Jinu
Intern Writer
Có bao giờ bạn tự hỏi, những lý thuyết khoa học tưởng chừng khô khan, xa vời trong phòng thí nghiệm lại có thể định hình cuộc sống chúng ta một cách sâu sắc đến thế nào? Năm 2003, một thông báo từ Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã khiến cả giới vật lý học toàn cầu phải nín thở, rồi vỡ òa trong tiếng vỗ tay. Ba cái tên được xướng lên – Alexei Abrikosov, Vitaly Ginzburg và Anthony Leggett – những nhà khoa học đến từ Nga và Anh, đã dành cả đời mình để giải mã những "hiện tượng kỳ lạ của vật chất" tồn tại gần một thế kỷ, và chính họ đã mang về giải Nobel Vật lý danh giá năm đó. Chìa khóa mà họ dùng để mở cánh cửa thế giới lượng tử chính là lý thuyết về siêu dẫn và siêu lỏng.
Nhiều người khi nghe đến "siêu dẫn" hay "siêu lỏng" thường nghĩ ngay đến những khái niệm cao siêu, chẳng liên quan gì đến đời sống thường ngày. Nhưng thực tế, lĩnh vực khoa học tưởng chừng phức tạp này lại ẩn chứa tiềm năng to lớn cho tương lai nhân loại. Từ máy chụp cộng hưởng từ (MRI) giúp chẩn đoán bệnh chính xác trong bệnh viện, công nghệ tàu đệm từ (maglev) giúp tàu cao tốc lướt đi không cần đường ray, cho đến cuộc cách mạng truyền tải điện năng "không tổn hao" trong tương lai, tất cả đều bắt nguồn từ những đột phá táo bạo của ba nhà khoa học này. Nói một cách đơn giản, họ đã "giải mã" những quy luật cơ bản của thế giới lượng tử thành những điều mà chúng ta có thể hiểu được, mở ra một con đường rộng lớn cho sự tiến bộ của công nghệ.
Hãy cùng mình tìm hiểu về ba "cây đại thụ" của ngành khoa học này, mỗi người đều là một nhân vật kiên cường, trưởng thành từ gian khó, với con đường nghiên cứu đầy chông gai.
Đầu tiên là Vitaly Ginzburg, Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Nga, người lớn tuổi nhất trong ba người khi đó đã 87 tuổi. Theo những người trong giới, con đường nghiên cứu của Ginzburg ngay từ đầu đã đầy rẫy thử thách. Từ những năm 1940, ông đã dấn thân vào lĩnh vực siêu dẫn. Thời điểm đó, con người chỉ biết rằng "một số kim loại ở nhiệt độ cực thấp sẽ mất đi điện trở", nhưng lại không thể hiểu rõ nguyên lý đằng sau, giống như việc chứng kiến một người có thể bay lên mà không biết họ sở hữu "siêu năng lực" gì.
Năm 1950, Ginzburg cùng với nhà vật lý vĩ đại Lev Landau đã tạo nên một bước ngoặt quan trọng trong sự nghiệp nghiên cứu của mình khi cùng nhau đề xuất Lý thuyết Ginzburg-Landau (gọi tắt là lý thuyết GL). Điểm đặc biệt của lý thuyết này là nó không chỉ đơn thuần là những công thức phức tạp, mà bằng trực giác nhạy bén, họ đã tìm ra "chìa khóa" để giải mã bí ẩn siêu dẫn – đó là "tham số trật tự". Việc sử dụng tham số này để mô tả hành vi của các electron siêu dẫn giống như dùng một thước đo chính xác để định lượng rõ ràng quy luật vận hành của thế giới siêu dẫn. Điều đáng kinh ngạc hơn là lý thuyết này còn ẩn chứa một bí mật quan trọng: siêu dẫn có thể được chia thành hai loại. Một loại "kiên quyết" đẩy hoàn toàn từ trường ra ngoài; loại còn lại thì "linh hoạt" hơn, vẫn có thể duy trì tính chất siêu dẫn ngay cả trong môi trường từ trường mạnh. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, không ai nhận ra rằng sự phân loại tưởng chừng không đáng kể này sau này sẽ trở thành yếu tố cốt lõi giúp Alexei Abrikosov vượt qua những bế tắc trong nghiên cứu.
Cuộc đời của Ginzburg không chỉ phải đối mặt với những vấn đề nghiên cứu hóc búa mà còn phải trải qua những năm tháng đầy biến động. Tương truyền, ông từng bị đàn áp vì quan điểm của mình, nhưng chưa bao giờ từ bỏ cây bút và máy tính, không ngừng theo đuổi chân lý. Khi được hỏi vì sao ở tuổi cao như vậy vẫn kiên trì nghiên cứu, ông chỉ nhẹ nhàng đáp: "Khoa học không biên giới, cũng không giới hạn tuổi tác, chỉ cần còn có thể suy nghĩ, thì phải đào sâu tìm ra sự thật." Tinh thần kiên cường không khuất phục trước số phận này chính là phẩm chất đáng quý nhất của thế hệ các nhà khoa học đi trước.
Người thứ hai là Alexei Abrikosov, khi đó 75 tuổi, là "đàn em" của Ginzburg và là nhân vật chủ chốt đưa lý thuyết GL lên đỉnh cao. Nếu Ginzburg đã xây dựng một "khung lý thuyết" vững chắc cho nghiên cứu siêu dẫn, thì Abrikosov chính là người đã dùng khung đó để "mở ra cánh cửa thứ hai" của thế giới siêu dẫn.
Vào những năm 1950, giới khoa học rơi vào bế tắc: theo lý thuyết truyền thống, siêu dẫn và từ trường là "kẻ thù không đội trời chung", một khi gặp từ trường mạnh, tính chất siêu dẫn sẽ biến mất hoàn toàn. Nhưng trong các thí nghiệm, các nhà khoa học lại bất ngờ phát hiện ra rằng một số vật liệu siêu dẫn vẫn có thể duy trì trạng thái điện trở bằng 0 ngay cả trong từ trường mạnh – điều này giống như có người nói với bạn rằng "nước vẫn có thể đóng băng ở nhiệt độ trên 100 độ C", hoàn toàn đảo lộn nhận thức của mọi người và khiến toàn bộ giới vật lý học hoang mang.
Khi mọi người đều bó tay và lùi bước, Abrikosov đã đứng lên. Ông không phủ nhận lý thuyết của Ginzburg, mà theo hướng đi của lý thuyết GL, ông liên tục suy luận, kiểm chứng và cuối cùng đã phát hiện ra chi tiết mà mọi người đều bỏ qua – "tham số trật tự" mà Ginzburg đề xuất thực chất ẩn chứa khả năng "từ trường có thể xuyên qua siêu dẫn". Ông mạnh dạn dự đoán rằng trong môi trường từ trường mạnh, từ trường sẽ tồn tại dưới dạng "xoáy", giống như những chiếc kim từ nhỏ được sắp xếp gọn gàng, phân bố có trật tự bên trong siêu dẫn, vừa không phá hủy tính chất siêu dẫn, vừa có thể cùng tồn tại hòa bình với từ trường.
Dự đoán táo bạo này đã vấp phải sự chế giễu của nhiều nhà khoa học hàng đầu thời bấy giờ, thậm chí có người còn thẳng thừng nói ông "điên rồ", cho rằng đó là "chuyện hoang đường" không thể thực hiện được. Nhưng Abrikosov không hề nao núng, ông lao vào phòng thí nghiệm, mất ròng rã mười năm, cuối cùng đã dùng thực nghiệm để chứng minh giả thuyết của mình – những vật liệu "có thể duy trì siêu dẫn trong từ trường mạnh" chính là "siêu dẫn loại II" trong phân loại của Ginzburg, và "mạng lưới xoáy" mà ông phát hiện chính là bí mật cốt lõi của siêu dẫn loại II, điều này đã phá vỡ hoàn toàn những nhận thức cố hữu của giới khoa học.
Bước đột phá này không chỉ thay đổi vận mệnh phát triển của công nghệ siêu dẫn mà còn trực tiếp tạo ra một loạt các ứng dụng thương mại làm thay đổi cục diện ngành, ảnh hưởng sâu sắc đến cuộc sống của chúng ta. Các bạn biết không, thiết bị chụp cộng hưởng từ (MRI) trong bệnh viện ngày nay có thể tạo ra hình ảnh chính xác là nhờ vào sự hỗ trợ của từ trường mạnh, và từ trường mạnh này chỉ có thể được tạo ra bởi siêu dẫn loại II. Các thiết bị MRI phổ biến trên thị trường hiện nay, cuộn dây siêu dẫn cốt lõi của chúng chủ yếu sử dụng vật liệu siêu dẫn loại II như hợp kim Niobi-Titan. Nhờ đặc tính điện trở bằng 0, chúng không chỉ giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ của thiết bị mà còn nâng cao độ chính xác hình ảnh lên mức dưới milimet, giúp chẩn đoán sớm các bệnh khó như khối u. Chỉ riêng ứng dụng này đã hình thành một thị trường thiết bị y tế trị giá hàng nghìn tỷ đồng. Trong lĩnh vực điện lực, cáp siêu dẫn nhiệt độ cao đồng trục ba pha tự phát triển được triển khai tại Tòa nhà Bình An Thâm Quyến có khả năng tải dòng điện gấp 5 lần cáp đồng cùng kích thước, giảm tổn thất truyền tải khoảng 80%. Công nghệ truyền tải điện mới dựa trên lý thuyết siêu dẫn này đang dần đi vào lưới điện đô thị, mang đến một cuộc cách mạng tiết kiệm năng lượng cho ngành điện. Ngoài ra, nam châm siêu dẫn của máy gia tốc hạt lớn, các bộ phận cốt lõi của thiết bị phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát, và thậm chí cả động cơ siêu dẫn của xe năng lượng mới, tất cả đều không thể thiếu "sự liều lĩnh" của Abrikosov năm xưa. Những lĩnh vực này đang ươm mầm một đại dương xanh thương mại trị giá hàng chục nghìn tỷ đồng với tiềm năng vô hạn.
Người thứ ba là Anthony Leggett, khi đó 65 tuổi, nhà vật lý người Anh và là nhà khoa học duy nhất không phải người Nga trong số ba người. Nếu Ginzburg và Abrikosov cùng nhau giải quyết bí ẩn của "siêu dẫn", thì Leggett đã một mình giải mã "siêu lỏng", và hơn thế nữa, ông đã dùng một lý thuyết hoàn toàn mới để kết nối hai hiện tượng lượng tử tưởng chừng không liên quan này lại với nhau.
Siêu lỏng còn kỳ diệu hơn siêu dẫn – ở nhiệt độ cực thấp gần độ không tuyệt đối (-273,15°C), heli lỏng sẽ biến thành một loại chất lỏng đặc biệt "không có độ nhớt": nó có thể "leo" ra khỏi thành bình, "thấm" qua những khe hở nhỏ nhất, thậm chí tự tạo thành "vòi phun", như thể có sự sống. Hiện tượng kỳ lạ này đã làm các nhà khoa học bối rối hàng thập kỷ, không ai có thể giải thích rõ ràng tại sao chất lỏng có thể hoàn toàn thoát khỏi sự ràng buộc của "lực ma sát" và đạt được "dòng chảy không trở lực".
Điểm xuất sắc của Leggett là ông đã vượt ra khỏi giới hạn tư duy truyền thống, không bị ràng buộc bởi những nhận thức cố hữu. Thời điểm đó, mọi người đều cho rằng nguyên lý hình thành siêu lỏng và siêu dẫn hoàn toàn khác nhau, nhưng Leggett lại mạnh dạn đưa ra một quan điểm đột phá: siêu lỏng và siêu dẫn về bản chất là một – đều là sự "tụ tập" của một lượng lớn hạt, tạo thành một "thể thống nhất", dưới sự chi phối của các quy luật lượng tử, thực hiện chuyển động tập thể.
Ông đã lấy Heli-3 làm đối tượng nghiên cứu chính, đề xuất một lý thuyết hoàn toàn mới, giải thích rõ ràng cách các nguyên tử Heli-3 "ghép đôi" để tạo thành cấu trúc đặc biệt tương tự như "cặp Cooper" trong siêu dẫn, từ đó đạt được tính siêu lỏng. Quan trọng hơn, lý thuyết của ông còn dự đoán nhiều đặc tính kỳ lạ của siêu lỏng, sau này đều được thực nghiệm chứng minh từng cái một, và trực tiếp thúc đẩy việc thương mại hóa công nghệ siêu lỏng, đưa lý thuyết lượng tử cao siêu vào lĩnh vực công nghiệp. Ngày nay, Heli-4 siêu lỏng đã trở thành dung môi lượng tử quan trọng trong phân tích quang phổ hóa học. Trong phân tích quang phổ giọt Heli siêu lỏng, một phân tử đơn lẻ hòa tan trong môi trường siêu lỏng sẽ có độ tự do quay hiệu quả, cung cấp một con đường mới cho nghiên cứu phân tử khí, được ứng dụng rộng rãi trong kiểm tra hóa chất, nghiên cứu vật liệu mới. Trong lĩnh vực thiết bị độ chính xác cao, siêu lỏng được sử dụng để chế tạo con quay hồi chuyển độ chính xác cao, có thể đo chính xác các hiệu ứng hấp dẫn được dự đoán theo lý thuyết, được ứng dụng rộng rãi trong định vị hàng không vũ trụ, thăm dò địa chất và các lĩnh vực cao cấp khác, nâng cao đáng kể độ chính xác đo lường. Điều đáng ngạc nhiên hơn là lý thuyết siêu lỏng còn cung cấp ý tưởng mới cho sự đột phá của công nghệ pin thể rắn. Công ty ProLogium đã ra mắt chất điện phân thể rắn vô cơ hóa siêu lỏng thế hệ thứ tư, biến chất điện phân thể rắn phức hợp thành một chất giống như thạch, giải quyết thành công vấn đề khó khăn về tiếp xúc giao diện kém của pin thể rắn truyền thống, nâng cao đáng kể độ an toàn và mật độ năng lượng của pin. Hiện tại, công nghệ này đã bước vào giai đoạn chuẩn bị sản xuất hàng loạt, hứa hẹn sẽ thay đổi hoàn toàn cục diện thị trường pin xe năng lượng mới. Có người nói, lý thuyết của Leggett giống như một "chìa khóa vạn năng", không chỉ giải mã bí ẩn siêu lỏng tồn tại hàng thế kỷ mà còn đặt nền móng quan trọng cho điện toán lượng tử, truyền thông lượng tử sau này, đồng thời thúc đẩy sự trỗi dậy của nhiều ngành công nghiệp mới, tạo ra giá trị thương mại khổng lồ.
Đọc đến đây, có lẽ các bạn sẽ tự hỏi: ba nhà khoa học này, một người đến từ Nga, một người đến từ Anh, thuộc các phe phái khác nhau, thậm chí đã trải qua sự đối đầu và ngăn cách của Chiến tranh Lạnh, tại sao họ lại có thể cùng nhau giành giải Nobel Vật lý? Câu trả lời thực ra rất đơn giản: khoa học không biên giới, chân lý không phân biệt phe phái, và việc khám phá những điều chưa biết là mục tiêu chung của toàn nhân loại.
Ginzburg và Abrikosov, trong những năm tháng đầy biến động của Liên Xô, đã kiên trì nghiên cứu dưới áp lực nặng nề, dù bị đàn áp, bị nghi ngờ, họ vẫn không từ bỏ sự theo đuổi chân lý. Leggett ở Anh, bằng tài năng và sự kiên định của mình, đã vượt ra khỏi khuôn khổ tư duy truyền thống, một mình giải mã bí ẩn siêu lỏng. Ba người họ, một người xây dựng khung lý thuyết, một người đột phá những nút thắt nghiên cứu, một người kết nối hai lĩnh vực lớn, giống như ba cao thủ hàng đầu cùng hợp tác, mỗi người một nhiệm vụ, mỗi người phát huy sở trường, nhưng cuối cùng đều đi đến cùng một đích, cùng nhau vén bức màn bí ẩn của thế giới lượng tử, thắp sáng ngọn hải đăng dẫn lối cho sự phát triển của công nghệ nhân loại.
Giải Nobel Vật lý năm 2003 trao cho họ không chỉ là sự vinh danh cao nhất cho những thành tựu khoa học mà còn là sự tôn vinh một tinh thần khoa học – không cúi đầu trước quyền uy, không thỏa hiệp với gian khó, dù con đường phía trước mịt mờ, đầy chông gai, vẫn phải dốc hết sức mình, biến điều chưa biết thành điều đã biết, biến điều không thể thành có thể.
Ngày nay, cả ba nhà khoa học vĩ đại này đều đã qua đời, nhưng những lý thuyết siêu dẫn và siêu lỏng mà họ để lại vẫn đang ảnh hưởng sâu sắc đến cuộc sống của chúng ta, tạo ra ngày càng nhiều lĩnh vực thương mại phát triển mạnh mẽ, liên tục thúc đẩy sự tiến bộ của xã hội loài người. Từ những đột phá trong nghiên cứu tàu đệm từ, đến sự nâng cấp của máy tính lượng tử, và việc thúc đẩy khám phá phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát, mỗi bước đi đều không thể thiếu nền tảng nghiên cứu mà họ đã đặt ra. Hiện tại, công nghệ siêu dẫn đã thâm nhập sâu vào nhiều ngành công nghiệp cốt lõi như y tế, điện lực, hàng không vũ trụ. Ngoài MRI và cáp siêu dẫn, những đột phá liên tục trong vật liệu siêu dẫn gốc sắt còn thúc đẩy nghiên cứu thương mại máy gia tốc hạt năng lượng cao thế hệ tiếp theo, hệ thống chụp cộng hưởng từ trường cao, với tiềm năng thị trường không thể đong đếm. Công nghệ siêu lỏng thì tiếp tục phát huy sức mạnh trong các lĩnh vực kiểm tra hóa chất, thiết bị cao cấp, pin thể rắn, trở thành động lực quan trọng thúc đẩy nâng cấp công nghiệp, đổi mới công nghệ, biến những lý thuyết từng nằm trong phòng thí nghiệm thành giá trị thương mại hữu hình, nuôi dưỡng từng bước tiến của xã hội loài người.
Nhiều người nói rằng khoa học là lạnh lùng, khô khan, được tạo thành từ những công thức khó hiểu và các thí nghiệm phức tạp. Nhưng theo mình, đằng sau khoa học luôn là những con người bằng xương bằng thịt, chính họ đã dùng cả đời mình để kiên trì và cống hiến, biến những công thức lạnh lẽo thành sức mạnh sưởi ấm nhân loại, thay đổi thế giới. Ba nhà khoa học này, bằng cả cuộc đời mình, đã cho chúng ta thấy: người mạnh mẽ thực sự không phải là người sinh ra đã đứng trên đỉnh cao, mà là người vẫn giữ vững ý chí ban đầu trong bóng tối, vẫn dũng cảm tiến về phía trước trong nghịch cảnh, dùng sự kiên trì và đam mê để mở ra một con đường dẫn đến ánh sáng.
Và đó chính là sức mạnh của khoa học, là lòng dũng cảm của nhân loại trong việc khám phá những điều chưa biết, và cũng là nền tảng vững chắc cho sự tiến bộ không ngừng của nền văn minh nhân loại.
Nhiều người khi nghe đến "siêu dẫn" hay "siêu lỏng" thường nghĩ ngay đến những khái niệm cao siêu, chẳng liên quan gì đến đời sống thường ngày. Nhưng thực tế, lĩnh vực khoa học tưởng chừng phức tạp này lại ẩn chứa tiềm năng to lớn cho tương lai nhân loại. Từ máy chụp cộng hưởng từ (MRI) giúp chẩn đoán bệnh chính xác trong bệnh viện, công nghệ tàu đệm từ (maglev) giúp tàu cao tốc lướt đi không cần đường ray, cho đến cuộc cách mạng truyền tải điện năng "không tổn hao" trong tương lai, tất cả đều bắt nguồn từ những đột phá táo bạo của ba nhà khoa học này. Nói một cách đơn giản, họ đã "giải mã" những quy luật cơ bản của thế giới lượng tử thành những điều mà chúng ta có thể hiểu được, mở ra một con đường rộng lớn cho sự tiến bộ của công nghệ.
Hãy cùng mình tìm hiểu về ba "cây đại thụ" của ngành khoa học này, mỗi người đều là một nhân vật kiên cường, trưởng thành từ gian khó, với con đường nghiên cứu đầy chông gai.
Đầu tiên là Vitaly Ginzburg, Viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Nga, người lớn tuổi nhất trong ba người khi đó đã 87 tuổi. Theo những người trong giới, con đường nghiên cứu của Ginzburg ngay từ đầu đã đầy rẫy thử thách. Từ những năm 1940, ông đã dấn thân vào lĩnh vực siêu dẫn. Thời điểm đó, con người chỉ biết rằng "một số kim loại ở nhiệt độ cực thấp sẽ mất đi điện trở", nhưng lại không thể hiểu rõ nguyên lý đằng sau, giống như việc chứng kiến một người có thể bay lên mà không biết họ sở hữu "siêu năng lực" gì.
Năm 1950, Ginzburg cùng với nhà vật lý vĩ đại Lev Landau đã tạo nên một bước ngoặt quan trọng trong sự nghiệp nghiên cứu của mình khi cùng nhau đề xuất Lý thuyết Ginzburg-Landau (gọi tắt là lý thuyết GL). Điểm đặc biệt của lý thuyết này là nó không chỉ đơn thuần là những công thức phức tạp, mà bằng trực giác nhạy bén, họ đã tìm ra "chìa khóa" để giải mã bí ẩn siêu dẫn – đó là "tham số trật tự". Việc sử dụng tham số này để mô tả hành vi của các electron siêu dẫn giống như dùng một thước đo chính xác để định lượng rõ ràng quy luật vận hành của thế giới siêu dẫn. Điều đáng kinh ngạc hơn là lý thuyết này còn ẩn chứa một bí mật quan trọng: siêu dẫn có thể được chia thành hai loại. Một loại "kiên quyết" đẩy hoàn toàn từ trường ra ngoài; loại còn lại thì "linh hoạt" hơn, vẫn có thể duy trì tính chất siêu dẫn ngay cả trong môi trường từ trường mạnh. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, không ai nhận ra rằng sự phân loại tưởng chừng không đáng kể này sau này sẽ trở thành yếu tố cốt lõi giúp Alexei Abrikosov vượt qua những bế tắc trong nghiên cứu.
Cuộc đời của Ginzburg không chỉ phải đối mặt với những vấn đề nghiên cứu hóc búa mà còn phải trải qua những năm tháng đầy biến động. Tương truyền, ông từng bị đàn áp vì quan điểm của mình, nhưng chưa bao giờ từ bỏ cây bút và máy tính, không ngừng theo đuổi chân lý. Khi được hỏi vì sao ở tuổi cao như vậy vẫn kiên trì nghiên cứu, ông chỉ nhẹ nhàng đáp: "Khoa học không biên giới, cũng không giới hạn tuổi tác, chỉ cần còn có thể suy nghĩ, thì phải đào sâu tìm ra sự thật." Tinh thần kiên cường không khuất phục trước số phận này chính là phẩm chất đáng quý nhất của thế hệ các nhà khoa học đi trước.
Người thứ hai là Alexei Abrikosov, khi đó 75 tuổi, là "đàn em" của Ginzburg và là nhân vật chủ chốt đưa lý thuyết GL lên đỉnh cao. Nếu Ginzburg đã xây dựng một "khung lý thuyết" vững chắc cho nghiên cứu siêu dẫn, thì Abrikosov chính là người đã dùng khung đó để "mở ra cánh cửa thứ hai" của thế giới siêu dẫn.
Vào những năm 1950, giới khoa học rơi vào bế tắc: theo lý thuyết truyền thống, siêu dẫn và từ trường là "kẻ thù không đội trời chung", một khi gặp từ trường mạnh, tính chất siêu dẫn sẽ biến mất hoàn toàn. Nhưng trong các thí nghiệm, các nhà khoa học lại bất ngờ phát hiện ra rằng một số vật liệu siêu dẫn vẫn có thể duy trì trạng thái điện trở bằng 0 ngay cả trong từ trường mạnh – điều này giống như có người nói với bạn rằng "nước vẫn có thể đóng băng ở nhiệt độ trên 100 độ C", hoàn toàn đảo lộn nhận thức của mọi người và khiến toàn bộ giới vật lý học hoang mang.
Khi mọi người đều bó tay và lùi bước, Abrikosov đã đứng lên. Ông không phủ nhận lý thuyết của Ginzburg, mà theo hướng đi của lý thuyết GL, ông liên tục suy luận, kiểm chứng và cuối cùng đã phát hiện ra chi tiết mà mọi người đều bỏ qua – "tham số trật tự" mà Ginzburg đề xuất thực chất ẩn chứa khả năng "từ trường có thể xuyên qua siêu dẫn". Ông mạnh dạn dự đoán rằng trong môi trường từ trường mạnh, từ trường sẽ tồn tại dưới dạng "xoáy", giống như những chiếc kim từ nhỏ được sắp xếp gọn gàng, phân bố có trật tự bên trong siêu dẫn, vừa không phá hủy tính chất siêu dẫn, vừa có thể cùng tồn tại hòa bình với từ trường.
Dự đoán táo bạo này đã vấp phải sự chế giễu của nhiều nhà khoa học hàng đầu thời bấy giờ, thậm chí có người còn thẳng thừng nói ông "điên rồ", cho rằng đó là "chuyện hoang đường" không thể thực hiện được. Nhưng Abrikosov không hề nao núng, ông lao vào phòng thí nghiệm, mất ròng rã mười năm, cuối cùng đã dùng thực nghiệm để chứng minh giả thuyết của mình – những vật liệu "có thể duy trì siêu dẫn trong từ trường mạnh" chính là "siêu dẫn loại II" trong phân loại của Ginzburg, và "mạng lưới xoáy" mà ông phát hiện chính là bí mật cốt lõi của siêu dẫn loại II, điều này đã phá vỡ hoàn toàn những nhận thức cố hữu của giới khoa học.
Bước đột phá này không chỉ thay đổi vận mệnh phát triển của công nghệ siêu dẫn mà còn trực tiếp tạo ra một loạt các ứng dụng thương mại làm thay đổi cục diện ngành, ảnh hưởng sâu sắc đến cuộc sống của chúng ta. Các bạn biết không, thiết bị chụp cộng hưởng từ (MRI) trong bệnh viện ngày nay có thể tạo ra hình ảnh chính xác là nhờ vào sự hỗ trợ của từ trường mạnh, và từ trường mạnh này chỉ có thể được tạo ra bởi siêu dẫn loại II. Các thiết bị MRI phổ biến trên thị trường hiện nay, cuộn dây siêu dẫn cốt lõi của chúng chủ yếu sử dụng vật liệu siêu dẫn loại II như hợp kim Niobi-Titan. Nhờ đặc tính điện trở bằng 0, chúng không chỉ giảm đáng kể năng lượng tiêu thụ của thiết bị mà còn nâng cao độ chính xác hình ảnh lên mức dưới milimet, giúp chẩn đoán sớm các bệnh khó như khối u. Chỉ riêng ứng dụng này đã hình thành một thị trường thiết bị y tế trị giá hàng nghìn tỷ đồng. Trong lĩnh vực điện lực, cáp siêu dẫn nhiệt độ cao đồng trục ba pha tự phát triển được triển khai tại Tòa nhà Bình An Thâm Quyến có khả năng tải dòng điện gấp 5 lần cáp đồng cùng kích thước, giảm tổn thất truyền tải khoảng 80%. Công nghệ truyền tải điện mới dựa trên lý thuyết siêu dẫn này đang dần đi vào lưới điện đô thị, mang đến một cuộc cách mạng tiết kiệm năng lượng cho ngành điện. Ngoài ra, nam châm siêu dẫn của máy gia tốc hạt lớn, các bộ phận cốt lõi của thiết bị phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát, và thậm chí cả động cơ siêu dẫn của xe năng lượng mới, tất cả đều không thể thiếu "sự liều lĩnh" của Abrikosov năm xưa. Những lĩnh vực này đang ươm mầm một đại dương xanh thương mại trị giá hàng chục nghìn tỷ đồng với tiềm năng vô hạn.
Người thứ ba là Anthony Leggett, khi đó 65 tuổi, nhà vật lý người Anh và là nhà khoa học duy nhất không phải người Nga trong số ba người. Nếu Ginzburg và Abrikosov cùng nhau giải quyết bí ẩn của "siêu dẫn", thì Leggett đã một mình giải mã "siêu lỏng", và hơn thế nữa, ông đã dùng một lý thuyết hoàn toàn mới để kết nối hai hiện tượng lượng tử tưởng chừng không liên quan này lại với nhau.
Siêu lỏng còn kỳ diệu hơn siêu dẫn – ở nhiệt độ cực thấp gần độ không tuyệt đối (-273,15°C), heli lỏng sẽ biến thành một loại chất lỏng đặc biệt "không có độ nhớt": nó có thể "leo" ra khỏi thành bình, "thấm" qua những khe hở nhỏ nhất, thậm chí tự tạo thành "vòi phun", như thể có sự sống. Hiện tượng kỳ lạ này đã làm các nhà khoa học bối rối hàng thập kỷ, không ai có thể giải thích rõ ràng tại sao chất lỏng có thể hoàn toàn thoát khỏi sự ràng buộc của "lực ma sát" và đạt được "dòng chảy không trở lực".
Điểm xuất sắc của Leggett là ông đã vượt ra khỏi giới hạn tư duy truyền thống, không bị ràng buộc bởi những nhận thức cố hữu. Thời điểm đó, mọi người đều cho rằng nguyên lý hình thành siêu lỏng và siêu dẫn hoàn toàn khác nhau, nhưng Leggett lại mạnh dạn đưa ra một quan điểm đột phá: siêu lỏng và siêu dẫn về bản chất là một – đều là sự "tụ tập" của một lượng lớn hạt, tạo thành một "thể thống nhất", dưới sự chi phối của các quy luật lượng tử, thực hiện chuyển động tập thể.
Ông đã lấy Heli-3 làm đối tượng nghiên cứu chính, đề xuất một lý thuyết hoàn toàn mới, giải thích rõ ràng cách các nguyên tử Heli-3 "ghép đôi" để tạo thành cấu trúc đặc biệt tương tự như "cặp Cooper" trong siêu dẫn, từ đó đạt được tính siêu lỏng. Quan trọng hơn, lý thuyết của ông còn dự đoán nhiều đặc tính kỳ lạ của siêu lỏng, sau này đều được thực nghiệm chứng minh từng cái một, và trực tiếp thúc đẩy việc thương mại hóa công nghệ siêu lỏng, đưa lý thuyết lượng tử cao siêu vào lĩnh vực công nghiệp. Ngày nay, Heli-4 siêu lỏng đã trở thành dung môi lượng tử quan trọng trong phân tích quang phổ hóa học. Trong phân tích quang phổ giọt Heli siêu lỏng, một phân tử đơn lẻ hòa tan trong môi trường siêu lỏng sẽ có độ tự do quay hiệu quả, cung cấp một con đường mới cho nghiên cứu phân tử khí, được ứng dụng rộng rãi trong kiểm tra hóa chất, nghiên cứu vật liệu mới. Trong lĩnh vực thiết bị độ chính xác cao, siêu lỏng được sử dụng để chế tạo con quay hồi chuyển độ chính xác cao, có thể đo chính xác các hiệu ứng hấp dẫn được dự đoán theo lý thuyết, được ứng dụng rộng rãi trong định vị hàng không vũ trụ, thăm dò địa chất và các lĩnh vực cao cấp khác, nâng cao đáng kể độ chính xác đo lường. Điều đáng ngạc nhiên hơn là lý thuyết siêu lỏng còn cung cấp ý tưởng mới cho sự đột phá của công nghệ pin thể rắn. Công ty ProLogium đã ra mắt chất điện phân thể rắn vô cơ hóa siêu lỏng thế hệ thứ tư, biến chất điện phân thể rắn phức hợp thành một chất giống như thạch, giải quyết thành công vấn đề khó khăn về tiếp xúc giao diện kém của pin thể rắn truyền thống, nâng cao đáng kể độ an toàn và mật độ năng lượng của pin. Hiện tại, công nghệ này đã bước vào giai đoạn chuẩn bị sản xuất hàng loạt, hứa hẹn sẽ thay đổi hoàn toàn cục diện thị trường pin xe năng lượng mới. Có người nói, lý thuyết của Leggett giống như một "chìa khóa vạn năng", không chỉ giải mã bí ẩn siêu lỏng tồn tại hàng thế kỷ mà còn đặt nền móng quan trọng cho điện toán lượng tử, truyền thông lượng tử sau này, đồng thời thúc đẩy sự trỗi dậy của nhiều ngành công nghiệp mới, tạo ra giá trị thương mại khổng lồ.
Đọc đến đây, có lẽ các bạn sẽ tự hỏi: ba nhà khoa học này, một người đến từ Nga, một người đến từ Anh, thuộc các phe phái khác nhau, thậm chí đã trải qua sự đối đầu và ngăn cách của Chiến tranh Lạnh, tại sao họ lại có thể cùng nhau giành giải Nobel Vật lý? Câu trả lời thực ra rất đơn giản: khoa học không biên giới, chân lý không phân biệt phe phái, và việc khám phá những điều chưa biết là mục tiêu chung của toàn nhân loại.
Ginzburg và Abrikosov, trong những năm tháng đầy biến động của Liên Xô, đã kiên trì nghiên cứu dưới áp lực nặng nề, dù bị đàn áp, bị nghi ngờ, họ vẫn không từ bỏ sự theo đuổi chân lý. Leggett ở Anh, bằng tài năng và sự kiên định của mình, đã vượt ra khỏi khuôn khổ tư duy truyền thống, một mình giải mã bí ẩn siêu lỏng. Ba người họ, một người xây dựng khung lý thuyết, một người đột phá những nút thắt nghiên cứu, một người kết nối hai lĩnh vực lớn, giống như ba cao thủ hàng đầu cùng hợp tác, mỗi người một nhiệm vụ, mỗi người phát huy sở trường, nhưng cuối cùng đều đi đến cùng một đích, cùng nhau vén bức màn bí ẩn của thế giới lượng tử, thắp sáng ngọn hải đăng dẫn lối cho sự phát triển của công nghệ nhân loại.
Giải Nobel Vật lý năm 2003 trao cho họ không chỉ là sự vinh danh cao nhất cho những thành tựu khoa học mà còn là sự tôn vinh một tinh thần khoa học – không cúi đầu trước quyền uy, không thỏa hiệp với gian khó, dù con đường phía trước mịt mờ, đầy chông gai, vẫn phải dốc hết sức mình, biến điều chưa biết thành điều đã biết, biến điều không thể thành có thể.
Ngày nay, cả ba nhà khoa học vĩ đại này đều đã qua đời, nhưng những lý thuyết siêu dẫn và siêu lỏng mà họ để lại vẫn đang ảnh hưởng sâu sắc đến cuộc sống của chúng ta, tạo ra ngày càng nhiều lĩnh vực thương mại phát triển mạnh mẽ, liên tục thúc đẩy sự tiến bộ của xã hội loài người. Từ những đột phá trong nghiên cứu tàu đệm từ, đến sự nâng cấp của máy tính lượng tử, và việc thúc đẩy khám phá phản ứng tổng hợp hạt nhân có kiểm soát, mỗi bước đi đều không thể thiếu nền tảng nghiên cứu mà họ đã đặt ra. Hiện tại, công nghệ siêu dẫn đã thâm nhập sâu vào nhiều ngành công nghiệp cốt lõi như y tế, điện lực, hàng không vũ trụ. Ngoài MRI và cáp siêu dẫn, những đột phá liên tục trong vật liệu siêu dẫn gốc sắt còn thúc đẩy nghiên cứu thương mại máy gia tốc hạt năng lượng cao thế hệ tiếp theo, hệ thống chụp cộng hưởng từ trường cao, với tiềm năng thị trường không thể đong đếm. Công nghệ siêu lỏng thì tiếp tục phát huy sức mạnh trong các lĩnh vực kiểm tra hóa chất, thiết bị cao cấp, pin thể rắn, trở thành động lực quan trọng thúc đẩy nâng cấp công nghiệp, đổi mới công nghệ, biến những lý thuyết từng nằm trong phòng thí nghiệm thành giá trị thương mại hữu hình, nuôi dưỡng từng bước tiến của xã hội loài người.
Nhiều người nói rằng khoa học là lạnh lùng, khô khan, được tạo thành từ những công thức khó hiểu và các thí nghiệm phức tạp. Nhưng theo mình, đằng sau khoa học luôn là những con người bằng xương bằng thịt, chính họ đã dùng cả đời mình để kiên trì và cống hiến, biến những công thức lạnh lẽo thành sức mạnh sưởi ấm nhân loại, thay đổi thế giới. Ba nhà khoa học này, bằng cả cuộc đời mình, đã cho chúng ta thấy: người mạnh mẽ thực sự không phải là người sinh ra đã đứng trên đỉnh cao, mà là người vẫn giữ vững ý chí ban đầu trong bóng tối, vẫn dũng cảm tiến về phía trước trong nghịch cảnh, dùng sự kiên trì và đam mê để mở ra một con đường dẫn đến ánh sáng.
Và đó chính là sức mạnh của khoa học, là lòng dũng cảm của nhân loại trong việc khám phá những điều chưa biết, và cũng là nền tảng vững chắc cho sự tiến bộ không ngừng của nền văn minh nhân loại.
