Hóa học rồi sẽ đi về đâu?

TTCN - Cách đây một thế kỷ, nền khoa học nhân loại sống những ngày tháng lịch sử. Einstein vừa đưa ra công thức về năng lượng, rồi hoàn chỉnh thuyết tương đối...

Một chuỗi dài những phát hiện của các nhà vật lý khác dẫn đến sự hình thành của cơ học lượng tử. Việc áp dụng cơ học lượng tử vào hóa học diễn ra khá nhanh, nhất là trong những thập niên 1940-1960, tạo nền móng lý thuyết cho hóa học hiện đại.

Nhờ ở vị trí đặc biệt là không những chỉ phát hiện các hiện tượng và hợp chất, mà còn sáng tạo trong việc tổng hợp tạo ra các chất mới, cần thiết cho các áp dụng cụ thể trong kỹ nghệ và đời sống, hóa học đẩy dần các biên giới của mình ra xa, cọ xát với các ngành khoa học khác, hình thành những ngành mới (như hóa toán, hóa lý, hóa sinh, hóa y, hóa dược, hóa địa, hóa thiên văn, hóa thực phẩm, hóa dầu...).

Đã có không dưới 30 ngành hóa khác nhau! Cùng với sự phát triển nhanh và ồ ạt của nhiều ngành kỹ nghệ trong nửa sau thế kỷ 20, hóa học dần dần chiếm lĩnh vị trí của một ngành “khoa học trung tâm” (central science).

Thêm vào đó, tiến bộ nhanh chóng của công nghệ thông tin đã giúp ngành hóa lượng tử và hóa tính toán có những tiến bộ vượt bậc, một phần củng cố cơ sở lý thuyết và phần khác cho phép hóa học đột phá vào những lĩnh vực mới. Sức tính nhanh của máy tính điện tử giúp ngành hóa dược thu ngắn thời gian bào chế một chất thuốc mới, ngành hóa môi trường xây dựng các mô hình phản ứng thực tế hơn...

Nôm na mà nói, ngành khoa học, công nghệ nào muốn phát triển cũng cần có hợp chất mới và từ đó cần đến hóa học. Trong cuộc sống hằng ngày, từ thức ăn nước uống, thuốc men, mỹ phâm, đồ dùng trong nhà, sách vở, in ấn, dụng cụ điện tử... đâu đâu hóa học cũng có mặt!

Thật khó tưởng tượng là ngành y có thể chữa trị được một căn bệnh mới nào đó nếu một chất thuốc mới không được các nhà hóa học tổng hợp! Trong thập niên 1980, khẩu hiệu của Hãng Dupont (Mỹ) là “Better things for better living... through chemistry” (Hàng hóa tốt hơn cho đời sống tốt hơn... bằng hóa học).

Nhưng rồi khi biên giới rộng lớn quá, ngành hóa khó bảo vệ được tinh túy của mình mà còn đang đứng trước nguy cơ sinh tồn. Sau những thập niên hoàng kim ở vai trò cái rốn của khoa học, những năm 1990 báo hiệu những khó khăn liên tục cho ngành hóa.

- Từ việc nhiều nhà máy hóa chất nổ, nạn ô nhiễm môi trường, đến phung phí tài nguyên..., ngành hóa không được xã hội xem trọng nữa mà thậm chí còn bị ruồng bỏ! Giới trẻ không theo học ngành hóa (cũng như khoa học nói chung). Ở một số đại học Tây Âu, nhiều khoa hóa bị đóng cửa vì thiếu sinh viên. Để thu hút sinh viên, nhiều khoa đổi tên (từ Department of Chemistry đến Department of Chemistry and Biochemistry, rồi đến Department of Chemistry and Chemical Biology, trong đó sinh học là chính, hóa chỉ còn là phương pháp). Không gọi “tổng hợp hữu cơ” mà gọi “thiết kế phân tử” (molecular design). Các ngành khoa học khác xây dựng bộ phận hóa cho riêng mình; như ngành dược sử dụng phương pháp hóa, song không xem mình là thuộc ngành hóa.

- Đọc các chương trình nghiên cứu khoa học - kỹ thuật của Ủy ban châu Âu (như 6th Framework), tìm đỏ mắt cũng không thấy một chữ “chemistry” như một ngành mới cần được chính quyền hỗ trợ phát triển.

- Các hãng hóa học tìm cách thay tên đổi họ. Từ năm 1999, Hãng Dupont đưa ra khẩu hiệu “The miracle of science” (Phép lạ của khoa học), tự xem mình là một “hãng khoa học” hơn là một hãng hóa học.

- Gần đây nhất, nhiều người có trách nhiệm trong Hội Hóa học Mỹ (American Chemical Society, đã có từ 130 năm) đề nghị giải tán hội, thành lập một hội mới, phù hợp với tính chất và nhu cầu của khoa học và kỹ thuật trong thế kỷ 21, với tên như là “Society for Molecular Science & Engineeing”.

Trong phòng thí nghiệm hóa học phân tử tại Đại học Roger William ở San Diego (Mỹ)
Nhìn chung, đây là vài trong nhiều ví dụ, là những con chim báo bão, báo hiệu cho sự thay đổi cơ bản của ngành hóa. Nghĩ cho cùng, đây không phải chỉ là thay đổi của đơn thuần ngành hóa mà còn của nền khoa học nói chung; sự thay đổi không thể tránh được, phù hợp với sự tiến hóa (nhanh và sâu) của kiến thức.

Thật vậy, khoa học hiện đại đang sống trong quá trình “tổ chức trở lại”. Cho đến nay khoa học phát triển và được sắp xếp tổ chức theo hàng dọc (toán, lý, hóa, sinh...; trong mỗi ngành lại có nhiều ngành nhỏ; ngành hóa: xem trên). Cách sắp xếp này hiện nay không còn phù hợp nữa vì khoa học phát triển vượt qua các biên giới và mang tính chất đa liên ngành (multidisciplinary).

Nói đơn giản hơn, khoa học đang tổ chức lại theo hàng ngang! Một ví dụ: trong một trường đại học hay một hãng lớn hiện nay, để thành lập một phòng nghiên cứu mới về vật liệu nano (nanomaterials), họ sẽ tìm người làm vật lý, hóa, sinh, vật liệu, kỹ sư điện, kỹ sư hóa, kỹ sư cơ, chuyên viên tin học, hay các ngành khác, chứ không giao riêng cho một khoa nào.... Người làm hóa học tham gia nhóm này sẽ vẫn làm chức năng cổ điển của mình, song có lẽ sẽ không còn thấy mình là người làm hóa học nữa!

Điều này cũng đúng với các ngành khác, song đặc biệt khắc nghiệt cho hóa học, vì tự bản thân hóa học đã mang tính cách đa liên ngành rồi. Do đó câu hỏi về khả năng hóa học “tan biến” vào các ngành khác, nhất là ngành sinh học, đã được đặt ra.

Không ai có thể tiên đoán điều gì sẽ xảy ra trong thập niên tới, chỉ biết chắc rằng khoa học đang/sẽ tiến rất nhanh. Cuộc chạy đua với thời gian diễn ra ở vận tốc femtosecond (10-15 giây) của phản ứng hóa học. Cuộc chạy đua giữa ngành hóa và ngành sinh diễn ra quyết liệt. Hóa học ngày càng đi vào các vấn đề phức tạp (complexity- phức tạp nhất là sự sống), và tiếp tục tăng bề rộng (breadth) tự tại của mình.

Ngành sinh sẽ xây dựng cơ sở lý thuyết để hiểu hơn sự phức tạp của sự sống, vốn là đất của mình, và tăng thêm bề rộng (hiện còn nhỏ)... Lợi thế của hóa học là sức sáng tạo vô cùng tận của những người hóa học khi làm ra các chất mới, sự sáng tạo có thể so sánh được với người nghệ sĩ.

Có thể dự đoán rằng công việc của người làm hóa học lý thuyết và phương pháp hóa học sẽ không thay đổi nhiều và vẫn giữ vai trò cốt lõi trong một nền khoa học phân tử (molecular science) đang hình thành, dù rằng trong vài thập niên tới họ có thể mang một tên gì khác.

Một hệ luận tất yếu được đặt ra là giáo dục đại học phải thay đổi như thế nào để đào tạo sinh viên khoa học trong một nền khoa học mang tính đa liên ngành về tổ chức và phân tử về nội dung. Một cuộc thay đổi cơ bản và toàn diện về chương trình giáo dục và đào tạo đại học đang diễn ra ở mấy chục nước châu Au (chương trình bachelor – master), một phần cũng để bắt kịp đà tiến hóa của khoa học hiện đại.

NGUYỄN MINH THỌ