Robert P Crease (Physics World, tháng 12/2007)
Cuộc đối đầu giữa hai đội nhà khoa học phát hiện ra sự dãn nở của vũ trụ đang tăng tốc cho thấy thật khó như thế nào việc công nhận một thành tựu khoa học thuộc về ai – nhất là khi giải Nobel có thể được trao vào một ngày nào đó, như Robert P Crease giải thích.
Công bố tin tức
Mùa thu năm 1997, đội SCP đã xây dựng số liệu thống kê của mình, tìm ra 40 sao siêu mới ở xa. Các thành viên trong đội đã làm việc không nghỉ ở những giai đoạn khác nhau của phép phân tích. Thoáng nhìn vào những gợi ý cho vũ trụ học, trong sổ ghi chép của ông, Goldhaber đã vẽ đồ thị cường độ sao siêu mới theo độ lệch đỏ, tạo ra cái gọi là biểu đồ Hubble. Ông lưu ý – như những người khác trong đội cũng bắt đầu ngờ vực – rằng dữ liệu gợi ý một giá trị âm cho mật độ khối lượng ΩM. Đây là một kết quả vô lí chỉ có thể làm cho có nghĩa bằng cách đưa vào một hằng số vũ trụ học - một lực đẩy hướng ra xa. Thành ra điều này gợi ý rằng vũ trụ đang tăng tốc.
Mặc dù dữ liệu trong bài báo Nature của đội SCP, lúc ấy đang in ấn, chứa những dấu hiệu của một hằng số vũ trụ học cho bởi kịch bản vũ trụ lạm phát, nhưng bây giờ dữ liệu sinh ra bằng chứng của một hằng số vũ trụ học cho dù chúng ta sống hay không sống trong một vũ trụ lạm phát. Gợi ý này – bác bỏ cách hiểu của bài báo trước đây của nó – làm tăng thêm mối quan tâm rằng bài báo của đội SCP đã giải thích quá nhiều từ một kích cỡ mẩu quá nhỏ.
Trong khi đó, ở đội Z cao, Schmidt đi tới nỗ lực tìm kiếm và khám phá sao siêu mới, với Riess bây giờ lãnh đạo việc thẩm tra và phân tích số liệu. Sổ ghi chép trong phòng thí nghiệm của Riess từ mùa thu năm 1997 cho thấy ông cũng nhìn thấy dấu hiệu của sự tăng tốc của vũ trụ dưới dạng khối lượng âm, và các thành viên Z cao cũng đưa ra một biểu đồ Hubble sơ bộ với các vật thể ở trong vùng đang tăng tốc. Dù vậy, trong cách trình bày phổ thông, đội nghiên cứu vẫn theo thuyết bất khả tri, nói rằng “Chúng tôi không rõ!” về câu hỏi xem vũ trụ đang tăng tốc hay giảm tốc.
Sau đó nổ ra một loạt sự kiện, ý nghĩa của chúng vẫn gây tranh luận kịch liệt bởi những cá nhân nhất định ở hai nhóm.
Goldhaber đưa ra biểu đồ Hubble sơ bộ của ông tại một cuộc họp nhóm SCP vào hôm 24/9/1997. Ngờ vực nhưng phấn chấn, các đồng sự của ông bắt đầu kiểm tra chéo các chi tiết. Perlmutter và Goldhaber đưa sự thông tục vào kết quả hiện tại của họ. Ngày 8 tháng 1 năm 1998, tại một cuộc họp của Hội Thiên văn học Mĩ (AAS) ở thủ đô Washington, đội SCP thực hiện trình diễn quy mô lớn lần đầu tiên của dữ liệu của đội trước cộng đồng khoa học. Đội nghiên cứu tổ chức một cuộc thảo luận, phân phát tài liệu hội nghị và trưng bày một áp phích.
Việc quyết định ai là người nhận được vinh quang là người đầu tiên thực hiện một khám phá khoa học không phải lúc nào cũng dễ dàng.
Bức áp phích (đặt online tại http://www.supernova.lbl.gov/ và vào ngày 30/12/1998 trên arXiv.org preprint server) thảo luận các kĩ thuật và tập hợp số liệu. Nó bao gồm một biểu đồ Hubble cũng như một đồ thị Ω
Ấn phẩm công bố của đội nghiên cứu – mang tựa đề “Các sao đang bùng nổ ở xa báo hiệu số phận của vũ trụ” – tập trung vào việc khám phá rằng vũ trụ sẽ không co trở lại. Tại một cuộc họp báo đầy đủ, một nhà lí thuyết đã được mời đến và giải thích với cánh nhà báo hằng số vũ trụ học là cái gì và tại sao nó lại quan trọng. Một vài phóng viên đã đưa tin. Một người là James Glanz của tờ Science, người viết bài báo tựa đề “Các sao đang bùng nổ hướng tới một lực đẩy vũ trụ”. Một người khác nữa là Charles Petit, người có câu chuyện đăng trên trang nhất tờ San Francisco Chronicle số ra ngày hôm sau mang dòng tít “Các nhà khoa học nhìn thấy sự tăng trưởng vũ trụ bộc phát” và là người có câu chuyện “Một vài sự thật lấp lánh như sao và phổ biến” trên tờ US News & World Report một vài ngày sau đó viết về báo cáo của các nhà thiên văn về “sự dãn nở tăng tốc” của vũ trụ.
“Nếu như nó hiển nhiên với tôi, thì nó cũng hiển nhiên đối với mọi nhà vũ trụ học” Petit nói với tôi. “Tôi thật rất ngạc nhiên khi nó không trở thành một câu chuyện đình đám hơn”. Tuy nhiên, các phóng viên khác không nhận ra cái Petit thấy, và chỉ đưa tin rằng vũ trụ sẽ dãn nở đến vô cùng. Việc đưa ra sai số hệ thống có thể khiến các phóng viên nghĩ rằng câu trả lời cuối cùng có lẽ không bao giờ có được. Như Glanz đã trích lời Perlmutter như sau: “[Ông ta] cảnh báo rằng nhóm ông vẫn đang hiệu chỉnh cho sự mờ đi có thể có của ánh sáng do bụi và các kết luận có khả năng vẫn còn thay đổi”.
Nghiên cứu sao siêu mới ở xa cho thấy sự dãn nở của vũ trụ đang tăng tốc. Biểu đồ này biểu thị hằng số vũ trụ học (ΩΛ) theo lượng vật chất quan sát thấy trong vũ trụ là một hàm của mật độ tới hạn (ΩM). Dữ liệu cho mức độ tin cậy 68,3% (màu đỏ), 95,4% (màu xanh lá cây) và 99,7% (màu xanh dương), với đường liền nét là số liệu do đội Tìm kiếm Sao siêu mới Z cao sử dụng (A G Riess et al. 1998 Astron. J. 116 1009) và đường đứt nét là số liệu sử dụng bởi Dự án Vũ trụ học Sao siêu mới (S Perlmutter et al. 1999 Astrophys. J. 517 565).
Trong khi đó, Schmidt và Riess đang tranh luận về những kết quả sơ bộ của họ. Họ hoàn thành phân tích của họ vào hôm 08/01/1988, ngày họp AAS – không kịp đưa ra công bố, và không hề biết cái đội SCP sẽ trình bày. Một vài ngày sau cuộc họp, các nhà nghiên cứu Z cao bắt đầu bàn luận số liệu của họ với tư cách toàn đội. Riess, kẻ lấy vợ vào hôm 10/01/1988 và đã phân tích số liệu trong kì trăng mật của ông, gửi thư điện tử cho các thành viên còn lại của đội nghiên cứu hai ngày sau đó rằng “số liệu đòi hỏi một hằng số vũ trụ học khác không! Hãy tiếp cận những kết quả này không phải bằng trái tim hay cái đầu của bạn mà là với đôi mắt của bạn”, lại thêm rằng “kết quả thật quá bất ngờ, thậm chí gây sốc”. Nhằm cạnh tranh, đội Z cao giữ riêng kết luận của mình chưa đưa ra công bố chính thức – hãy thận trọng với việc gào lên “Trời ơi!”, Riess nói. Riess bông đùa trong thư điện tử của ông về “ngáo ộp LBL chạy loanh quanh” và thôi thúc các cộng tác viên của ông “làm việc thận trọng và hiệu quả, và có khả năng rùa sẽ đuổi kịp thỏ”.
Tinh thần của đội Z cao một phần nằm ở lòng tự tin vào khả năng của mình trong việc xử lí các hiệu chỉnh bụi – luận án năm 1996 của Riess về đề tài đó đã giành giải thưởng – và vào sự hoài nghi của họ rằng đội SCP sẽ không có một chiến lược đầy đủ để xử lí vấn đề đó. Đội cũng có một bộ số liệu nhỏ hơn về sao siêu mới để phân tích: 10 phân tích trọn vẹn và 4 sao siêu mới “thoáng qua” (các sao có dữ liệu yếu hơn), cộng với 2 đã công bố trước đó từ công trình của đội SCP, trong đó có 1997ap (mặc dù trong công bố sau đó nó không được nhận dạng rõ ràng như thế).
Vào ngày 18 tháng 2, tại Hội thảo Năng lượng tối ở Marina Del Rey, California, Goldhaber và Perlmutter đã thảo luận kết quả của đội SCP. Tiếp sau họ là Filippenko, người đã rời khỏi nhóm SCP vài năm trước đó. Filippenko công bố kết luận của nhóm Z cao rằng vũ trụ đang dãn nở ở tốc độ ngày càng tăng.
Con rùa (Z cao) thật sự đã bắt kịp chú thỏ rừng (SCP) ngay khi các bài báo được nhắc tới. Chưa đầy một tháng sau, đội Z cao công bố một bài báo chi tiết về 16 sao siêu mới của mình (10 đã phân tích trọn vẹn, 4 thoáng qua và 2 sao siêu mới SCP) với tựa đề rõ ràng “Bằng chứng quan sát từ sao siêu mới cho một vũ trụ đang tăng tốc và hằng số vũ trụ học” trên tờ Astronomical Journal. Bài báo được xác nhận, đăng trực tuyến vào tháng 5 và xuất bản vào tháng 9 năm 1998 (A G Riess et al. Astron. J. 116 1009). Đội SCP mất lâu hơn mới hoàn thành mọi phép phân tích về 42 sao siêu mới của họ, và công bố một bài báo vào ngày 8 tháng 9 năm 1998. Theo truyền thống vật lí đặt tựa đề ngây ngô cho những bài báo công bố những khám phá kịch tính, nó được đặt đầu đề là “Các phép đo omega và lambda từ 42 sao siêu mới lệch đỏ cao”. Nó được đăng trực tuyến vào tháng 12 năm 1998 và xuất bản vào tháng 6 năm 1999 (S Perlmutter et al. Astrophys. J. 517 565).
Giải thưởng công nhận
Bằng chứng kết hợp cho một hằng số vũ trụ học từ hai đội đã thuyết phục đa số cộng đồng khoa học với tốc độ ngoại hạng đối với một khám phá mới đầy kịch tính và bất ngờ. Tháng 3 năm 1998, tại Fermilab, các thành viên của hai nhóm đã thuyết trình trường hợp của họ; và cuối cùng, các thành viên chủ tọa được yêu cầu giơ tay biểu quyết nếu họ tin hằng số vũ trụ học là tồn tại. Một số lượng rất lớn trong họ đã giơ tay. Tháng 12 năm 1998, tạp chí Science đã bầu chọn công trình đó là một đột phá của năm. Năm 2001, một nghiên cứu (có thể gây tranh cãi về mặt phương pháp luận) tiến hành tại đại học Princeton bởi Richard Gott và các đồng sự (Astron. J. 549 1) nhấn mạnh rằng sự tin cậy vào những loại kết quả bất ngờ này phụ thuộc nhiều vào việc có đủ số lượng thống kê để thực hiện một phép đo có sức mạnh, và quả quyết rằng số liệu của đội SCP đã hoàn thành mục tiêu này. Mỗi một trong hai bài báo mang tính khám phá – bài báo năm 1998 của Riess, và bài báo năm 1999 của Perlmutter – nhận được hơn 3000 trích dẫn tính cho đến nay.
Trong vòng hai năm khám phá, những thí nghiệm khác đã loại trừ khả năng được nhắc tới trong bức áp phích hồi tháng 1 năm 1998 của đội SCP về một sự kết hợp của không gian cong đến mức kinh ngạc, khối lượng thấp và sự thông đồng của những thành kiến mang tính hệ thống có thể mở ra khả năng không có hằng số vũ trụ học: các thí nghiệm nền vi sóng vũ trụ cho thấy không gian không phải cong sít sao, còn những phép đo cụm thiên hà gợi ý rằng khối lượng vũ trụ không phải là thấp.
Kể từ đó, công trình đó liên tục làm mưa làm gió với những giải thưởng có uy tín. Perlmutter giành giải thưởng E O Lawrence năm 2002, giải thưởng Feltrinelli năm 2005 và cùng chia sẻ giải thưởng Shaw năm 2006 với Schmidt và Riess. Giải thưởng Warner năm 2003 và giải thưởng Sackler năm 2004 đến với Riess, còn giải Padua năm 2005 được trao cho Perlmutter chung với Schmidt. Giải thưởng vũ trụ học Gruber năm 2007, tổng trị giá 500.000 đôla, được chia cho Perlmutter và Schmidt mỗi người một phần tư, và mỗi phần tư còn lại trao cho các thành viên của mỗi đội nghiên cứu.
Kể từ đó, các nhà lãnh đạo của đội SCP và Z cao làm việc hòa nhã và êm ái cùng nhau. Perlmutter và Schmidt công bố một bài báo phê bình chung về lĩnh vực đó trong năm 2003 (arXiv:astro-ph/0303428v1), và Perlmutter và Riess cũng làm điều tương tự trong năm 1999. Tại sự kiện trao giải Gruber, Perlmutter và Schmidt đã mang lại một buổi nói chuyện vui vẻ và đặc sắc, sửa chữa câu cú từng trang chiếu và rọi đèn chỉ laser tới lui như thế nó là một gậy gỗ truyền tay. Thỉnh thoảng, các cá nhân ở đội Z cao cho in ấn những khẳng định ưu tiên dựa trên bản thảo của những ấn phẩm sau cùng. Trong cuốn sách Vũ trụ phi mã của ông, Krishner viết rằng đội Z cao hưởng lợi từ sự cãi vã ồn ào mà đội SCP đã tạo ra về hằng số vũ trụ học, nhưng lại đặt tựa đề dễ gây tranh cãi cho hai chương của ông là “Xử lí trước” và “Xử lí đúng”. Từ đó, các nhà đứng đầu và thành viên chủ chốt của những chương trình hợp tác – bao gồm Goldhaber, Kirshner và Perlmutter – trao đổi thư từ và thư điện tử bàn luận về niên đại học và ý nghĩa của một số sự kiện.
Điểm nhấn
Các định luật giống như thỏi xúc xích, bạn càng ít biết chúng cấu tạo từ cái gì, bạn càng quý trọng sản phẩm – và người ta thỉnh thoảng bị cám dỗ phát biểu những điều tương tự của những khám phá khoa học. Nhưng cách phát biểu khéo léo hơn sự thực. Nó phụ thuộc vào sự trông đợi của con người; những người thật sự hiểu được óc sáng tạo nhân loại không hề khó khăn với ý tưởng rằng một tác động khách quan có thể phát triển ra khỏi thực tiễn con người bẩn thỉu.
Khoa học phát triển sang nền tảng phong phú hơn, thoáng hơn và sâu sắc hơn nhiều so với những hình ảnh giáo khoa của quy trình của nó đề xuất. Cạnh tranh không phải là con đường duy nhất dẫn đến khám phá, nhưng những câu chuyện cạnh tranh giống như thế này biểu hiện đặc điểm nhập nhằng của quá trình này – được xem là bản chất của khám phá, thông cáo và chứng nhận – theo kiểu mà những câu chuyện khác không có. Chúng đề xuất rằng những chi tiết dường như không liên quan gì, ví dụ như ai nói cái gì với ai và khi nào, có thể ảnh hưởng mạnh mẽ đến cách thức cá nhân và các đội nghiên cứu dẫn ra những tìm kiếm, thực hiện khám phá, loan báo và công bố kết quả.
Hơn nữa, những câu chuyện cạnh tranh có thể cho thấy rằng không phải lúc nào một khám phá cũng được định rõ ngày tháng khi một bài báo nhất định được công bố, không phải khi nó được loan báo trước công chúng lần đầu tiên, hay khi nó được công bố trước công chúng một cách trọn vẹn mà không hề báo trước. Vậy một khám phá có thể xác định ngày tại đó một thuyết trình rõ ràng được thực hiện trước cộng đồng khoa học, hay có lẽ trước một cuộc họp nhóm chuyên gia ? Hay là một khám phá phải buộc chặt với ngày tháng khi bằng chứng đầu tiên xuất hiện trong sổ tay ghi chép trong phòng thí nghiệm của một người nào đó ?
Những câu chuyện như thế cũng cho thấy sự nhập nhằng bản chất của sự công bố, nó khác nhau phụ thuộc vào người ta đang nói với các đồng sự, với cộng đồng khoa học rộng lớn hơn hay với các phương tiện truyền thông. Có hay không cuộc chạy đua đến các phương tiện đó xem ai đưa ra bằng chứng cho một điều kết luận và những sự báo trước có thể có, hay xem ai là kẻ dứt khoát ? Những câu chuyện như thế này cũng cho thấy có thể khó mà chứng nhận giải thưởng khi mà các đội nghiên cứu tác động qua lại lẫn nhau.
Câu chuyện này cũng vạch ra hình ảnh của một khám phá khoa học là thứ gì đó xuất hiện cùng một lúc, với sự rõ ràng và trọn vẹn, có thể được công bố với sự dứt khoát và chắc chắn, như những kẻ lãng mạn thái quá và lỗi thời. Những khám phá xuất hiện dần dần từ các số liệu thống kê không được tạo ra cho những dòng tít hay ho, nhưng có khả năng làm dậy sóng tương lai.
Khi và nếu một giải thưởng Nobel cuối cùng được trao cho khám phá mang tính bất ngờ này, thì ủy ban Nobel sẽ phải thuyết phục các vị thẩm phán trường phái Solomon trong việc quyết định phân chia giải thưởng như thế nào, chia phần nhiều nhất cho ba cá nhân trong hai đội. Đối với phần nhiều trong cộng đồng nhỏ đã giúp đội này hay đội kia – hoặc cả hai – và tác động của sự nhập nhằng, như đa số thành viên các đội đều hài lòng trông thấy, là chia đều giải thưởng ra. Nút thắt cuối cùng trong câu chuyện cạnh tranh khốc liệt đầy kịch tính này có lẽ là sự trớ trêu rộng lượng rằng sự ghi nhận cuối cùng trao cho cả hai đội – trên thực tế là cho toàn bộ cộng đồng sao siêu mới.
Tác giả Robert P Crease là trưởng khoa Triết học, đại học Stony Brook, và là nhà sử học tại Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven, Mĩ.
