để sang giá gỗ bên kia, đổ ngửa cả người xuống nước. Ông nói rằng nó kích thích tuần hoàn máu”.

Với nỗ lực tuyệt vời và tài năng toán học, James đã vị trí Wrangler hạng hai trong kỳ tốt nghiệp truyền thống ở Cambridge vào năm 1854.[4] Hopkins nói về cậu học trò Maxwell của mình rằng “anh ta là một người đàn ông phi thường chẳng có gì phải nghi ngờ, trong suốt cuộc đời dạy học của tôi”.

4. Nhà nghiên cứu xuất sắc và một giáo viên tồi

Thành tích xuất sắc của Maxwell ở kỳ thi tốt nghiệp đã đem lại cho ông học bổng và một vị trí nghiên cứu tại Trinity College. Trong suốt thời gian thanh bình này, ông bắt đầu các nghiên cứu về điện từ và yêu cô em họ tuổi teen Elizabeth Cay, “một thiếu nữ xinh đẹp và thông minh tuyệt vời” như theo lời mô tả của Everitt. Tuy nhiên sự lãng mạn không kéo dài bởi vì những quan ngại của gia đình về việc “những hiểm họa của quan hệ cận huyết trong một dòng họ thuần chủng”. Trong hai năm đó, Maxwell đã xây dựng phương pháp chụp ảnh màu đầu tiên bằng cách sử dụng các màu sắc cơ bản. Hai năm sau, ông nhận vị trí giáo sư triết học tự nhiên ở Marischal College,[5] Aberdeen, Scotland vì mong muốn được sống gần cha ông khi mà sức khỏe của ông John Clerk Maxwell ngày càng tệ. Nhưng khi James nhận được thông báo bổ nhiệm vị trí giáo sư (năm 1856) cũng là lúc cha ông, ngài John Clerk Maxwell qua đời.

Trái ngược với phong cách của một nhà khoa học xuất chúng, Maxwell lại không phải là một thầy giáo giỏi. Dù chuẩn bị bài giảng một cách cực kỳ tỉ mỉ, nhưng giờ học của Maxwell lại luôn vô cùng tẻ nhạt và không mấy thu hút sinh viên vì lối giảng vòng vo, rối rắm và khó hiểu. David Gill, một nhà thiên văn học tài năng của Scotland, người từng là sinh viên của Maxwell ở Marischal College, vẫn luôn ấn tượng về Maxwell:

Các bài giảng của Maxwell, như thường lệ, hầu hết được viết và sắp xếp một cách rất cẩn thận và tỉ mỉ trong một mẫu vừa với các bản in và thường được phép sao chép thoải mái. Trong khi giảng bài ông lại thường bắt đầu bằng việc đọc bản thảo, nhưng sau đó năm phút thì hết hoặc là dừng lại và chú thích: “Có lẽ tôi nên giải thích chỗ này”, và sau đó ông lòng vòng với những ý tưởng vừa hiện lên trong đầu, hay vừa nghĩ ra khi mà ông vừa viết kín cả bảng với những hình vẽ, biểu tượng, hay những nội dung vượt qua khả năng hiểu biết của chúng tôi. Rồi ông lại trở lại với bản thảo, thì lúc này giờ giảng cũng gần như hết và người nhắc giờ xuất hiện, hoặc là phải tiếp tục vào ngày hôm khác. Thỉnh thoảng cũng có một số minh họa thí nghiệm, nhưng chúng thường thất bại, cho thấy rằng Clerk Maxwell không phải là một giáo sư giỏi. Nhưng Maxwell cực kỳ cao hứng  với những người chỉ cần nắm bắt được một vài ý tưởng mà ông vạch ra trên bảng trong các bài giảng, hoặc khi chuyện phiếm với ông sau bài giảng.”

Ảnh mầu đầu tiên trên thế giới được tạo ra bởi Maxwell (ảnh Wikipedia.org).

Có lẽ vì lý do này mà Marischal College không mấy mặn mà trong việc tiếp tục hợp đồng với Maxwell mặc dù ông từng được trao giải thưởng Adam Prize năm 1859 cho công trình nghiên cứu về vành đai của sao Thổ. Maxwell đã chứng minh bằng lý thuyết vành đai tuyệt đẹp bao quanh sao Thổ là các thiên thạch và phải rất lâu sau nhân loại với chứng minh được dự đoán này của ông. Nhưng có lé những nghiên cứu xuất sắc của ông không thuyết phục được lãnh đạo Marischal College tiếp tục hợp đồng với ông, và hợp đồng của ông với Marischal College chấm dứt khi trường này sáp nhập với King College để trở thành Viện Đại học Aberdeen vào năm 1860.

5. London và lý thuyết trường điện từ

Thế nhưng lãnh đại của King College London lại có cách nhìn khác đối với Maxwell. Họ đã mời Maxwell một vị trí giáo sư mà không đặt gánh nặng giảng dạy cho Maxwell và đây có lẽ là quyết định tuyệt vời nhất của lãnh đạo nhà trường. Năm năm ở London của Maxwell là những năm tuyệt vời và sáng tạo nhất trong suốt cuộc đời ông Tại đây, Maxwell tiếp tục các nghiên cứu về điện từ, và năm 1861 đã lần đầu tiên trình diễn phương pháp tạo ảnh màu ngay trong bài giảng “On the Theory of Colour Vision” trước công chúng của Royal Institution.[6] Công trình này của ông được ghi nhận bằng Huy chương Rumford được trao bởi Hiệp hội Hoàng gia London,[7] và ông được chính thức bầu làm Viện sĩ của Hiệp hội này. Tuyệt vời hơn, chỉ trong vòng năm năm làm việc tại đây, Maxwell đã hoàn thành lý thuyết về trường điện từ, đóng góp vĩ đại nhất của ông cho nhân loại.

Công trình này của Maxwell được truyền cảm hứng từ những nghiên cứu thực nghiệm về các hiện tượng điện từ của Michael Faraday, William Thomson, John Kerr. Năm 1855, ông xuất bản công trình đầu tiên về lý thuyết các đường sức từ trên tạp chí khoa học của Viện Đại học Cambridge khi còn làm việc ở Trinity College. Khi tới London, ông đã tiếp tục hoàn thiện công trình này và xuất bản công trình hoàn thiện mang tên “On physical lines of forces” (Về các đường sức vật lý) xuất bản trên tạp chí Philosophical Magazine vào năm 1861.[8] Công trình này nêu lên mối quan hệ giữa từ trường xoáy và dòng điện dịch xuất hiện, giúp cho việc giải thích các hiện tượng cảm ứng điện từ một cách bản chất nhất. Bài báo nổi tiếng nhất của Maxwell được xuất bản vào năm 1865,[9] mang tên “A dynamical theory of electromagnetic field” (Lý thuyết động học của trường điện từ) mô tả toàn bộ quan hệ giữa các thành phần từ trường, điện trường của trường điện từ, cũng như sự hình thành các sóng điện từ và đưa ra cách tính tốc độ truyền sóng điện từ mà sau này thực nghiệm đã chứng minh tính đúng đắn của nó. Có thể nói rằng các công trình của Maxwell, mà ngày nay nhân loại tổng kết thành 4 phương trình Maxwell mô tả toàn bộ mối quan hệ giữa điện từ trường, trường điện từ, sóng điện tử và là nền tảng cho vật lý học ngày nay. Lý thuyết của Maxwell lần đầu tiên được kiểm chứng hơn 20 năm sau khi Maxwell công bố (1887) bởi nhà vật lý học trẻ yểu mệnh người Đức, Heinrich Hertz,[10] bằng thí nghiệm mô tả sự hình thành và ghi nhận sóng điện từ. Các phương trình của Maxwell được Albert Einstein sử dụng như những nền tảng cho lý thuyết tương đối của ông. Nhà vật lý học Richard Feynman đã nói về Maxwell rằng: “Nhìn vào lịch sử loài người thì có lẽ 10 ngàn năm nữa cũng không có gì phải nghi ngờ rằng phát hiện của Maxwell về lý thuyết điện từ là sự kiện quan trọng nhất thế kỷ 19”. Các nhà vật lý đều nhìn nhận tầm quan trọng của công trình của Maxwell có thể sánh ngang với lý thuyết tương đối của Einstein hay các công trình cơ học của Newton. Nó không chỉ làm nền tảng cho công nghệ truyền thông bằng sóng điện từ mà còn là một trụ cột không thể thiếu của vật lý hiện đại.

6. Một nhà bác học tự do và ẩn dật

Maxwell là một con người có tâm hồn tự do và thích cuộc sống bình dị. Sau khi công bố lý thuyết trường điện từ, ông cho rằng để tiếp tục công việc nghiên cứu của mình (vốn dựa nhiều vào tính toán lý thuyết), ông cũng chẳng cần đến một vị trí khoa bảng nào như những công việc chẳng hợp với ông chút nào mà ông vẫn phải làm. Ông có những suy nghĩ hết sức độc lập một cách thoải mái và có tất cả những mối liên hệ trong giới học thuật mà ông cần đến để có thể trao đổi những phát kiến mà ông tìm được trong thế giới khoa học. Tất cả những gì ông cần đến là thời gian và sự tự do như ở Glenlair, “để được đi dạo trên những cánh đồng và kết bạn với những chú ếch nhỏ hay những con chuột nước già” như ông đã làm trước đây. Vì thế, năm 1865, ông đã xin từ chức vụ giáo sư ở King College và trở về sống là Glenlair. Campell đã mô tả những tháng ngày vui vẻ của Maxwell ở Glenlair:

Kể từ lúc đó và về sau, bài thể dục mà ông và vợ ông yêu thích nhất là cưỡi ngựa bởi ông có khả năng nhất trong môn này. Một người hàng xóm có nhớ lại là vào năm 1874, trên lưng một chú ngựa đen tên là Dizzy, nỗi thất vọng lớn của những người chủ trước, ông đã điều khiển chú chạy vòng tròn trong sự thích thú của bọn trẻ ở Kilquhanity, ném qua và bắt lại cái roi da, nhảy qua các rào,..

Phần đáng kể của những buổi tối là giành cho Chaucer, Spenser, Milton hay một vở kịch của Shakespears mà ông đọc to cho vợ mình nghe. Vào ngày chủ nhật, sau khi ở nhà thờ về, ông sẽ giam mình trong công việc của một con chiên già. Đối với thần học, sự đồng cảm của ông phần lớn đã đi qua trong quá khứ giống như văn học. Ông có quan hệ rất tốt với láng giềng và đặc biệt là bọn trẻ. Ông giành nhiều thời gian thăm hỏi những người bệnh trong làng, đọc kinh và cầu nguyện cùng với họ trong những lúc họ cần sự cứu giúp. Những người tới thăm Glenlair giữa thời gian từ 1865 tới 1869 đặc biệt quen thuộc với những lời cầu nguyện được tiến hành bởi người chủ nhà. Lời cầu nguyện dường như ngay lập tức gây ấn tượng mạnh bởi ý nghĩa của chúng. Maxwell giờ là một điền chủ, vai trò mà ông rất thích.

James Clerk Maxwell và vợ, bà Katherine Maxwell khi ở Glenlair năm 1869 (ảnh từ Wikipedia.org).

7. Những năm cuối đời ở Cambridge

Nhưng rồi cuộc sống ẩn dật của Maxwell cũng không kéo dài được lâu khi Viện Đại học Cambridge thành lập Phòng thí nghiệm Cavendish và sẽ bổ nhiệm một vị trí giáo sư thực nghiệm mang tên “Giáo sư Cavendish”.[11] Cambridge đã nhận ra khá chậm rằng họ đã đi sau các trường đại học ở Scotland và Đức, và thậm chí cả Oxford, trong đào tạo khoa học nên cần khẩn cấp xây dựng các phòng thí nghiệm cho sinh viên và các nhà nghiên cứu. Hiệu trưởng danh dự của trường, công tước vùng Devonshire, William Cavendish, đã hào phóng hiến tặng cho trường một khoản để mở một phòng thí nghiệm mới. William Cavendish, chính là hậu duệ của nhà vật lý, hóa học quý tộc ẩn dật ở thế kỷ 18, Henry Cavendish, người đã tiến hành những thí nghiệm tiên phong về điện và lực hấp dẫn. Ban đầu người ta mời William Thomson vào vị trí này, nhưng Thomson đã giành tâm huyết ở Đại học Glasgow và không nghĩ đến chuyện rời khỏi đó. Thomson liền được nhờ đánh tiếng với Helmholtz nhưng cũng thất bại, Helmholtz vừa được bổ nhiệm làm giáo sư vật lý ở Berlin và giám đốc viện vật lý mới thành lập. Và sự lựa chọn thứ 3 là Maxwell, một nhà nghiên cứu tự do và ẩn dật ở Glenlair. Maxwell không thể từ chối nổi trách nhiệm này nhưng chấp nhận ngồi vào ghế giáo sư Cavendish với điều kiện ông có thể đổi ý vào cuối năm đầu tiên, và ông bắt đầu công việc ở Cambridge từ năm 1871.

Lúc này Maxwell lại chứng tỏ vai trò của một nhà vật lý thực nghiệm xuất sắc khi ông đặt những viên gạch đầu tiên để Cavendish trở thành một trung tâm nghiên cứu vật lý đứng đầu thế giới với việc thiết lập các phòng thí nghiệm, hoàn thiện các nghiên cứu về chất khí, về phép đo trọng lực, và phát triển nghiên cứu về thống kê phân tử khí. Maxwell giờ đây đã có các nghiên cứu sinh và nhóm nghiên cứu, nhưng phong cách của ông không phải là cố ép họ vào một nhóm bình thường. Một trong những sinh viên đầu tiên của Cavendish, Arthur Schuster, đã mô tả lại quan điểm của Maxwell là: “tốt nhất cho cả sự phát triển của khoa học và đào tạo những bộ óc của sinh viên, là mỗi người nên theo đuổi con đường riêng của mình…Tôi chẳng bao giờ cố gắng ngăn một chàng trai thử làm một thí nghiệm nếu như anh ta chưa tìm thấy những gì mà anh ấy muốn, và anh ấy có thể tìm thấy một thứ gì trong đó”. Tuy nhiên, Maxwell vẫn chẳng có chút cải thiện về khả năng giảng dạy khi các bài giảng của ông vẫn không thu hút được mấy sinh viên theo học. Cùng với Newton và một số nhà khoa học vĩ đại khác ở Cambridge, Maxwell được xếp vào nhóm “giáo sư của bốn bức tường” vì lớp học của họ vắng tanh.

Nhưng số phận không quá ưu ái với nhà vật lý vĩ đại. Mới 48 tuổi, Maxwell cũng mắc căn bệnh ung thư dạ dày giống mẹ ông và qua đời vào năm 1879 (ngày 5 tháng 11) khi vẫn đang nỗ lực đặt những viên gạch đầu tiên phát triển Phòng thí nghiệm Cavendish ở Cambridge. Maxwell ra đi một cách thanh thản với một lời để lại cho các đồng nghiệp Cambridge: “Tôi đã suy nghĩ một cách nhẹ nhàng về những gì tôi luôn gặp phải. Tôi cũng chưa từng làm điều gì mãnh liệt trong cả cuộc đời. Mong muốn duy nhất của tôi là có thể được như David để phục vụ mọi người theo ý nguyện của Thiên Chúa và rồi yên nghỉ.” Maxwell được chôn cất ở Parton Kirk, gần với Glenlair nơi ông đã lớn nên. Ra đi khi còn trẻ cộng với bản tính tự do, khiêm tốn, không thích ồn ào khiến những đóng góp vĩ đại của ông ít được công chúng ngoài ngành biết đến. Nhưng điều đó không hề giảm đi sự vĩ đại của James Clerk Maxwell, người được mệnh danh là Einstein của Scotland.

[1] Bài viết này sử dụng tư liệu được trích từ cuốn “Great Physicists, The Life and Times of leading physicists from Galieo to Hawking” của tác giả William H. Gropper (NXB Viện Đại học Oxford, 2001)

[2] Edinburgh Academy, một học viện tư thục dạy trẻ từ 2 đến 18 tuổi được thành lập năm 1824 ở thành phố Edinburgh

[3] Royal Society of Edinburgh, Hàn lâm Viện Quốc gia Scotland, được thành lập từ năm 1783.

[4] Wrangler là danh hiệu giành cho những sinh viên tốt nghiệp đại học (First class Honour) xuất sắc nhất về toán học ở Viện Đại học Cambridge. Đây là một truyền thống có từ năm 1740, người đứng đầu gọi là Senior Wrangler, thứ hai là Second Wrangler. Ví dụ như Thủ tướng Singapore, ông Lý Hiển Long từng giành danh hiệu này năm 1973.

[5] Ngôi trường này sau này được sáp nhập vào Viện Đại học Aberdeen.

[6] Royal Institution of Great Britain, một học viện phát triển khoa học và giáo dục ở London, được thành lập năm 1799, là nơi nổi tiếng với các bài giảng khoa học đại chúng và các phòng thí nghiệm hóa học.

[7] Royal Society (thành lập năm 1660), Hiệp hội tương đương với Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia của Vương quốc Anh, và là viện hàn lâm khoa học đầu tiên trên thế giới.

[8] J. C. Maxwell, “On physical lines of force”, Philosophical Magazine (Taylor & Francis) 90, 11–23 (1861).

[9] J. C. Maxwell, “A dynamical theory of the electromagnetic field”, Philosophical Transactions of the Royal Society of London 155, 459–512 (1865).

[10] Heinrich Herzt, một giáo sư vật lý ở Đại học Karlsruhe (nay là Học viện Công nghệ Karlsruhe, Đức), sinh năm 1857, mất khi mới chỉ 36 tuổi do bị ung thư máu. Ông chứng minh lý thuyết Maxwell năm 1887 bằng thí nghiệm tạo và ghi nhận sóng điện từ. Cuộc đời của Hertz là một cuộc đời ngắn ngủi nhưng đầy oanh liệt trong khoa học.

[11] Xem bài viết “Joseph John Thomson và những di sản khoa học ở Phòng thí nghiệm Cavendish” của cùng tác giả đăng trên Tia sáng, số ra ngày 27/1/2014 http://tiasang.com.vn/Default.aspx?tabid=111&CategoryID=2&News=7193

10 trường đại học khoa học kỹ thuật tốt nhất Châu Âu

Tạp chí Professional Engineering của Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Anh đã tổng hợp các bảng xếp hạng đại học khác nhau trên thế giới và đưa ra một danh sách các trường đại học tốt nhất Châu Âu (nghiên cứu, giảng dạy, chất lượng cơ sở vật chất, nhân lực) về lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Tất nhiên mọi bảng xếp hạng chỉ mang tính chất tham khảo, nhưng nó cũng phần nào phản ảnh tiềm lực thật sự của các trường ở Châu Âu. Bảng xếp hạng toàn Châu Âu thì tất nhiên là rất dài, nhưng bài này tổng hợp lại 10 trường đứng đầu.

  1. University of Cambridge, United Kingdom

Là một trong những trường đại học cổ nhất trên thế giới còn hoạt động cho tới ngày nay (Cambridge cổ thứ 2 nước Anh, được thành lập năm 1209), việc Cambridge được coi là số 1 ở Châu Âu không làm bất kỳ ai ngạc nhiên. Bạn có thể thấy Cambridge luôn đứng trong top đầu các trường đại học trên thế giới ở bất kỳ bảng xếp hạng đại học uy tín nào.

Với hơn 800 năm lịch sử, có tới 92 cá nhân xuất phát từ Cambridge được trao giải Nobel (Nobel gần đây nhất của Cambridge là Sir Robert Edwards năm 2010 – cha đẻ của thụ tinh trong ống nghiệp), 10 nhà toán học được trao giải Fields, chưa kể tới danh sách dài dằng dặc những vĩ nhân khoa học kỹ thuật của Cambridge dù họ chẳng hề được giải Nobel, như Isaac Newton, Franis Bacon, Stephen Hawking, Charles Darwin, Alan Turing, ..

Cambridge là một viện đại học theo kiểu “collegial university” với hơn 5,000 giảng viên và giáo sư, cùng với 19,000 sinh viên (trong đó có hơn 6,600 sinh viên quốc tế) trong 31 colleges khác nhau. Cambridge được coi thuộc hàng dẫn đầu thế giới trong các lĩnh vực vật lý, sinh học, y học, khoa học vật liệu, công nghệ và kỹ thuật. Khoa Kỹ thuật (Department of Engineering) của Cambridge có hơn 1000 sinh viên (bậc đại học) và khoảng 600 sinh viên nghiên cứu (nghiên cứu sinh).

  1. Imperial College London (ICL)

Imperial College London – Trường Cao đẳng Đế quốc Anh ở London, nếu so với Cambridge và Oxford thì thuộc hang “trẻ ranh” về tuổi đời. Imperial được thành lập “khá muộn” so với Cambridge, vào năm 1907, với việc sáp nhập một số Royal College đã hoạt động trước đó. ICL có 15 cá nhân được trao giải Nobel, cùng với 2 Huy chương Fields, 70 Viện sĩ Royal Society. ICL cũng là “chủ” của Bảo tàng Lịch sử Khoa học Tự nhiên, Bảo tàng Khoa học, và luôn trong top 10 của hầu hết các bảng xếp hạng đại học trên thế giới (ICL còn trong top 5 một số bảng xếp hạng).

ICL có 15317 sinh viên, trong đó có hơn 1 nửa là sinh viên quốc tế (khoảng 8000 sinh viên). Trường có 3722 cán bộ giảng dạy (giáo sư, giảng viên) và Phân khoa Kỹ thuật của ICL (Faculty of Engineering) là phân khoa lớn nhất Châu Âu với hơn 6000 sinh viên theo học. Chương trình học đại học ngành kỹ thuật của ICL có một năm học ở nước ngoài, một năm thực tập trong công nghiệp hoặc thực tập chuyên ngành (đối với ngành kỹ thuật hạt nhân). ICL rất nổi tiếng với ngành công nghệ robot, kỹ thuật hạt nhân, điều khiển tự động.

  1. ETH Swiss Federal Institute of Technology, Switzerland (Học viên Bách khoa Liên bang Zurich, Thụy Sĩ, ETZ Zurich)

Được thành lập năm 1855, là ngôi trường mà Albert Einstein theo học đại học, và cũng xuất hiện trong top 10 một số bảng xếp hạng đại học thế giới. ETH Zurich là một trong hai học viện kỹ thuật lớn nhất Thụy Sĩ, quản lý trực tiếp bởi chính phủ liên bang. Hơn 160 năm tồn tại, ETH Zurich có 21 cá nhân được trao giải Nobel Khoa học.

Ngôi trường này hiện có 18,616 sinh viên đang theo học đến từ 110 quốc gia khác nhau, trong đó có tới 4000 nghiên cứu sinh. 2/3 trong số 2471 cán bộ giảng dạy (giáo sư, giảng viên) là các nhà khoa học quốc tế. Khoa Cơ khí và Kỹ thuật Xử lý (Department of Mechanical and Processing Engineering) là khoa lớn nhất của trường. ETH Zurich nổi tiếng với các nghiên cứu về công nghệ nano micro, robot, thiết bị giao thông, công nghệ hạt nhân và turbine gió.

  1. University of Oxford, UK

Nếu như Cambridge là cái tên quen thuộc hàng đầu ở Việt Nam thì nhất định Oxford sẽ là cái tên quen thuộc tiếp theo mà nhiều người biết (Bạn có nhớ chuyện “Oxford yêu thương” của Dương Thụy?). Oxford là trường cổ nhất của Vương quốc Anh, cũng như cổ nhất trong các nước nói tiếng Anh. Oxford được thành lập năm 1096, tức là đã có tới gần 1000 năm tuổi. Oxford và Cambridge là hai trường được tổ chức theo hình thức các college và thường được gọi chung là hệ thống Oxbridge. Với hơn 900 năm hoạt động, Oxford được trao 27 Giải Nobel, 3 Huy chương Fields và đào tạo ra 27 Thủ tướng Anh. Stephen Hawking, nhà vật lý nổi tiếng trên chiếc xe lăn đã học đại học tại Oxford.

Oxford có khoảng 20000 sinh viên đến từ 140 quốc gia, học trong 38 colleges. 40% trong số 6200 cán bộ giảng dạy (giáo sư, giảng viên) của Oxford là các nhà khoa học quốc tế, cùng với hơn 5000 nhà nghiên cứu và các cán bộ hỗ trợ nghiên cứu giảng dạy. Sinh viên Oxford được tham gia các khóa thực tập và học tập bên ngoài UK, hoặc tham gia các hoạt động nghiên cứu cả ở nước ngoài. Khoa Kỹ thuật (Department of Engineering) là khoa lớn nhất trường đào tạo khoảng 160 sinh viên sau đại học mỗi năm.

Oxford cũng giống như Cambridge, nổi tiếng trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật, trong đó có khoa học vật liệu, kỹ thuật hạt nhân, hóa học,..

  1. École Polytechnique Fédérale di Lausanne, Switzerland (Học viện Bách khoa Liên bang Lausane, Thụy Sĩ – EPFL) – đồng hạng 4 với Oxford

Lausane và ETH Zurich là hai học viện bách khoa do chính phủ liên bang Thụy Sĩ trực tiếp điều hành. Trường được thành lập năm 1853, và cũng luôn nằm trong top 20 các trường đại học xuất sắc nhất thế giới của hầu hết các bảng xếp hạng. EPFL tập chung vào các ngành khoa học vật lý và kỹ thuật.

EPFL có 9750 sinh viên và 1643 cán bộ giảng dạy (giáo sư, giảng viên) đến từ 130 quốc gia khác nhau. EPFL mạnh về các ngành kỹ thuật hạt nhân, máy tính, kỹ thuật vật liệu,.. EPFL đang vận hành các lò phản ứng hạt nhân như CROCUS, Tokamak, và siêu máy tính Blue Gene/Q Supercomputer. Sinh viên EPFL có khả năng tham gia các dự án nghiên cứu của 250 phòng thí nghiệm và nhóm nghiên cứu trong quá trình học.

  1. Technical University of Munich (TU Munich, Germany)

Là một trường trong hệ thống các trường đại học tổng hợp kỹ thuật ở Đức, được thành lập năm 1878 và có tổng đầu tư năm 2015 lên tới hơn 1,2 tỉ Euro. Bạn có thể nhớ tới TU Munich qua tên tuổi của nhà phát minh Rudolf Diesel. TU Munich rất nổi tiếng với các ngành học về cơ khí, ô tô mà trong đó Khoa Cơ khí là khoa lớn mạnh nhất trường.

TUM có gần 36,000 sinh viên trong đó có tới 5000 đăng ký theo học ngành cơ khí, và khoảng 10% là sinh viên quốc tế. Trường có 13 phân khoa và khoảng 5655 cán bộ giảng dạy (giáo sư, giảng viên). TUM cũng rất có danh tiếng trong các ngành cơ khí hàng không, các thiết bị giao thông chạy điện,.. Đã có 13 nhân vật cùa trường được trao giải Nobel Khoa học, ví dụ như Ernst Ruska, người phát minh ra kính hiển vi điện tử đầu tiên trên thế giới.

  1. Delft University of Technology (TU Delft, Netherlands)

TU Delft được thành lập năm 1824 ở thành phố Delft (Hà Lan) có 19,000 sinh viên cùng với 3375 cán bộ giảng dạy (giảng viên, giáo sư), 8 phân khoa và một số viện nghiên cứu. Đây là trường đại học kỹ thuật truyền thống nhất Hà Lan. Các nhà nghiên cứu của TU Delft đã thành lập 70 công ty spin off công nghệ.

Chương trình học bậc đại học của TU Delft được giảng dạt bằng tiếng Hà Lan. Các nhà nghiên cứu ở TU Delft đặc biệt có danh tiếng trong các lĩnh vực kỹ thuật điện, ô tô chạy điện và khoa học vật liệu. Đây là nơi đã phát triển vật liệu làm vỏ cho máy bay Airbus A380. Robotic cũng là lĩnh vực phát triển ở Delft. Đã có ba thành viên của TU Delft từng được trao giải Nobel Khoa học.

  1. Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven, Belgium)

KU Leuven là trường đại học lâu đời nhất ở Bỉ (và cũng thuộc nhóm truyền thống trên thế giới), được thành lập năm 1425. Ban đầu nó được thành lập bởi nhà thờ Thiên chúa giáo (nên tên trường vẫn còn chữ “Catholieke”, có nghĩa là Catholic). KU Leuven là thành viên của League of European Research Universities và COIMBRA, là các mạng lưới các trường đại học hàng đầu Châu Âu.

KU Leuven có gần 52000 sinh viên, và có 2360 cán bộ giảng dạy (giáo sư, giảng viên), và nhiều campus ở nhiều nơi trên đất nước Bỉ (campus chính ở Leuven). Hầu hết các khóa học bậc đại học được giảng dạy bằng tiếng Hà Lan. Kỹ thuật hàng không, địa kỹ thuật, vi điện tử,.. là những ngành danh tiếng ở KU Leuven. Trung tâm Nghiên cứu Vi điện tử IMEC (Interuniversity Microelectronics Centre) nổi tiếng chính là một công ty spin off xuất phát từ KU Leuven.

  1. KTH Royal Institute of Technology, Sweden

KTH là trường đại học lớn nhất ở Thụy Điển, đào tạo gần 1/3 sinh viên các ngành khoa học công nghệ và kỹ thuật ở Thụy Điển. Được thành lập năm 1827, KTH là nơi khởi nguồn của giải Nobel Khoa học, với 1472 giảng viên, giáo sư và gần 12600 sinh viên đang theo học.

KTH đặc biệt nổi tiếng về các ngành kỹ thuật hóa, tin học, truyền thông, kiến trúc, kỹ thuật hạt nhân và nhiều ngành khoa học tự nhiên.

  1. RWTH Aachen, Germany

Được thành lập năm 1870, RWTH Aachen là một trong những trường đại học kỹ thuật hàng đầu ở Đức, với hơn 42000 sinh viên đang theo học. Trường có khoảng 3000 cán bộ giảng dạy (giáo sư, giảng viên) và được coi là trường đứng đầu nước Đức về kỹ thuật cơ khí, đặc biệt là cơ khí hàng không (cha đẻ của hàng không hiện đại Theodore von Kármán từng học và làm việc tại đây).

RWTH Aachen là nơi tạo ra 1400 công ty spin off công nghệ. Có khoảng 7000 sinh viên đang theo học trong Phân khoa Kỹ thuật. Nhiều chương trình thạc sĩ của trường cũng được giảng dạy bằng tiếng Anh song song với các chương trình tiếng Đức. Các chương trình học và nghiên cứu ở RWTH Aachen đặc biệt chú trọng tới định hướng công nghiệp và thương mại hóa.

Charlotte Brontë và Jane Eyre

11881841544_8018d176c2_oĐúng 200 năm trước, nữ nhà văn Charlotte Brontë chào đời trong gia đình Brontë có 6 chị em mà trong đó Charlotte là chị cả trong ba chị em gái, Emily Brontë và Anne Brontë. Thật hiếm có một gia đình nào mà sinh ra tới ba nữ nhà văn với những tác phẩm văn học đã trở thành các tác phẩm kinh điển của văn học thế giới. Charlotte Brontë với Jane Eyre, Emily Brontë với Đồi gió hú, còn Anne Brontë với Người tá điền đồi Wildfell (tôi chưa được đọc tác phẩm này). Họ đều là những nhà văn yểu mệnh (Anne qua đời khi mới chỉ 29 tuổi, Emily cũng không khá hơn bao nhiêu, qua đời khi 30 tuổi, Charlotte “thọ” hơn hai em mình một chút nhưng cũng qua đời khi chưa đến 40 tuổi), nhưng tên tuổi họ còn mãi với những tác phẩm văn học tuy không phải đồ sộ nhưng sống mãi với thời gian, với những nhân vật khiến người đọc mãi không quên được. Jane Eyre là “con đẻ” của Charlotte, và là một trong những “nữ anh hùng bất diệt” của làng văn học thế giới.

Jane Eyre được xuất bản lần đầu tiên vào năm 1847, cách đây gần 170 năm, nhưng bà đã bắt đầu đặt những dòng đầu tiên cho tiểu thuyết này từ trước đó 7 năm, từ 1840. Quán bar The Salutation ở quận Hulme, thành phố Manchester (12 Higher Chatham Street, Manchester M15 6ED) gần nơi tôi sống và làm việc là nơi Charlotte bắt đầu viết Jane Eyre. Có lẽ Jane Eyre đã làm lu mờ những tác phẩm khác của Charlotte. Nó đã trở thành một tác phẩm kinh điển không chỉ của văn học Anh mà còn là của văn học thế giới, với đủ các chuyển thể, từ phim truyền hình, tới kịch, phim điện ảnh. Jane Eyre đã trở thành sách đọc phổ biến trong trường học ở Anh và nhiều nước trên thế giới, và nó đứng trong top 10 tác phẩm văn học Anh được đọc nhiều nhất, theo khảo sát của BBC vào năm 2003.

Jane Eyre có tên đầy đủ là “Jane Eyre: An Autobiography” (Jane Eyre: Tiểu sự tự thuật) viết về cuộc đời của nữ nhân vật cùng tên. Jane mồ côi cha mẹ từ khi còn rất bé, đến độ cô hầu như chẳng còn chút ký ức nào về cha mẹ mình. Jane được cậu ruột (Mr. Reed) nuôi và đến năm 10 tuổi thì được gửi vào trại trẻ mồ côi, trường Lowood, nơi cô được giáo dục theo lối khổ hạnh (“hành hạ thân xác để giữ gìn phần hồn”). Jane lớn lên ở Lowood trong 10 năm, và từng làm giáo viên trong trường đó trong 2 năm, sau đó rời Lowood bắt đầu cuộc sống bên ngoài ngôi trường khổ hạnh này. Cô bắt đầu cuộc sống bằng việc làm gia sư cho gia đình Rochester ở lâu đài Thornfield. Người ta còn tranh cãi về thực sự Thornfield là nơi nào ở nước Anh, nhưng phần đông có vẻ đồng ý rằng lâu đài Haddon ở Bakewell, Derbyshire dường như là nơi mà Charlotte Brontë lấy làm hình mẫu cho Thornfield.

Ở Thornfield, Jane dạy học cho bé Adele Varens, và đã gặp ông chủ của lâu đài, Edward Fairfax Rochester (bé Adele Varens là con gái của một vũ nữ người Pháp, người tình cũ của Rochester). Hai người yêu nhau bằng sự đồng điệu của trái tim chứ không phải bởi vẻ bề ngoài: Jane Eyre không phải là một phụ nữ đẹp, còn Rochester cũng chẳng đẹp trai. Rochester là một người giàu có từng có quá khứ đầy giông bão với những cuộc tình không đi tới đâu bởi ông muốn tìm kiếm một người vợ đích thực của trái tim mình, còn Jane là một con người khiến mọi người sửng sốt, cho dù cô có đẹp hay không. Jane có tính cách ngay thẳng, dũng cảm, một trái tim nhân hậu mà không bi lụy, dám yêu và dám nói lên tiếng nói trái tim mình. Chớ trêu thay, đám cưới giữa hai người không thể diễn ra vì Rochester đã có vợ, một người vợ mà không bị lừa để cưới, một người tâm thần điên loại  đã hành hạ ông nhiều năm mà ông không thể từ bỏ. Rochester từng suýt tự vẫn vì nghĩ tới việc sống suốt đời với người vợ điên, nhưng rồi không đã nghĩ lại và lao vào các cuộc tình. Jane là người đưa ông ra khỏi sự sa lầy đó bằng sự cuốn hút của một trái tim mà ông vẫn trông đợi.

Đám cưới không thành, Jane đau khổ bỏ trốn khỏi Thornfield và suýt chết đói khi lang thang. Cô được ba anh em, St. John Eyre Rivers (một mục sư Tin lành), Diana và Mary Rivers cứu sống và lại làm một cô giáo ở một miền quê nghèo. Thật tình cờ, St. John, Diana và Mary chính là những anh chị em họ của Jane, mẹ của họ là chị gái của cha đẻ Jane. Rồi Jane nhận thừa kế từ chú ruột của mình (và cũng là cậu ruột của ba an hem St. John, Diana và Mary), trở nên giàu có. Cô vẫn khắc khoải không quên được Rochester, và đã quả quyết trở lại tìm người tình của mình. Lúc này, lâu đài Thornfield đã gặp hỏa hoạn do bà vợ điên loạn của Rochester gây ra. Vì mải cứu mọi người, Rochester bị tai nạn liệt một cánh tay và mù cả hai mắt, và sống cùng hai người giúp việc trung thành, còn bà vợ điên thì chết trong hỏa hoạn dù Rochester đã cố gắng để lôi bà ta ra. Jane đã cầu hôn với Rochester, bởi cô nhận thấy rằng mình chỉ có hạnh phúc khi ở bên Rochester.

Tôi thích Jane Eyre bởi triết lý “Ý chí của bạn quyết định vận mệnh của bạn” từ tác phẩm này, và cũng từ những triết lý đầy nhân văn của tác phẩm “cuộc sống đến với tôi quá ngắn ngủi nên không thể tiêu phí cho việc nuôi dưỡng lòng thù hận hay ghi nhớ những lỗi lầm” – lời của Helen Burns, người bạn của Jane trong trại mồ côi Lowood – cô bé mất sớm vì bệnh tật. Người ta đã viết nhiều về Jane, người phụ nữ với những tính cách mà mọi người phụ nữ đáng học tập. Jane là một cô gái có trái tim nhân hậu, nhưng luôn không bỏ rơi bản thân mình và luôn biết quan tâm đến bản thân mình: “Tôi quan tâm đến bản thân. Tôi càng cô độc, tôi càng ít bạn bè, tôi càng không khuất phục thì tôi càng tôn trọng chính mình”. Cô là một người luôn lạc quan, dù nhiều lần trải qua cuộc sống khắc nghiệt và khó khan. Jane luôn tìm cách sống hạnh phúc bất kể quá khứ của mình “ngay cả với tôi, cuộc sống cũng có những tia nắng yếu ớt”. Cô là một con người độc lập, biết làm chủ bản thân mình.

Nữ nhà văn Charlotte Brontë đã gửi gắm vào Jane những tuyên ngôn mạnh mẽ về tình yêu. Rochester và Jane, hai tâm hồn khao khát tình thương yêu đã gặp nhau ở lâu đài Thornfield, họ bù đắp và sẻ chia những phần còn khuyết trong tâm hồn người kia. Cả hai vượt lên cá tính, tuổi tác, địa vị, tài sản đến với nhau một cách tự nguyện và bình đẳng, và người nữ anh hùng Jane còn đáng khen hơn cả vì (bạn hãy nhớ là thời của Jane cách đây vài trăm năm rồi) đã vượt qua những rào cản của nữ giới, mà tới thời nay nhiều người vẫn chưa dám bước qua: “Nói chung, phụ nữ được cho là rất yên ả: nhưng cảm nhận của phụ nữ cũng giống như của nam giới; họ cần rèn luyện khả năng của mình, họ cần một lĩnh vực để thể hiện những nỗ lực của mình, cũng nhiều không kém như những đồng nghiệp của họ; họ bị kềm hãm quá đỗi khắt khe, chịu đựng tình trạng tù hãm tuyệt đối, giống hệt như những gì nam giới phải chịu; và chính sự thiển cận trong suy nghĩ của những con người cùng thời có đặc quyền đặc lợi hơn đã cho rằng họ buộc phải giam hãm bản thân trong những công việc làm bánh, đan lát, chơi đàn và thêu thùa. Thật khinh xuất khi chỉ trích họ hay cười nhạo họ trong trường hợp họ làm nhiều hơn hay học hỏi nhiều hơn cái tập tục được tuyên bố là cần thiết cho giới tính của họ.” Jane dám yêu, dám ghét, dám phá bỏ những rào cản để tìm hạnh phúc của mình, nhưng không bỏ qua những nguyên tắc của bản thân mình. Với tôi, Jane hơn một nữ nhân vật nổi tiếng khác là Meggie trong tiểu thuyết “Tiếng chim hót trong bụi mận gai” của nữ văn sĩ Colleen McCullough, vì Jane dám tự mình đấu tranh với số phận, tự mình giành lại tình yêu và hạnh phúc của riêng mình (tất nhiên là Meggie cũng tuyệt vời vì cướp được cả cha Ralph từ tay Chúa).

Triết lý lớn cuối cùng mà Jane truyền tới người đọc là hãy tìm đến một cuộc hôn nhân vì tình yêu. Người anh họ, mục sư St. John, đã cầu hôn Jane để muốn cô là người đồng hành đi truyền giáo ở Ấn Độ. Nhưng Jane đã từ chối vì nhận thấy cô không thể làm vợ của con người của Chúa này. St. John không yêu Jane, dù anh là một người đàn ông nhân hậu, và điều đó khiến cô biết mình sẽ không thể hạnh phúc khi làm vợ của St John, người chỉ biết sống vì lý tưởng (dù đó là lý tưởng cao đẹp). Hạnh phúc và tình yêu của Jane là Edward Fairfax Rochester, người giờ đây dù là một người tàn tật, thậm chí không thể nhìn được cô: “Hy sinh! Em làm gì mà gọi là hy sinh chứ? Chẳng lẽ có được đặc quyền vòng cánh tay ôm lấy người mà em vẫn quý trọng…được đặt môi hôn người mà em yêu…được nương tựa vào người mà em tin tưởng cũng gọi là hy sinh ư? Nếu vậy thì quả thực em đã tìm được niềm vui trong sự hy sinh.

Vâng, tôi đã lan man quá nhiều về Jane, một trong ba nữ anh hùng của chị em nhà Brontë (Jane trong Jane Eyre, Catherine trong Đồi gió hú, Helen trong Người tá điền đồi Wildfell, ba trong số những người nữ anh hùng văn học tuyệt vời nhất). Bạn có thể so sánh Jane Eyre và Đồi gió hú để thấy một điều rất thú vị: Jane là sản phẩm của giáo dục nên cái quyết liệt của cô cũng thật nhân văn, khác với Catherine trong Đồi gió hú, không có dấu ấn nào của nền giáo dục. Vì thế mà tình yêu của Heathcliff với Catherine cũng thật hoang dại và câu chuyện đầy ắp những thù hận. Nền giáo dục của Jane, dù thật khổ hạnh và khắc nghiệt vẫn tạo ra những cô gái có trái tim nhân ái như Jane Eyre, như Helen Burns. Bạn có thấy thú vị không, dù ở đâu, Jane vẫn luôn hay đọc sách, và ta bắt gặp Jane mải miết đọc sách ngay từ mở đầu câu chuyện.

Nhà khoa học ở đâu làm việc hiệu quả nhất?

Hiển nhiên sẽ là các nhà khoa học ở các nước có nền khoa học tiên tiến nhất, Mỹ, Nhật, Đức, Anh,… Vâng, hẳn là vậy rồi, nhưng cụ thể hơn đi, hãy trả lời bằng con số. Trong bài viết này, tôi muốn viết câu chuyện dưới các con số thống kê cụ thể để bạn thấy rằng nhà khoa học ở các quốc gia nào đang làm việc hiệu quả nhất và cũng chịu sức ép ghê gớm nhất trong thời đại mà mọi thứ, dù là nghiên cứu cơ bản hay ứng dụng đều bị chi phối bởi tiền đầu tư.

Tính hiệu quả ở đây được nói tới năng suất đầu ra khoa học ở quốc gia đó. Xin được bắt đầu câu chuyện từ một vài con số đầu ra khoa học, mà cụ thể là số ấn phẩm khoa học trên các tạp chí chuyên ngành phản biện. Tôi tạm xếp loại 35 quốc gia có tổng số công bố khoa học tốt nhất trên thế giới (bảng 1), theo thống kê từ SJR (SCImago Journal & Country Rank). Bảng thứ nhất (dưới đây) cho ta 35 quốc gia có số lượng công trình khoa học lớn nhất thế giới, tính cho đến hết năm 2014 bởi SJR. Xin tạm chú thích với bạn là Việt Nam xếp hạng 66 với 23559 bài báo, và có chỉ số H là 113, hay trung bình mỗi bài báo được trích dẫn 13,84 lần. Nếu tính theo số trích dẫn trung bình thì Việt Nam tốt hơn quốc gia láng giềng là Malaysia, xấp sỉ Thái Lan, nhưng chỉ số H cũng như số bài báo thấp hơn hai “kình địch” này.

Bảng 1. 35 quốc gia có đầu ra khoa học nhiều nhất tính theo số bài báo khoa học (theo SJR).
Bảng 1. 35 quốc gia có đầu ra khoa học nhiều nhất tính theo số bài báo khoa học (theo SJR).

Trong số 10 quốc gia ASEAN, hai quốc gia là Singapore và Malaysia được lọt vào trong bảng top 35 mà tôi thống kê trên đây. Nếu tính theo tổng số bài báo thì Singapore đứng thứ 31 trên thế giới, Malaysia đứng thứ 35, còn tính theo chỉ số H thì Singapore vượt lên một chút, đứng thứ 27 (xem bảng 2). Nếu theo bảng 1, bạn có thể thấy quy mô theo chiều rộng của các nền khoa học lớn trên thế giới, đứng đầu là Mỹ, tiếp đến là Trung Quốc, và thứ 3 là Anh, và tiếp đó lần lượt tới Đức, Nhật, Pháp, Canada,… Có thể thấy là “Phương Tây” hoàn toàn chiếm ưu thế trong thế giới khoa học. Đo đạc theo “chất lượng” của các nền khoa học càng cho ta thấy điều đó, khi mà so sánh chỉ số H của nền khoa học (bảng 2), bạn sẽ thấy Trung Quốc, Nga,.. lại càng tụt xuống thấp so với các nền khoa học lớn: đứng đầu là Mỹ, rồi tới Anh, Đức, Pháp, Canada, Nhật Bản,..

Bảng 2. Xếp hạng chất lượng đầu ra của 35 quốc gia có số công bố khoa học nhiều nhất, theo thứ tự chỉ số H (Theo SJR).
Bảng 2. Xếp hạng chất lượng đầu ra của 35 quốc gia có số công bố khoa học nhiều nhất, theo thứ tự chỉ số H (Theo SJR).

Nhưng các con số này hoàn toàn là đầu ra, cũng như “chất lượng đầu ra”, không cho ta biết tính hiệu quả của đầu tư khoa học ở các nước. Tôi áp đặt thêm vào bảng này con số tiền đầu tư cho nghiên cứu R&D ở các quốc gia, và làm một so sánh ở 25 quốc gia có đầu ra khoa học lớn nhất (trên 300000 bài báo) và có một so sánh rất thú vị ở bảng 3: số bài báo xuất bản tính theo 1 triệu USD đầu tư. Lúc này bạn sẽ thấy nhà khoa học ở đâu sản xuất khỏe nhất theo nội lực mình có. Nước Anh đứng đầu với 55 bài báo cho mỗi một triệu USD tiền đầu tư, tiếp theo là Tây Ban Nha, rồi Canada,.. và xếp cuối của 25 nền khoa học lớn này là Hàn Quốc, chỉ vẻn vẹn 8 bài báo cho mỗi triệu USD đầu tư, hay khá hơn chút xíu là Trung Quốc. Một sự thật hiển nhiên là các quốc gia Châu Á như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan đầu tư khủng khiếp vào R&D, có thể không kém gì các ông lớn như Mỹ, Đức, và vượt xa so với Vương quốc Anh, nhưng đầu ra khoa học của họ lại ít hơn so với Anh quốc, và dẫn tới một thực tế là hiệu suất đầu tư khoa học của họ thua xa Anh.

Bảng 3. Xếp hạng 25 quốc gia tốt nhất theo hiệu suất đầu tư khoa học từ nội lực, tính theo số bài báo xuất bản / triệu USD.
Bảng 3. Xếp hạng 25 quốc gia tốt nhất theo hiệu suất đầu tư khoa học từ nội lực, tính theo số bài báo xuất bản / triệu USD.

Phải chăng các nhà khoa học ở Anh có thể “sản xuất” các bài báo với rất ít tiền đầu tư như vậy? Câu trả lời là không hoàn toàn như vậy. Với đầu tư rất ít ỏi từ chính phủ Anh (nước Anh đang trong thời gian thắt lưng buộc bụng, ngân sách giành cho khoa học không tăng lên trong nhiều năm), các nhà khoa học Anh buộc phải chịu sức ép rất lớn trong việc tìm kiếm các nguồn tài trợ cho nghiên cứu từ ngoài nước. Và nguồn cung cấp lớn nhất cho họ là các quỹ nghiên cứu của Liên minh Châu Âu (EU Research Councils, ERC). Viện Hàn lâm Kỹ thuật Anh (Royal Academy of Engineering) đã có một báo cáo gửi Quốc hội Anh thống kê về “khả năng kiếm tiền” của các nhà khoa học Anh nêu lên: Anh là một trong những quốc gia kiếm tiền giỏi nhất từ các quỹ nghiên cứu Châu Âu, kiếm được tới 17,2% tổng số tiền đề tài từ ERC, chiếm tới 14,9% tổng số đề tài của toàn EU (nước dẫn đầu là Đức với con số tương tự, 17,7% tiền kiếm được và 15,4% tổng đề tài). Tỉ lệ thành công của các hồ sơ xin tài trợ của Anh nộp cho ERC là 18,12%. Bốn trung tâm nghiên cứu kiếm tiền giỏi nhất EU đều là các trường đại học ở Anh, bao gồm University of Cambridge, University of Oxford, Imperial College London và University College London. Các con số này cho thấy các nhà khoa học ở Anh bị chính phủ Anh “bỏ đói”, buộc họ phải vươn dài cánh tay “moi tiền” ra quốc tế, và điều hiển nhiên là với năng suất nghiên cứu cực tốt, họ đứng đầu Châu Âu cả về quy mô lẫn chất lượng đầu ra, cũng như giành thắng lợi trong các cuộc cạnh tranh tiền đầu tư.