Nhà vật lý Albert Einstein là tác giả của Thuyết tương đối hẹp được công bố vào năm 1905. Trong đó, A. Einstein đưa ra công thức nổi tiếng về mối quan hệ giữa khối lượng (M), tốc độ ánh sáng (C) và năng lượng (E): E = MC2. 

Cũng theo A. Einstein, tốc độ ánh sáng là có giá trị giới hạn đối với mọi tốc độ chuyển động của vật chất trong vũ trụ và có giá trị bằng 300.000km/s. Với Thuyết tương đối hẹp, A. Einstein trở thành một trong những nhà khoa học vĩ đại hàng đầu thế giới. 

Sau khi hoàn thành Thuyết tương đối hẹp, A. Einstein dành 30 năm cuối đời để xây dựng Thuyết tương đối phổ quát, hoặc Thuyết về trường thống nhất bao quát toàn vũ trụ dựa trên cơ sở kết hợp tất cả các trường tương tác cơ bản từng được phát minh trong thế kỷ XX, gồm trường tương tác hấp dẫn, trường tương tác điện từ, trường tương tác hạt nhân thành một trường thống nhất trong tự nhiên.

Tuy nhiên, nỗ lực phi thường của A. Einstein trong suốt 30 năm đã không thành công. Trước khi qua đời, A. Einstein khuyên các nhà khoa học trẻ, trong đó có Lev Landao - nhà khoa học Nga từng đoạt Giải Nobel về vật lý - không nên đi lại trên con đường đã dẫn ông tới thất bại cay đắng này. 

Tuy nhiên, mặc dù thất bại trong những nỗ lực xây dựng Thuyết về trường thống nhất nhưng A. Einstein có đóng góp rất lớn, mang tính đột phá trong khoa học cơ bản là liên kết không gian với thời gian thành khái niệm không - thời gian 4 chiều gồm 3 chiều ngang (X), dọc (Y), thẳng đứng (Z) và chiều thứ 4 là thời gian (T). 

Trên cơ sở đó, A. Einstein đưa ra giả thuyết cho rằng bản chất của lực hấp dẫn của các vật thể trong vũ trụ là do sự biến dạng của không - thời gian 4 chiều. Về sau, giả thuyết này của A. Einstein được các thí nghiệm đo đạc thiên văn học chứng minh là đúng. Thành công của A. Einstein tuy vĩ đại, nhưng chỉ dừng lại ở đó.

Trong suốt thế kỷ XX tới đầu thế kỷ XXI, không nhà khoa học nào trên thế giới có thể bổ sung thêm nội dung gì vào Thuyết về trường thống nhất của A. Einstein. Lý do là, cũng trong thế kỷ XX, một trường phái khoa học khác dẫn đầu là nhà vật lý người Đan Mạch Niels Bohr xây dựng nên Thuyết lượng tử trong vật lý học để mô tả bản chất của các quá trình chuyển động của vật chất ở tầm vi mô, cỡ nguyên tử và các hạt cơ bản.

Theo Thuyết lượng tử, phần tử nhỏ nhất mang vật chất vận hành trong các trường được gọi là lượng tử (quanton). Thí dụ, ánh sáng là tập hợp của các hạt lượng tử, gọi là lượng tử ánh sáng. Sóng điện từ cũng là tập hợp của các lượng tử. Trong khi đó, A. Einstein lại phủ nhận Thuyết lượng tử. 

Vì thế đã xảy ra một “điều trớ trêu vĩ đại”, trong đó A. Einstein tuy phủ nhận Thuyết lượng tử nhưng chính ông lại đưa ra giả thuyết khoa học để giải thích bản chất của hiệu ứng quang điện là do các lượng tử ánh sáng tác động lên vật mang điện. 

Với công lao giải thích được bản chất của hiệu ứng quang điện, A. Einstein được trao Giải thưởng Nobel về vật lý. Trong khi đó, Thuyết tương đối hẹp của A. Einstein tuy được đánh giá là một trong những phát minh khoa học vĩ đại của thế kỷ XX nhưng tác giả lại không được trao Giải Nobel với lý do chỉ có khoảng vài người hiểu được bản chất của thuyết vật lý này!

Chính vì không chấp nhận Thuyết lượng tử, A. Einstein đã thất bại trong 30 năm nỗ lực xây dựng Thuyết về trường thống nhất. Nguyên nhân thất bại là ông không chấp nhận trường tương tác trong không - thời gian bao gồm các lượng tử. 

Vì vậy, bài toán khó giải nhất của khoa học cơ bản trong thế kỷ XXI là tìm ra lượng tử không - thời gian để hoàn thiện Thuyết về trường thống nhất đang dang dở của A. Einstein. Để giải được bài toán thế kỷ này cần chứng minh được rằng, trường hấp dẫn tồn tại trong vũ trụ dưới dạng các lượng tử. 

Từ đó, các nhà vật lý lý thuyết bắt đầu đề xuất một số loại hạt đóng vai trò là các lượng tử tạo nên trường hấp dẫn như graviton, gravitino..., nhưng không có một thí nghiệm vật lý nào xác minh được sự tồn tại của những hạt này.

Rút cuộc, nhà vật lý người Anh Peter Higgs - từng đoạt Giải Nobel về vật lý - đề xuất giả thuyết về sự tồn tại của một loại hạt được đặt tên là hạt “Higgs boson” hay là “hạt của Chúa” để giải thích sự ra đời và hình thành vũ trụ sau vụ nổ Big Bang cách đây 13,8 tỷ năm. Theo Peter Higgs, hạt boson là cơ sở để giải thích nguồn gốc của vũ trụ. 

Để chứng minh sự tồn tại của hạt Higgs boson, các nước châu Âu đầu tư hàng chục tỷ USD để chế tạo máy gia tốc khổng lồ. Trong máy gia tốc này, các chùm hạt cơ bản được tăng tới tốc độ siêu lớn và cho chúng va chạm nhau. Theo thông báo của nhà quản lý máy gia tốc, trong cú va chạm các hạt cơ bản siêu tốc đã tạo ra hạt Higgs boson. 

Tuy nhiên, ngay từ đầu, Tiến sĩ khoa học - kỹ thuật người Nga Vladimir Leonov cho rằng ý tưởng săn lùng hạt Higgs boson trong máy gia tốc chỉ là cuộc phiêu lưu đầy tham vọng nhất trong lịch sử khoa học vì sự tồn tại của loại hạt này mâu thuẫn với giả thuyết về lực hấp dẫn trong không - thời gian của A. Einstein. 

Theo V. Leonov, nếu Giáo sư P. Higgs đúng, thì A. Einstein sai. Nhưng A. Einstein không sai bởi giả thuyết của ông về bản chất của lực hấp dẫn là do sự biến dạng không - thời gian đã được các thí nghiệm thiên văn học xác minh là đúng. 

Vì vậy, vấn đề mấu chốt duy nhất là phải chứng minh được trong vũ trụ tồn tại một hạt vừa mang trường điện từ, trường hấp dẫn, trường hạt nhân và trường không - thời gian, nghĩa là hạt này phải tồn tại trong không gian 4 chiều. 

Tất cả các hạt do các nhà vật lý lý thuyết đề xuất, trong đó có hạt Higgs boson, đều không đáp ứng những điều kiện này. Hạt 4 chiều duy nhất đáp ứng các điều kiện đó chỉ có thế là lượng tử không - thời gian hoặc quanton. Năm 1996, Tiến sĩ V. Leonov công bố công trình nghiên cứu mang tên Thuyết về trường lượng tử thống nhất, hoặc Thuyết siêu liên kết mô tả trường không - thời gian 4 chiều có cấu trúc bao gồm các lượng tử mà A. Einstein từng nỗ lực tìm kiếm nhưng không thành. 

Theo Tiến sĩ V. Leonov, nếu A. Einstein công nhận thuyết lượng tử và đưa ra giả thuyết tồn tại lượng tử không - thời gian, ông đã thành công trong những nỗ lực phi thường theo hướng xây dựng Thuyết về trường thống nhất.

Sau khi xây dựng thành công thuyết về lượng tử không - thời gian, Tiến sĩ V. Leonov đề xuất giả thuyết về sự tồn tại của lực tương tác điện từ siêu mạnh trong môi trường không - thời gian lượng tử 4 chiều. 

Lực tương tác siêu mạnh này là lực tương tác cơ bản thứ 5 trong tự nhiên cùng với 4 lực tương tác đã được biết đến là lực điện từ, lực hấp dẫn, lực hạt nhân và lực tương tác yếu tồn tại giữa các hạt cơ bản trong hạt nhân nguyên tử.

Theo V. Leonov, ông là người phát minh ra 1 trong 5 loại tương tác cơ bản, còn 4 tương tác khác đều là công trình tập thể. Thí dụ, Isaac Newton tuy là tác giả của Định luật vạn vật hấp dẫn nhưng phát hiện lực hấp dẫn còn có 2 nhà khoa học khác là Robert Hooke và GottfriedLeibniz. 

Phát minh trường tương tác điện từ, trường tương tác hạt nhân và trường tương tác yếu đều là công trình tập thể. Chỉ có V. Leonov là tác giả duy nhất phát minh ra trường tương tác siêu mạnh. Trong hơn 1 thập niên kể từ khi V. Leonov công bố giả thuyết về sự tồn tại của lượng tử không - thời gian và lực tương tác siêu mạnh, không nhà khoa học nào phản bác quyền tác giả của ông. 

Nhà vật lý lý thuyết người Nga Vitalij Ginzburg - một nhà khoa học chuyên nghiên cứu về vũ trụ, Viện sĩ Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô/Nga và là một trong các “cha đẻ” của bom nhiệt hạch của Liên Xô từng đoạt Giải Nobel về vật lý năm 2003 - khẳng định: V. Leonov chính là người phát minh ra lượng tử không - thời gian kvarton, tương tác điện từ siêu mạnh và Thuyết về trường thống nhất hay là Thuyết về siêu liên kết.

Thuyết về siêu liên kết của V. Leonov được trình bày trong chuyên khảo của ông do Nhà xuất bản Cambridge ấn hành. Theo V. Leonov, Thuyết về siêu liên kết sẽ thay đổi căn bản các khái niệm của chúng ta về vũ trụ. 

Theo đó, nền tảng tồn tại của vũ trụ là các lượng tử không - thời gian và tiềm ẩn trong đó năng lượng khổng lồ. Tất cả các loại năng lượng mà nhân loại từng biết như năng lượng hóa học, hạt nhân, điện từ, hấp dẫn rút cuộc đều bắt nguồn từ việc biến đổi năng lượng tương tác siêu liên kết toàn vũ trụ, mở ra một hướng mới trong lĩnh vực năng lượng, được gọi là năng lượng lượng tử. 

Điều này không có nghĩa là có thể thu được năng lượng vô hạn trực tiếp từ khoảng không trong vũ trụ. Để làm được điều này, trước hết phải tạo ra chu trình năng lượng được khởi động bằng phản ứng tổng hợp hạt nhân lạnh.

Năm 2020, công ty của V. Leonov thiết kế chế tạo và thử nghiệm thành công giao thoa kế động lực học có khả năng ghi nhận được tác động của các lượng tử hấp dẫn. Tài liệu về cuộc thử nghiệm này đã được công bố ở Anh. Thuyết về siêu liên kết đã được chứng minh bằng thử nghiệm nhiều lần. 

Đáng chú ý, người Mỹ bắt đầu đẩy nhanh việc thành lập Viện nghiên cứu không gian vũ trụ vô hạn (LSI) để thiết kế chế tạo và sử dụng động cơ lượng tử trong vũ trụ, sau khi biết tin Nga tiến hành thành công các thử nghiệm động cơ lượng tử trong tháng 2-2018. 

Các tài liệu ghi nhận những cuộc thử nghiệm thành công động cơ lượng tử của Mỹ được công bố để phục vụ yêu cầu nghiên cứu của các chuyên gia của Cục Hàng không và Vũ trụ (NASA).

Tiến sĩ V. Leonov là Giám đốc Hiệp hội nghiên cứu khoa học và sản xuất Quanton, từng được tặng Giải thưởng của nhà nước Nga trong lĩnh vực khoa học và công nghệ. Thuyết về siêu liên kết của ông đưa nước Nga lên vị thế dẫn đầu thế giới trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học cơ bản. 

Thuyết siêu liên kết là lý thuyết vật lý chủ đạo xuyên thế kỷ, có giá trị ứng dụng thực tiễn trước hết trong lĩnh vực năng lượng mới và công nghệ vũ trụ, bao gồm cả lĩnh vực quân sự./.

KỲ CUỐI: ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA ĐỘNG CƠ LƯỢNG TỬ