Tròn 100 năm từ hội nghị Solvay đầu tiên

Các nhà nghiên cứu của thế kỷ 19 từng nghĩ rằng họ sẽ sớm am hiểu tất cả mọi tiến trình vật lý trên cơ sở các phương trình của Issac Newton và James Clerk Maxwell, những hiện tượng mới mẻ trên đây đã làm sụp đổ triển vọng tích cực này. Các nhà vật lý hàng đầu, như Max Planck và Walther Nernst, tin rằng tình hình đã cấp bách đến mức phải tổ chức một hội thảo quốc tế để giới khoa học cùng tìm cách giải quyết.

Đó là sự khởi đầu của một cách mạng lượng tử.

Dư âm từ cuộc gặp này vẫn còn lại tới hôm nay. Tuy ngành vật lý lý thuyết dường như đang phần nào bế tắc, khi các nhà nghiên cứu vẫn chưa tìm ra hạt Higgs, chưa thấu hiểu vật chất tối và năng lượng tối, nhưng những tri thức mà chúng ta đã có về những vấn đề này đều được xây dựng trên nền tảng được thiết lập của một trăm năm trước, tại Hội đồng Solvay đầu tiên.

Từ ngày 30/10 tới 3/11 năm 1911, 18 nhà khoa học sáng giá nhất đương thời đã gặp nhau tại một hội thảo cao cấp (chỉ được đến qua thư mời) ở Brussels, Bỉ, có tên gọi là Hội đồng Solvay, được tài trợ và tổ chức bởi Ernest Solvay, một nhà hóa học giàu có.

Cùng với Max Planck, thường được gọi là cha để của vật lý lượng tử, tham dự hội thảo còn có Ernest Rutherford, người phát hiện ra hạt proton; Heike Kamerlingh-Onnes, người phát hiện ra hiện tượng siêu dẫn, nhà hóa học Marie Curie, và nhà toán học Henri Poincaire. Thành viên trẻ nhất trong nhóm chính là Albert Einstein, khi đó mới 32 tuổi.

Giống như mọi hội thảo khoa học khác, các thành viên hội thảo đã dành thời gian tranh cãi về các vấn đề trong ngành.

“Hội nghị ở Brussels giống như những lời than vãn của người hành hương giữa đống đền đài đổ nát của Jerusalem”, sau này Einstein hồi tưởng trong lá thư gửi một người bạn, Michele Besso. “Chẳng có sáng sủa nảy sinh từ đó.”

“Đền đài” đã đổ nát mà nhiều nhà khoa học thời đó thương tiếc chính là các lý thuyết vật lý cổ điển, từng thống trị tư tưởng khoa học trong các thế kỷ trước. Tư duy cổ điển từng giúp mô tả đường di chuyển của các hành tinh, các hiện tượng về điện và từ trường, các quan hệ giữa chất rắn, chất lỏng, chất khí. Nhưng các hiện tượng mới mẻ khiến các nhà khoa học phải đau đầu. Ví dụ như ánh sáng, từng được mô tả là một dạng sóng, nhưng một số thí nghiệm cho thấy cách hiểu này có khiếm khuyết.

Einstein ủng hộ mạnh mẽ cho trào lưu mới, đó là con đường của vật lý lượng tử. Dựa trên lý thuyết của Planck, ông ủng hộ ý tưởng cấp tiến đương thời, cho rằng ánh sáng có thể hành xử vừa như sóng, vừa như hạt (hay lượng tử). Ngày nay chúng ta biết rằng quan điểm đó là đúng, nhưng những quan sát thời đó không đủ thuyết phục giới khoa học. Phải tới thập kỷ 1920 các hạt ánh sáng mới được gọi là photon.

Các biên bản của Hội đồng Solvay đã cho thấy cái nhìn của các nhà vật lý thời ấy khác với hiểu biết hiện đại như thế nào. Các thành viên dự hội thảo “có lẽ đều tán đồng rằng cái gọi là lý thuyết lượng tử, thực ra là một công cụ hữu ích nhưng không phải là một lý thuyết theo cách hiểu thông thường, và nó không thể nào là một lý thuyết có thể được phát triển thành một hìnht hức rõ ràng vào lúc này”, Einstein viết.

Vào thời kỳ ấy, các lý thuyết mô tả ánh sáng lượng tử và tính lưỡng tính sóng – hạt đều không được dựa trên những căn cứ thí nghiệm vững chắc. Nhiều nhà khoa học tại hội thảo vẫn tin vào khái niệm đã lỗi thời về một thứ ete truyền sáng, một dạng môi trường để sóng ánh sáng truyền qua, giống như sóng của nước di chuyển qua đại dương.

Einstein bất đồng với sự bảo thủ của những đồng nghiệp khác tại hội thảo. Về Planck, ông viết, “duy trì lập trường ương ngạnh bảo vệ những tiền khái niệm sai lầm,” trong khi Poincare “đơn giản là chỉ tỏ thái độ tiêu cực, bất chấp mọi phẩm chất nhạy bén của mình, ông ta cho thấy không nắm rõ tình hình”.

Dù đặt ra những mục tiêu tham vọng nhưng hội nghị năm 1922 không đạt được mấy kết quả. Kết luận tại hội thảo, Ernest Solvay phát biểu với các nhà khoa học rằng, “Dù đã những kết quả tốt đẹp đạt được tại hội nghị, nhưng các vị đã không giải quyết được những vấn đề thực tế trước mắt”. Phải mất hai thập kỷ sau, những căn cứ thực nghiệm và những tranh cãi khoa học mới đi đến kết luận vững chắc rằng thuyết lượng tử đúng là một lý thuyết thực thụ.

Nhưng hội nghị đầu tiên này đã giúp Solvay thành lập ra một hội nghị thường niên dành cho các nhà khoa học hàng đầu tụ họp để bàn về những vấn đề đương đại. Hội nghị lần thứ năm vào năm 1927 chứng kiến Einstein tranh luận một lần nữa với các đồng nghiệp, nhưng lần này là với Niels Bohr và Werner Heisenberg, về sự đi quá xa của thuyết lượng tử, biến các hành vi của các hạt dưới nguyên tử thành một dạng khả năng. (“Thượng đế không chơi xúc xắc với vũ trụ”, Einstein từng tuyên bố trong lá thư viết cho Max Born.)

Dịch theo http://www.wired.com/wiredscience/2011/10/solvay-congress/#more-82396