Tốt nghiệp trường Đại học Bách khoa năm 1963, Nguyễn Minh Tuyển được giữ lại trường làm cán bộ giảng dạy. Từ năm 1964 đến năm 1969, Nguyễn Minh Tuyển hai lần được cử đi làm nghiên cứu sinh nhưng cuối cùng do hoàn cảnh khách quan nên không thực hiện được. Lần thứ nhất vào năm 1964, ông được trường Đại học Bách khoa cử đi làm nghiên cứu sinh tại Trung Quốc, sau hơn 1 năm học tiếng Trung ở Bắc Kinh ông quay về nước theo chủ trương chung, vì khi ấy Trung Quốc đang diễn ra cuộc Cách mạng Văn hóa. Lần thứ 2 là vào cuối năm 1967, ông được cử sang Liên Xô. Sau khi đã liên hệ và được thầy giáo hướng dẫn người Nga đồng ý, ông chuẩn bị làm thủ tục để đi, nhưng khi đó trường Đại học Bách khoa thiếu cán bộ giảng dạy, Bộ môn yêu cầu và ông vui vẻ ở lại để tiếp tục công việc giảng dạy của mình.
Lần thứ ba, vào cuối năm 1969, Nguyễn Minh Tuyển nhận được quyết định cử đi làm nghiên cứu sinh ở Cộng hòa Dân chủ Đức. Tháng 10-1970, Nguyễn Minh Tuyển chính thức lên đường. Tại Đức, Nguyễn Minh Tuyển được phân công về trường Đại học Bách khoa Magdeburg. Mặc dù đã có 6 tháng học tiếng Đức ở Việt Nam, như hầu hết các học viên làm nghiên cứu sinh ở nước ngoài, Nguyễn Minh Tuyển được học thêm một năm để bồi dưỡng, nâng cao trình độ tiếng Đức. Trong khoảng thời gian này, Nguyễn Minh Tuyển đã tranh thủ ý kiến thầy hướng dẫn là GS.TS Robel về hướng nghiên cứu mà ông đã chuẩn bị: Quá trình công nghệ trong lò phản ứng tầng sôi. Đây là một đề tài nghiên cứu gắn liền với thực nghiệm, liên quan tới công nghiệp hóa dầu ở Đức. GS Robel khuyên Nguyễn Minh Tuyển nên đi sâu vào hướng nghiên cứu cơ bản, vì công nghiệp hóa dầu ở Đức cũng rất quan trọng, nếu đi sâu vào các phần thực nghiệm thì e rằng khó tiếp xúc với các bí mật của họ; sẽ rất khó để thực hiện việc tiếp xúc với các lò phản ứng có liên quan tới bí mật quốc gia. Theo gợi ý của thầy hướng dẫn Nguyễn Minh Tuyển chuyển hướng sang nghiên cứu cơ bản nhưng có ứng dụng thiết thực trong kỹ thuật, công nghệ với đề tài luận án mới: “Xác định lực liên kết trong tập hợp hạt có chứa lỏng”. Các tập hợp hạt ở đây có thể là các hạt quặng, các hạt xúc tác, xi măng… Cuối năm 1971, Nguyễn Minh Tuyển bắt tay vào quá trình làm luận án. Nguyễn Minh Tuyển mất 6 tháng để thu thập các tài liệu liên quan tới luận án, và xem xét các vấn đề mà luận án cần giải quyết. Tiếp sau đó là 6 tháng nữa để tính toán, đưa ra 7 mô hình trong tập hợp hạt có chứa lỏng. Rồi làm thực nghiệm chứng minh cho những vấn đề lý thuyết đã đưa ra và cuối cùng là viết và hoàn thiện luận án nộp cho hội đồng chấm luận án của trường Đại học Bách khoa Magdeburg. Trong quá trình làm luận án, ngoài thư viện của trường Magdeburg, Nguyễn Minh Tuyển đã đến nhiều thư viện ở nhiều thành phố của CHDC Đức để tham khảo các tài liệu khác nhau về vấn đề ông đang nghiên cứu từ sách tiếng Đức.
GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển, 10-2013
Đến giữa năm 1974, Nguyễn Minh Tuyển đã cơ bản hoàn thành luận án PTS của mình. Luận án đã giải quyết được vấn đề phương pháp xác định lực liên kết giữa các phân tử trong tập hợp hạt có chứa lỏng. Theo GS Nguyễn Minh Tuyển, luận án PTS của ông đã đạt yêu cầu cơ bản là đề ra vấn đề và giải quyết vấn đề đó một cách cụ thể, chính xác. Nhưng những đam mê, tìm tòi trong nghiên cứu thúc đẩy ông nâng tầm bản luận án lên mức độ khái quát và tổng hợp, đưa ra lý thuyết hoàn chỉnh cho vấn đề này. Chính vì thế, không chỉ dừng lại ở phương pháp xác định lực liên kết giữa các phân tử trong tập hợp hạt có chứa lỏng, mà đi sâu vào khái quát hoá đối với các trường hợp cụ thể để có thể phục vụ tốt cho công việc giảng dạy và thực nghiệm ở Việt Nam; mà xa hơn, có thể tiếp tục vấn đề này trong một luận án Tiến sĩ. Do vậy, khoảng 3 tuần sau khi nộp luận án PTS tới Hội đồng chấm luận án của trường Đại học Bách khoa Magdeburg (Hội đồng chấm gồm 3 giáo sư, trong đó có thầy hướng dẫn; theo quy định ở CHDC Đức khi đó, luận án phải được hội đồng này chấm và cho điểm, sau đó mới đưa ra bảo vệ trước Hội đồng khoa học của trường), Nguyễn Minh Tuyển đã mang những kết quả nghiên cứu của mình tới trình bày với GS.TS Schumann – một nhà khoa học thuộc lĩnh vực Hoá lý để xin ý kiến. Đó là vào thời điểm trước khi diễn ra kỳ nghỉ Giáng sinh, cuối tháng 12-1974. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Minh Tuyển được GS.TS Schumann đánh giá cao và nhận xét rằng những vấn đề trình bày trong luận án có thể bảo vệ như một luận án Tiến sĩ.
Từ sự đánh giá của GS.TS Schumann, trong thời gian 15 ngày của kỳ nghỉ Giáng sinh, NCS Nguyễn Minh Tuyển bắt tay ngay vào việc viết lại hệ thống, cấu trúc toàn bộ hướng nghiên cứu mới theo yêu cầu của một bản luận án Tiến sĩ. Bản luận án thứ hai này có tiêu đề “Xác định lực liên kết giữa hai phần tử thông qua cầu chất lỏng”.
GS Nguyễn Minh Tuyển nhấn mạnh ý nghĩa và mục đích của bản luận án thứ hai (tức là luận án Tiến sĩ): “Trước (trong luận án thứ nhất) thì tôi sử dụng tính toán đã có trong một số tài liệu tham khảo, nhưng tính toán đó mang tính sơ bộ, không hoàn chỉnh và không tổng quát. Vì vậy, tôi muốn nghiên cứu và đưa ra trường hợp tổng quát nhất, từ đó sẽ đưa vào những trường hợp riêng. Và như vậy, luận án thứ 2 đưa ra một lý thuyết chung về xác định liên kết giữa hai phần tử thông qua cầu chất lỏng”. Ông cũng nhắc lại lý do không đưa hướng giải quyết này vào bản luận án PTS: “Không đưa tất cả cái này (tức là những nghiên cứu tổng quát) vào luận án PTS được, vì đây là một trường hợp tổng quát, đưa vào thì luận án PTS phình to quá, sang một nhánh khác, nhánh ấy là trường hợp tổng quát hơn. Nhưng một luận án PTS thì chỉ cần giải quyết một vấn đề thôi, vấn đề đấy giải quyết từ đầu đến cuối là được”.
Sau kỳ nghỉ Giáng sinh, Nguyễn Minh Tuyển mang bản luận án thứ 2 đã được hệ thống, cấu trúc hoàn chỉnh tới trình với GS.TS Schuman, Giáo sư vui vẻ: “Tốt quá, để tôi xem, ngày mai tôi sẽ trả lời”. Hôm sau, GS.TS Schumann cho biết: “Tất cả ổn rồi. Còn vấn đề nộp luận án, tôi sẽ viết giấy giới thiệu luận án này lên hội đồng khoa học và nếu anh đạt đủ các điều kiện thì có thể nộp luận án được ngay; nếu không, anh về nước công tác vài năm rồi trở lại đây bảo vệ theo đúng luật”. Trong trường hợp luận án PTS của Nguyễn Minh Tuyển được Hội đồng chấm cho điểm xuất sắc (điểm 1) và 3 môn chính trị: Triết học, Chủ nghĩa xã hội khoa học, Kinh tế chính trị cũng đạt điểm 1, thì ông có thể sẽ được nộp ngay bản luận án Tiến sĩ cho Hội đồng khoa học của trường và làm thủ tục để bảo vệ cùng với luận án Phó Tiến sĩ.
Được biết luận án Phó Tiến sĩ và 3 môn chính trị ông đều được Hội đồng chấm cho điểm xuất sắc, GS.TS Schumann đã viết giấy giới thiệu bản luận án thứ 2 của NCS Nguyễn Minh Tuyển gửi tới Hội đồng khoa học của trường Đại học Bách khoa Magdeburg. Lúc đó trường Đại học Bách khoa Magdeburg có 3 phân ban: phân ban Khoa học Kỹ thuật; phân ban Khoa học Tự nhiên và phân ban Khoa học Xã hội (trong đó ngành Kinh tế là chủ chốt). Nguyễn Minh Tuyển đã nộp bản luận án PTS vào phân ban Khoa học Kỹ thuật và muốn thầy Schumann giới thiệu bản luận án TS vào phân ban này. Phải nói thêm rằng, GS.TS Schumann là nhà khoa học rất xuất sắc, được phong chức danh Giáo sư khi mới 30 tuổi, điều rất hiếm thấy ở nước Đức. Giáo sư là người rất tốt và có cảm tình với Việt Nam, đã từng giúp đỡ nhiều học trò của Việt Nam sang đây học tập.
Được Hội đồng thuộc phân ban Khoa học kỹ thuật chấp nhận cho nộp bản luận án thứ 2, tháng 3-1975, Nguyễn Minh Tuyển nộp luận án TS tới hội đồng. Trước đó, Hội đồng chấm luận án PTS của Nguyễn Minh Tuyển có 3 vị giáo sư, nay bổ sung thêm GS.TS Schumann vào hội đồng chấm luận án, trước khi luận án được đem ra bảo vệ chính thức. Trong 4 người đó, GS.TS Robel là người hướng dẫn luận án PTS, GS Schumann là người cố vấn cho luận án TS.
Ngày 7-7-1975, NCS Nguyễn Minh Tuyển chính thức bảo vệ 2 bản luận án trước Hội đồng khoa học thuộc phân ban Khoa học kỹ thuật, trường Đại học Bách khoa Magdeburg. Sau khi nghe Nguyễn Minh Tuyển trình bày lần lượt từng bản luận án, Hội đồng gồm 7 giáo sư là những nhà khoa học hàng đầu trong lĩnh vực hoá lý và hoá công. Chủ tịch Hội đồng là GS.VS Bulumenauer, Phó chủ tịch Hội đồng là GS.TS Heidenreich.
Trong buổi bảo vệ, Nguyễn Minh Tuyển nhận được rất nhiều câu hỏi, nhưng câu hỏi thú vị nhất là của GS.TS Heidenreich: Anh làm thế nào để chứng minh lý thuyết của anh là đúng? Nguyễn Minh Tuyển đã có câu trả lời thuyết phục: “Nó đã được chứng minh bằng thí nghiệm. Lý thuyết của tôi đúng trong vùng từ 0 đến ∞ (vô cực), ở đó có điểm từ 1 đến 0 và từ 1 đến ∞ đối nghịch nhau (1/∞ = 0 và 1/0 = ∞). Tôi chỉ cần làm thí nghiệm ở mấy điểm: Điểm thứ nhất là tỉ lệ đường kính giữa hai hạt bằng 0 hay tỉ lệ hai hạt bằng ∞. Điều này giống nhau vì tỉ lệ giữa một mặt phẳng và một hạt hình cầu so sánh với nhau là 0 và so sánh ngược lại tỉ lệ giữa hạt hình cầu với mặt phẳng là ∞. Một thí nghiệm nữa là đo tỉ lệ hai hạt hình cầu bằng nhau và hai hạt hình cầu có đường kính khác nhau bất kỳ. Kết quả của những thí nghiệm này đều trùng với những luận điểm lý thuyết đã được đưa ra”. GS Nguyễn Minh Tuyển chia sẻ thêm “GS.VS Blumenauer rất thích thú với câu trả lời của tôi và nói rằng: Với câu trả lời này thì tôi nghĩ buổi bảo vệ của chúng ta có thể kết thúc ở đây”. Cuối buổi bảo vệ, Nguyễn Minh Tuyển nhận được lời khen ngợi của GS.VS Blumenauer: “Hôm nay anh đã chiến đấu như một người lính”. Theo ông, thế có nghĩa là đã trả lời tất cả các câu hỏi một cách rõ ràng, đầy đủ và thẳng thắn.
Hội đồng đã đánh giá, công nhận cả hai luận án của Nguyễn Minh Tuyển đều đạt loại xuất sắc. Nguyễn Minh Tuyển chính thức được công nhận học vị Tiến sĩ (nay gọi là Tiến sĩ khoa học), như vậy thời gian để thực hiện luận án PTS, ông đã hoàn thành xuất sắc luận án Tiến sĩ. Trong cả hai bản luận án PTS và TS đều ghi rõ ngày nộp và ngày bảo vệ, danh sách 4 vị giáo sư chấm luận án (theo GS Tuyển thì ở Việt Nam gọi là phản biện, thêm nữa, ở Đức khác so với Việt Nam ở chỗ thầy hướng dẫn cũng nằm trong danh sách những người chấm luận án).
Trong bản nhận xét của người phản biện luận án – GS.TS Heidenreich, có đoạn: “Nguyễn Minh Tuyển đã có một công trình với trình độ khoa học cao. Công trình này là một đóng góp cơ bản trong việc mở rộng kiến thức của chúng ta về lực liên kết giữa hai phần tử có cầu chất lỏng…. Nguyễn Minh Tuyển đã chứng tỏ khả năng khoa học uyên bác của mình với hai công trình khoa học mang tính đa dạng, làm trong một thời gian ngắn ở CHDC Đức. Nguyễn Minh Tuyển đã cho thấy mình có khả năng đặc biệt, làm việc với mục đích rõ ràng và hiệu quả cao”[1]. Còn GS.VS Blumenauer nhận xét rằng: “Tôi khen Nguyễn Minh Tuyển ở chỗ ông dùng những dụng cụ rất đơn giản nhưng chứng minh được lý thuyết rất phức tạp, đấy mới là cái hay và thành công”[2].
Để có thể hoàn thành được 2 bản luận án trong khoảng thời gian chưa đến 5 năm và bảo vệ cùng một lúc, Nguyễn Minh Tuyển đã nhận được sự hỗ trợ rất lớn từ những người thầy của mình. GS Nguyễn Minh Tuyển kể: Trong buổi liên hoan trước khi tôi về nước, GS.TS Robel – người hướng dẫn luận án PTS đến hỏi tôi: Anh có biết công lao lớn nhất của tôi đối với anh là gì không? Tôi nói: Công lao của Giáo sư đối với tôi nhiều lắm nên tôi không thể biết cái gì là lớn nhất được. Khi đó GS.TS Robel đã bảo: Lớn nhất đối với anh là sự tự do, tôi để cho anh muốn làm gì cũng được, đấy là công lao lớn nhất của tôi đối với anh”.
Còn đối với GS.VS Schumann, người cố vấn khoa học cho bản luận án Tiến sĩ, Nguyễn Minh Tuyển cũng hết sức biết ơn, bởi chính GS Schumann đã phát hiện ra và cổ vũ Nguyễn Minh Tuyển làm tiếp luận án Tiến sĩ. Và Nguyễn Minh Tuyển đã không phụ lòng các thầy giáo của mình.
Đề cập đến sự đóng góp về mặt lý thuyết cơ bản của hai bản luận án, GS Nguyễn Minh Tuyển cho rằng: “Lần đầu tiên người ta có thể tính toán được mọi lực liên kết giữa hai phần tử hay giữa hai hạt thông qua cầu chất lỏng”. Sau này về Việt Nam, hướng nghiên cứu trong hai bản luận án của TS Nguyễn Minh Tuyển được áp dụng vào cả thực tiễn và giảng dạy. Trong ứng dụng thực tiễn, công thức tính toán lực liên kết giữa các hạt được áp dụng tại nhà máy xi măng Hải Phòng. Hồi đó vấn đề tiêu hao năng lượng tại nhà máy xi măng Hải Phòng được đặt ra, bùn được đưa vào lò nung với lượng nước khá lớn, dẫn đến quá trình tiêu hao nhiệt lớn để làm khô bùn. Các công thức tính toán trong luận án của Nguyễn Minh Tuyển được áp dụng vào tính toán lực liên kết giữa các hạt trong bùn, từ đó xác định được lượng nước phải lấy ra trong bùn, làm cho bùn đưa vào lò nung còn ít nước hơn, giảm được chi phí về tiêu hao năng lượng. Theo GS Tuyển, sử dụng theo công thức của ông có thể giảm được 30% chi phí năng lượng sản xuất xi măng, làm lợi tương đối lớn về mặt kinh tế.
Hiện nay, khi công nghệ khô được sử dụng thay cho công nghệ ướt trong sản xuất xi măng, vấn đề tiết kiệm năng lượng không còn đặt lên hàng đầu tiên, nhưng những nghiên cứu của ông vẫn được coi trọng trong quá trình thiết kế xilô, các boongke, các quá trình vận chuyển… Ngoài ra, những nghiên cứu trong 2 bản luận án tiếp tục được phát triển và ứng dụng trong các đề tài cụ thể ở nhiều nơi, như: nhà máy phân đạm Hà Bắc (nâng cao năng suất 130-140%); nhà máy xi măng Bỉm Sơn (làm tăng 20% năng suất xi măng, tiết kiệm 1/5 năng lượng cho quá trình nghiền),…
Trong đào tạo, những nghiên cứu của Nguyễn Minh Tuyển được đưa vào giảng dạy tại trường Đại học Bách khoa, Đại học xây dựng… Cụ thể, Nguyễn Minh Tuyển đã sáng lập ra môn Lý thuyết hệ đa phân tán, được giảng dạy cho học viên cao học, nghiên cứu sinh ở trường Đại học Bách khoa và Đại học Xây dựng. Trong môn Lý thuyết hệ đa phân tán, ông đã đưa vào một số công thức tính toán trong bản luận án Tiến sĩ của mình. Ông cho biết “Môn đó rất cần thiết cho các học viên có liên quan đến vật liệu, công nghệ hóa học. Nó có vai trò quan trọng trong công nghệ hóa học và công nghệ vật liệu, công nghệ môi trường. Nó giúp về mặt phương pháp cho những người tiếp xúc với tập hợp hạt, tập hợp xúc tác, quặng, xi măng rất tốt… ”. Hiện nay, các nghiên cứu của GS Nguyễn Minh Tuyển đều liên quan đến tập hợp hạt, trong đó có tập hợp quặng. Ông cũng đang hướng dẫn nghiên cứu sinh làm về tập hợp giọt nhũ tương.
“Thời gian học tập tại CHDC Đức là quãng thời gian vui vẻ, đáng nhớ nhất trong đời học tập của tôi” – GS Nguyễn Minh Tuyển nhấn mạnh. Quả thực, 5 năm ấy đã cho ông cơ hội được học tập, được nghiên cứu, và quan trọng hơn cả, nó là ngưỡng cửa then chốt để ông bước vào con đường của một nhà hóa học. Những điều được học, được trang bị đó ông đã cố gắng phát huy, ứng dụng và truyền dạy lại cho các thế hệ học trò ở Việt Nam.
Nguyễn Thanh Hóa
Trung tâm Di sản các nhà khoa học Việt Nam