- reset +
Home

Sự sống trong vũ trụ

Share

Xin giới thiệu thêm một bài phát biểu, bài viết nổi tiếng của nhà vật lý lý thuyết, nhà vũ trụ học hàng đầu ngày nay: Stephen Hawking. Bài này được thực hiện năm 1996, về những yếu tố và những ngẫu nhiên đầu tiên đã tạo ra sự sống của chúng ta và có thể cả những nền văn minh khác trong vũ trụ. Tuy những năm qua đã có thêm nhiều khám phá mới trong khoa học vũ trụ nhưng những gì đề cập trong bài viết này vẫn còn nguyên giá trị và rất đáng để độc giả quan tâm. Bài viết được dịch bởi dịch giả trẻ Phạm Quỳnh Chi. Để chính xác về thuật ngữ trong bài, chúng tôi đã xin phép hiệu đính một vài điểm nhỏ trong bản dịch này. Xin trân trọng giới thiệu.

 

Sự sống trong vũ trụ

(Life in the Universe)

 




Trong cuộc nói chuyện này tôi muốn suy xét về sự phát triển của sự sống trong vũ trụ, và đặc biệt là sự phát triển của sự sống có trí tuệ. Tôi sẽ coi như điều này bao gồm cả loài người, mặc dù xuyên suốt lịch sử chúng ta đã hành động khá ngu ngốc và không làm gì nhiều để duy trì sự tồn tại của giống nòi trong tương lai. Hai câu hỏi tôi sẽ đề cập là: “Xác suất để có sự sống tồn tại ở một nơi nào đó nữa trong vũ trụ là gì?” và “Trong tương lai sự sống sẽ phát triển như thế nào?”.

Với một chút kinh nghiệm thường thức chúng ta có thể thấy thời gian trôi qua, mọi việc sẽ trở nên mất trật tự và hỗn loạn hơn. Điều này có thể được nâng lên thành một quy luật, quy luật mà chúng ta vẫn gọi là định luật thứ hai của Nhiệt động lực học. Định luật này nói rằng tổng lượng hỗn loạn, hay entrôpi, trong vũ trụ luôn tăng lên cùng thời gian. Tuy nhiên, định luật này chỉ nói tới tổng lượng hỗn loạn. Trật tự trong một thực thể có thể tăng lên với điều kiện lượng hỗn loạn của môi trường xung quanh nó tăng lên một lượng lớn hơn. Đây là điều xảy ra trong một cơ thể sống. Một người có thể định nghĩa sự sống như một hệ thống trật tự có thể tự bảo vệ nó khỏi chiều hướng mất trật tự, và có thể tự sinh sản. Điều này có nghĩa là nó có thể tạo ra những hệ thống trật tự khác tương đồng nhưng độc lập. Để làm được điều này, hệ thống này phải chuyển đổi năng lượng từ một dạng trật tự, ví dụ như từ thức ăn, ánh sáng, hay điện năng trở thành năng lượng ở dạng mất trật tự dưới dạng nhiệt năng. Trong cách này, hệ thống có thể thoả mãn được điều kiện rằng tổng lượng hỗn loạn tăng lên trong khi trật tự trong bản thân nó và các hệ thống con của nó cũng tăng lên. Một cơ thể sống thường gồm hai thành phần: một bộ những chỉ dẫn về cách hệ thống bảo tồn và sinh sản, và một cơ chế để thực hiện những chỉ dẫn đó. Trong sinh học, hai phần này thường được gọi là gen và sự trao đổi chất. Nhưng chúng ta cũng cần nhấn mạnh rằng hai phần trên không cần nằm trong phạm trù của sinh học. Ví dụ, một con virus máy tính có thể tự sao chép bản thân nó trong bộ nhớ một máy tính, và sẽ tự chuyển bản thân nó tới các máy tính khác. Vì vậy nó thoả mãn về định nghĩa của một hệ sống mà tôi đã đề cập ở trên. Như một con virus sinh học, nó là một dạng thoái hoá vì nó chỉ chứa những chỉ dẫn hay gien, mà không có một hệ trao đổi chất nào. Thay vào đó, con virus chỉ lập trình lại hệ trao đổi chất của máy tính chủ, hoặc tế bào chủ. Một số người đã đặt câu hỏi liệu virus có nên được tính là sự sống, vì chúng là kí sinh và không thể tồn tại độc lập với vật chủ. Nhưng hầu hết các dạng của sự sống, kể cả  chúng ta, đều là kí sinh vì chúng ta kiếm thức ăn và tồn tại dựa vào các dạng sống khác. Tôi nghĩ virus máy tính nên được tính là một dạng sự sống. Có thể điều này cũng phản ảnh một nét gì đó về bản chất con người, khi sự sống duy nhất mà chúng ta tạo ra cho tới nay hoàn toàn chỉ có tính tàn phá. Còn về tạo ra sự sống trong hình hải của chúng ta, tôi sẽ quay lại các dạng sự sống điện tử sau.

Điều chúng ta thường nghĩ đến như “sự sống” được dựa trên chuỗi các nguyên tứ cácbon cùng một vài nguyên tử khác như nitơ hay phốtpho. Một người có thể đặt ra giả thiết rằng, sự sống cũng có thể tồn tại trên một vài chất hoá học cơ sở khác, vì dụ như silicon, nhưng cácbon có vẻ là trường hợp hợp lí nhất, vì nó có nguyên tố hoá học giàu có nhất. Để các nguyên tử cácbon, với những đặc tính vốn có của nó, có thể tồn tại, phải đòi hỏi một sự điều chỉnh rất tinh tế của các hằng số vật lý, ví dụ như thang số QCD, điện tích, và cả kích thước của không thời gian. Nếu những đại lượng này có một hằng số chỉ khác đi chút ít, hoặc hạt nhân của nguyên tử cácbon sẽ không còn bền vững, hoặc các hạt electron sẽ sụp đổ về phía hạt nhân. Khi mới nhìn nhận vấn đề, có vẻ thật đáng ngạc nhiên rằng vũ trụ của chúng ta phù hợp như vậy. Có thể đây là bằng chúng cho việc vũ trụ đã được đặc biệt thiết kế để sản sinh ra loài người. Tuy nhiên, chúng ta phải thật cẩn trọng với những quan điểm này, vì chúng ta đã có Nguyên lý vị nhân (“Nếu các điều kiện không phù hợp cho sự sống, chúng ta đã không ở đây hỏi tại sao mọi thứ lại ở trạng thái bây giờ của nó”. Nguyên lý này được dựa trên một sự thật hiển nhiên rằng nếu vũ trụ đã không phù hợp cho sự sống phát triển, chúng ta sẽ không ở đây để hỏi vì sao nó lại phù hợp như vậy. Chúng ta có thể sử dụng cả nguyên lý vị nhân Mạnh (“có nhiều vũ trụ tồn tại với các hằng số vật lý khác nhau) hoặc Yếu (“với các hằng số vật lý đã cho chúng ta có thể suy diễn gì từ việc sự sống tồn tại ở đây và vảo lúc này?”). Với nguyên lý vị nhân mạnh, chúng ta coi như có nhiều vũ trụ khác nhau, mỗi vũ trụ với những hằng số vật lý riêng. Các hằng số này khi nhỏ sẽ cho phép sự tồn tại của các vật thể như nguyên tử cácbon, và những nguyên tử này có thể trở thành những khối xây dựng nên các hệ thống sống. Vì chúng ta phải sống ở một trong những vũ trụ có hằng số vật lý trên, chúng ta không nên quá ngạc nhiên vì sự phù hợp của các hằng số vật lý. Nếu các hằng số này không phù hợp, chúng ta đã không có mặt ở đây. Phiên bản Mạnh của nguyên lý vị nhân nghe không thoả mãn lắm. Sự tồn tại của các vũ trụ kia sẽ mang ý nghĩa vận hành gì? Và nếu chúng là tách biệt khỏi vũ trụ của chúng ta, làm thế nào để những điều xảy ra bên trong chúng ảnh hưởng tới vũ trụ của chúng ta? Thay vào đó, tôi sẽ chọn nguyên lý vị nhân mạnh. Điều này có nghĩa là, tôi sẽ thừa nhận các hằng số vật lý là đã được cho trước. Nhưng tôi sẽ suy luận là chúng ta có thể kết luận từ việc sự sống tồn tại trên hành tinh này, vào giai đoạn này trong lịch sử của vũ trụ.

Khoảng 15 tỉ năm trước, khi vũ trụ mới bắt đầu sau vụ nổ Big Bang, cácbon không hề tồn tại. Nhiệt độ lúc đó vẫn còn quá lớn đến mức tất cả vật chất đều phải tồn tại dưới dạng các hạt proton và neutron. Khi bắt đầu số proton phải bằng số neutron. Khoảng một phút sau vụ nổ Big Bang, nhiệt độ đã giảm xuống còn khoảng một tỉ độ, xấp xỉ 100 lần nhiệt độ mặt trời. Trong nhiệt độ này, các neutron sẽ phân huỷ thành nhiều proton. Và nếu đây là tất cả những gì đã diễn ra, tất cả vật chất trong vũ trụ nay đã tồn tại chỉ dưới dạng nguyên tố cơ bản nhất: hiđro, nguyên tố mà hạt nhân chỉ chứa duy nhất một proton. Tuy nhiên, một số neutron đã va chạm với các hạt proton, và chúng kết hợp với nhau để tạo thành nguyên tố cơ bản tiếp theo: heli, với hạt nhân chứa hai proton và hai neutron. Nhưng không một nguyên tố nào nặng hơn, ví dụ như cácbon hay ôxi, có thể tồn tại trong vũ trụ sơ khai. Thật khó khăn khi nghĩ tới việc xây dựng một hệ thống sống dựa trên chỉ hiđrô và hêli, và dù sau thì vũ trụ sơ khai cũng quá nóng để nguyên tử cỏ thể kết hợp lại thành phân tử.

Vũ trụ đã tiếp tục mở rộng, và hạ nhiệt độ. Nhưng một số vùng vẫn sẽ có mật độ các hạt cao hơn các vùng khác. Lực hấp dẫn của những vật chất thừa trong các vùng này sẽ làm giảm độ nở ra của chúng, và cuối cùng dừng sự giãn nở. Thay vào đó, chúng sẽ sụp đổ để tạo nên các thiên hà và các ngôi sao, bằt đầu vào khoảng 2 tỉ năm sau vụ nổ Big Bang. Một vài ngôi sao ban đầu này đã lớn hơn Mặt Trời của chúng ta. Chúng cũng sẽ nóng hơn Mặt Trời, và sẽ đốt cháy nguyên tử hiđrô và hêli ban đầu để tạo ra các nguyên tố khác nặng hơn như cácbon, ôxi hay sắt. Điều này có thể đã xảy ra chỉ vài trăm triệu năm về trước. Sau đó, một số ngôi sao có thể đã nổ tung như những siêu tân tinh (supernova), và phân tán các nguyên tố nặng vào không gian, để tạo nên những vật liệu thô sơ cho các thế hệ ngôi sao về sau.

Những ngôi sao khác ở quá xa để chúng ta có thể nhìn thấy trực tiếp nếu chúng có các hành tinh quay xung quanh. Nhưng một số ngôi sao nhất định, gọi là các pulsar (hay sao neutron), phát ra các tần số sóng rađiô đều đặn. Chúng ta có thể quan sát thấy một sự biến thiên nhỏ trong tần số của các pulsar này, và điều này có thể được hiểu rằng có sự có mặt của các hành tinh to cỡ Trái đất quay xung quanh. Các hành tinh quay xung quanh các pulsar khó có thể có sự sống, vì bất cứ một cơ thể sống nào cũng sẽ chết trong vụ nổ siêu tân tinh dẫn đễn việc một ngôi sao trở thành một pulsar. Nhưng việc một số pulsar có các hành tinh quay quanh gợi ý rằng một phần hợp lí của hàng trăm tỉ các ngôi sao trong thiên hà của chúng ta cũng có hành tinh. Những điều kiện hành tinh cần thiết cho dạng sự sống của chúng ta do vậy cũng có thể đã tồn tại vào khoảng 4 tỉ năm sau vụ nổ Big Bang.

Hệ Mặt Trời của chúng ta được tạo thành từ khí và bụi còn lại của các ngôi sao sớm vào khoảng 4,5 tỉ năm trước, hoặc khoảng 10 tỉ năm sau vụ nổ Big Bang. Trái Đất được tạo thành chủ yếu từ các nguyên tố nặng hơn, gồm có cácbon và ôxi. Bằng một cách nào đó một số nguyên tử của các nguyên tố này đã được liên kết với nhau dưới dạng các phân tử DNA. Phân tử này có cầu trúc xoắn kép nổi tiếng, được khám phá bởi Crick và Watson trong một cái lều ở New Museum tại Cambridge. Nối giữa hai chuỗi trong vòng xoắn ốc này là các cặp axit nucleic. Có 4 dạng axit nucleic: ađenin, xitôzin, ganin và tiamin. Trên một chuỗi, một ađenin luôn được nối với một tiamin ở chuỗi bên kia, và một ganin luôn được nối với một xitôzin. Vì vậy trình tự sắp xếp axit nuclêin của một chuỗi cũng ảnh hưởng tạo ra một trình tự sắp xếp khác duy nhất tương thích ở chuỗi còn lại. Hai chuỗi này có thể tách ra và mỗi chuỗi lại trở thành một khuôn mẫu để tạo ra các chuỗi khác. Vì vậy, các phân tử DNA có thể truyền thông tin di truyền, được mã hoá trong trình tự sắp xếp của các axit nucleic. Các phần riêng biệt của trình tự này có thể được sử dụng để chế tạo protein và các chất hoá học khác, các chất này lại thực hiện các chỉ dẫn đã được mã hoá trong trình tự axit nucleic và tập hợp các vật chất thô để DNA có thể sao chép lại bản thân nó.

Chúng ta không biết các phân tử DNA đầu tiên xuất hiện như thế nào. Xác suất để một phân tử DNA xuất hiện nhờ những sự dao động ngẫu nhiên là rất thấp. Một số người vì vậy đã gợi ý rằng sự sống đã đến Trái đất từ một nơi nào đó khác, và rằng ngoài kia trong vũ trụ có các hạt giống của sự sống trôi lơ lửng trong không gian. Tuy nhiên, việc DNA có thể tồn tại lâu trong các bức xạ trong không gian là khá bất khả thi. Và kể  cả nếu nó có thể tồn tại, điều này cũng sẽ không giúp mấy trong việc giải thích nguồn gốc của sự sống, vì khoảng thời gian từ khi cácbon hình thành chỉ hơn hai lần tuổi đời của Trái đất.

Một khả năng khác là sự hình thành của một cấu trúc nào đó có thể tự sao chép bản thân nó như DNA là khá hiếm gặp. Tuy nhiên, trong một vũ trụ với rất nhiều hoặc thậm chí vô hạn các ngôi sao, sẽ hoàn toàn là hợp lí nếu việc này xảy ra trong một vài hệ sao, nhưng những hệ này sẽ ở rất xa nhau. Việc sự sống xảy ra trên Trái Đất vì vậy là không hề đáng ngạc nhiên hay bất khả thi. Điều này chỉ là một ứng dụng của nguyên lý vị nhân yếu: nếu sự sống đã tồn tại trên một hành tin khác, chúng ta cũng sẽ hỏi xem tại sao nó lại xảy ra ở đó.

Nếu sự xuất hiện của sự sống trên một hành tinh nhất định là vô cùng hiếm gặp, chúng ta sẽ mong đợi việc sự sống xuất hiện sẽ tốn rất nhiều thời gian. Chính xác hơn, chúng ta sẽ mong đợi rằng sự sống sẽ xuất hiện vừa kịp lúc cho sự tiến hoá tiếp sau tới các sinh vật thông minh, như chúng ta, vừa trước lúc Mặt Trời chết. Điều này sẽ xảy ra vào khoảng mười tỉ năm nữa, sau đó Mặt trời sẽ giãn nở ra và nuốt chửng Trái Đất. Một dạng sự sống thông minh có thể tới lúc đó đã làm chủ được kĩ năng du hành vũ trụ và có thể trốn thoát tới một ngôi sao khác. Nhưng ngoài khả năng đó, sự sống trên Trái Đất sẽ kết thúc.

Các bằng chứng hoá thạch gợi ý rằng trên Trái đất đã có các dạng sự sống vào 3,5 tỉ năm trước. Điều này có thể đã xảy ra vào chỉ 500 triệu năm từ khi Trái đất trở nên ổn định và giảm nhiệt độ để sự sống có thể tồn tại. Nhưng sự sống cũng có thể đã mất 7 tỉ năm để phát triển, và vẫn còn đủ thời gian để tiến hoá thành những sinh vật như chúng ta, những sinh vật có thể đặt câu hỏi về nguồn gốc sự sống. Nếu xác suất để sự sống phát triển trên một hành tinh nhất định rất thấp, vậy tại sao nó lại xảy ra trên Trái đất?

Sự xuất hiện sớm của sự sống trên Trái đất gợi ý rằng rất có thể sự sống đã được tạo ra một cách tự phát trong những điều kiện phù hợp. Có thể trong quá khứ đã tồn tại những dạng tổ chức thấp hơn cấu thành nên DNA. Một khi DNA đã xuất hiện, nó đã tiến hoá tới mức hoàn toàn thay thế những dạng sơ khai này. Chúng ta không biết những dạng sơ khai này có thể là gì. Một khả năng là RNA. Cấu trúc này gần giống DNA, nhưng đơn giản hơn và không có cấu trúc mạch vòng xoắn ốc. Những đoạn mạch RNA ngắn có thể tự sao chép bản thân chúng giống như DNA, và có thể  dần dần đã kết hợp lại tạo nên DNA. Chúng ta không thể tạo ra axit nucleic ở trong phòng thí nghiệm từ các vật liệu vô cơ, chứ chưa nói tới RNA. Nhưng vào 500 triệu năm về trước, khi các đại dương còn bao phủ phần lớn Trái đất, có thể tồn tại một khả năng RNA đã vô tình được tạo ra.

Khi DNA tự sao chép bản thân nó, có thể đã có một vài sai sót bất kì. Khá nhiều trong những sai sót này có thể đã có hại, và chúng sẽ khiến DNA chết. Một số sai sót có thể trung lập. Vì vậy chúng sẽ không ảnh hưởng tới  chức năng của  các gien. Những sai sót trung lập này sẽ dần tạo ra một chiều hướng di truyền học, điều có vẻ xảy ra trong mọi quần thể. Và một vài sai sót sẽ có lợi cho sự sinh tồn của một số giống. Những giống này sẽ được chọn lựa bởi sự chọn lọc tự nhiên của Darwin.

Quá trình tiến hoá sinh học lúc đầu diễn ra rất chậm. Phải cần 2,5 tỉ năm để những tế bào sơ khai nhất tiền hoá thành sinh vật đã bào, và lại cần thêm 1 tỉ năm nữa để những sinh vật này tiến hoá qua cá và bò sát để trở thành động vật có  vú. Nhưng kể từ đó tiến hoá xảy ra rất dữ dội. Chỉ cần khoảng 100 triệu năm để những động vật có thú sơ khai nhất tiến hoá thành chúng ta ngày hôm nay. Lí do là cơ thể cá chứa hầu hết những nội quan quan trọng nhất của  con người và động vật. Tất cả những điều cần thiết để tiến hoá từ những sinh vật có vú đầu tiên tới con người chỉ là một ít điều chỉnh thích hợp.

Nhưng với loài người, tiến hoá đã đạt tới một giai đoạn cực kì quan trọng sánh ngang với giai đoạn diễn ra sự phát triển của DNA. Đó là sự phát triển của ngôn ngữ và đặc biệt là ngôn ngữ viết. Điều này có nghĩa là thông tin có thể được truyền lại từ thế hệ này sang thế hệ khác thay vì chỉ được truyền lại một cách di truyền qua gien. Trong vòng mười ngàn năm lịch sử ghi chép lại, trong DNA của con người không có một sự thay đổi nào xảy ra bởi sự tiến hoá sinh học. Nhưng lượng kiến thức truyền lại từ thế hệ này sang thế hệ khác đã tăng lên chóng mặt. DNA trong cơ thể  con người chứa khoảng 3 tỉ axit nucleic. Nhưng một lượng lớn thông tin được mã hoá trong dãy này là thừa và vì vậy không sử dụng đựơc. Vậy nên tổng lượng thông tin có ích trong gien của chúng ta sẽ vào khoảng 100 triệu mảnh thông tin. Mỗi mảnh thông tin là một câu trả lời tới một câu hỏi trắc nghiệm có/không. Ngược lại, một cuốn tiểu thuyết bìa giấy có thể chứa 2 trịêu mảnh thông tin. Vậy là một người sẽ tương đương với khoảng 50 cuốn tiểu thuyết lãng mạn. Một thư viện quốc gia lớn có thể chứa tới 5 triệu cuốn sách, hoặc khoảng 10.000 tỷ mảnh thông tin. Vậy lượng thông tin được truyền lại bằng sách gấp khoảng 100.000 lần bằng DNA.

Quan trọng hơn, thông tin trong sách có thể được thay đổi và cập nhật nhanh chóng hơn. Chúng ta đã mất vài triệu năm để tiến hoá từ những con khỉ hình người đầu tiên. Trong khoảng thời gian này, lượng thông tin có ích trong DNA của  chúng ta có lẽ đã thay đổi chỉ vài triệu mảnh thông tin. Vậy tốc độ của tiến hoá sinh học ở con người là vào khoảng một mảnh thông tin một năm. Ngược lại, có khoảng 50.000 cuốn sách mới bằng tiếng Anh được xuất bản hằng năm, chứa đựng một trăm tỉ mảnh thông tin. Tất nhiên phần lớn của những thông tin này là thừa thãi và không có ích với bất kì dạng sự sống nào. Tuy nhiên, kể  cả vậy, tốc độ thông tin có ích có thể được thêm vào cao hơn hàng triệu, nếu không phải hàng tỉ lần, so với DNA.

Điều này có nghĩa là chúng ta đã bước vào một pha mới của tiến hoá. Đầu tiên, tiến hoá được xảy ra bằng chọn lọc tự nhiên, qua những sự đột biến bất kì. Pha Đácuyn này kéo dài khoảng 3,5 tỉ năm, và tạo ra chúng ta, những sinh vật đã phát minh ra ngôn ngữ để trao đổi thông tin. Nhưng ở vào khoảng 10.000 năm gần đây, chúng ta đã ở vào một pha có thể được gọi là một pha chuyển tiếp bên ngoài. Trong pha này, thông tin bên trong, được truyền lại qua DNA, đã không thay đổi nhiều. Tuy nhiên thông tin bên ngoài, được ghi lại trong sách vở và các dạng cất giữ lâu dài khác, đã tăng lên chóng mặt. Một số người sẽ chỉ dùng khái niệm tiến hoá cho sự truyền lại thông tin di truyền bên trong, mà phản đối việc khái niệm này được áp dụng để nói về thông tin bên ngoài được truyền lại. Nhưng tôi nghĩ quan điểm này quá hạn hẹp. Có nhiều điều về chúng ta hơn là gien. Chúng ta có thể không trở nên khoẻ hơn, hay thông minh bẩm sinh hơn các tổ tiên của chúng ta. Nhưng điều tách biệt chúng ta và tổ tiên của chúng ta là lượng kiến thức chúng ta đã tích luỹ trong khoảng 10.000 năm vừa qua, và đặc biệt là vào 300 năm trở lại đây. Tôi nghĩ đó là hoàn toàn hợp lí để  có một quan điểm cởi mở hơn, và tính cả thông tin bên ngoài và cả DNA trong sự tiến hoá của nhân loại.

Khoảng thời gian cho tiến hoá, ở trong quá trình chuyển giao bên ngoài, là khoảng thời gian cho sự tích luỹ của kiến thức. Trong quá khứ điều này cần hàng trăm, thậm chí hàng nghìn năm. Nhưng ngày nay khoảng thời gian này đã giảm xuống chỉ khoảng 50 năm, hoặc thậm chí ít hơn. Bên cạnh đó, bộ não, cơ quan giúp chúng ta tiếp nhận thông tin, chỉ tiến hoá trên phạm vi thời gian Đácuyn, rơi vào khoảng hàng trăm nghìn năm. Điều này bắt đầu gây khó dễ cho chúng ta. Trong thế kỉ 18, có một người được đồn đại rằng đã đọc hết tất cả các cuốn sách được viết ra. Tuy nhiên ngày hôm nay, nếu bạn đọc một ngày một cuốn sách, bạn sẽ cần khoảng 15000 năm để đọc hết tất cả các cuốn sách trong một thư viện quốc gia. Và đến khi bạn đọc xong, còn nhiều quyển sách hơn đã đựơc xuất bản.

Điều này có nghĩa rằng một người chỉ có thể chuyên sâu trong một góc nhỏ của kiến thức nhân loại. Con người phải nghiêm cứu sâu trong những phạm vi thu hẹp dần. Đây có thể gây ra một hạn chế trong tương lai. Chúng ta chắc chắn không thể tiếp tục với tốc độ phát triển của kiến thức mà chúng ta đã có trong vòng 300 năm gần đây. Một nguy hiểm và hạn chế còn lớn hơn cho các thế hệ tương lai là chúng ta vẫn còn những bản năng nguyên thuỷ của mình, và đặc biệt là tính hung hăng từ thời đại của người hang động. Sự hung hăng, dưới dạng nô dịch hoá hay giết những người khác, chiếm đoạt thức ăn và những người vợ của họ, trong quá khứ đã mang lại những lợi thế sinh tồn nhất định. Tuy nhiên bây giờ đặc tính này có thể huỷ hoại toàn bộ nhân loại và tất cả sự sống trên Trái Đất. Một cuộc chiến tranh hạt nhân vẫn là nguy hiểm kề cận nhất, nhưng bên cạnh đó vẫn còn những nguy cơ khác, như sự phóng thích một con virus di truyền nhân tạo. Hoặc hiệu ứng nhà kính vượt ra khỏi kiểm soát.

Chúng ta không còn thời gian để chờ đợi sự tiến hoá của Darwin để biến chúng ta thành những sinh vật thông minh và hiền dịu hơn. Nhưng chúng ta đang bước vào một pha mới có thể đựơc biết đến như một cuộc tiến hoá tự thân, khi chúng ta có thể thay đổi và cải thiện DNA của chúng ta. Hiện nay đang có một dự án nhằm tìm hiểu toàn bộ trình tự của DNA con người. Dự án này sẽ tiêu tốn khoảng vài tỉ đôla, nhưng đó chỉ là một khoản tiền quá nhỏ so với tầm quan trọng của dự án. Một khi chúng ta đã có thể đọc được cuốn sách sự sống, chúng ta có thể bắt đầu sửa nó. Đầu tiên, những thay đổi này có thể là sự hạn chế những đột biến gen, vì dụ như chứng xơ hoá u nang bẩm sinh hay thoái hoá cơ. Những điều này được kiểm soát bởi một số gen riêng biệt, và vì vậy khá dễ dàng để nhận biết và sửa chữa. Những đặc tính khác, ví dụ như trí thông minh, có thể được kiểm soát  bởi một số lượng lớn các gen. Vì vậy nó sẽ khó hơn rất nhiều để tìm ra chúng, và nghiên cứu mối quan hệ tương quan giữa chúng. Tuy nhiên, tôi chắc chắn rằng trong thế kỉ tiếp theo con người sẽ phát hiện ra cách để kiểm soát cả trí thông minh và bản năng, ví dụ như sự hung hăng.

Trong tương lai sẽ có các đạo luật được ban hành nhằm cấm đoán việc sắp đặt gen với con người. Tuy nhiên một số người sẽ không thể cưỡng lại cám dỗ để cải thiện các đặc tính con người, ví dụ như kích thước bộ nhớ, khả năng miễn dịch và tuổi thọ. Một khi siêu con người đã xuất hiện, sẽ xảy ra những mâu thuẫn lớn về chính trị từ phía những con người bình thường, những con người sẽ không thể cạnh tranh được với những siêu con người nói trên. Họ có thể sẽ bị loại bỏ, hoặc trở nên thừa thãi. Thay vào đó, sẽ xuất hiện một loài sinh vật luôn tự cải thiện bản thân mình với một tốc độ nhanh chóng.

Nếu loài này có thể tự thiết kế lại bản thân nó để giảm thiểu hoặc loại bỏ nguy cơ tự huỷ hoại bản thân mình, nó có thể sẽ lan rộng và thuộc địa hoá các ngôi sao và hành tinh khác. Tuy nhiên, du hành không gian qua khoảng cách rộng sẽ khá khó khăn cho các dạng sự sống dựa trên hoá học, ví dụ như DNA. Tuổi thọ trung bình cho các dạng sự sống này là khá ngắn so với khoảng thời gian du hành. Theo thuyết tương đối, không vật gì có thể đi nhanh hơn ánh sáng. Vậy chuyến đi hai chiều tới ngôi sao gần nhất cũng sẽ mất khoảng 8 năm, và tới trung tâm của thiên hà sẽ mất khoảng một trăm nghìn năm. Trong khoa học viễn tưởng, họ vượt qua thử thách này bằng các lỗ hổng không gian, hoặc du hành qua những chiều khác. Nhưng tôi không nghĩ những giải pháp này có thể trở nên khả thi cho dù sự sống có trở nên thông minh đến thế nào đi nữa. Trong thuyết tương đối, nếu một người đi với tốc độ nhanh hơn ánh sáng, người đó cũng đang đi ngược lại về quá khứ.  Điều này sẽ xảy tới viễn cảnh con người du hành trong thời gian và thay đổi quá khứ. Chúng ta có thể sẽ gặp một lượng lớn các du khách đến từ tương lai, tò mò xem cách sống cổ kính, lạc hậu của chúng ta.

Công nghệ di truyền cũng có thể được sử dụng để làm các dạng sống dựa trên DNA bất tử, hoặc sống trong ít nhất một trăm nghìn năm. Nhưng một cách dễ dàng và khả thi hơn, và cũng gần với khả năng của chúng ta nhất, là gửi đi những máy móc. Những thiết bị này có thể được thiết kế để chúng sẽ tồn tại đủ lâu cho du hành giữa các vì sao. Khi chúng tới gần một ngôi sao, chúng có thể hạ cánh trên một hành tinh thích hợp và tạo ra vật liệu để sản xuất thêm nhiều máy móc khác, tiếp đó lại gửi những thiết bị này tới các ngôi sao khác. Những thiết bị này sẽ là một dạng sự sống hoàn toàn mới, được dựa trên các thành phần cơ học và điện tử thay vì các đại phân tử. Chúng có thể dần dần thay thế sự sống dựa trên DNA, cũng như DNA có thể đã thay thế các dạng sự sống sơ khai hơn.

Sự sống công nghệ này cũng có thể tự điều chỉnh bản thân nó. Vì vậy pha chuyển tiếp bên ngoài có vẻ sẽ chỉ là một thời gian rất ngắn giữa pha Darwin và một pha sự sống sinh học hoặc công nghệ tự điều chỉnh bản thân nó. Chúng ta vẫn chưa biết rõ pha tự điều chỉnh sẽ kéo dài bao lâu. Nó có thể không ổn định, và sự sống có thể tự huỷ diệt, hoặc rơi vào bế tắc. Nếu không, nó có thể sẽ duy trì được qua cái chết của Mặt trời trong khoảng 5 tỉ năm nữa bằng cách chuyển tới các hành tinh quay xung quanh các ngôi sao khác. Hầu hết các ngôi sao sẽ cháy hết trong khoảng 15 tỉ năm nữa, và vũ trụ sẽ ở trong một trạng thái hỗn loạn hoàn toàn theo như định luật thứ II của Nhiệt động học. Nhưng Freeman Dyson đã chỉ ra rằng, mặc dù vậy, sự sống vẫn có thể thích nghi với một nguồn năng lượng hỗn loạn giảm dần, và do vậy trên lí thuyết có thể được duy trì mãi mãi.

Xác suất của việc chúng ta gặp các sự sống ngoài hành tinh khi khám phá thiên hà là gì? Nếu quan điểm về quy mô thời gian cho sự xuất hiện của sự sống trên Trái Đất là đúng, vậy phải có rất nhiều ngôi sao khác, với các hành tinh xung quanh có sự sống. Một số các hệ thống sao này có thể đã được hình thành 5 tỉ năm trước Trái đất. Vậy tại sao thiên hà không đầy rẫy những dạng sự sống sinh học hay công nghệ tự điều chỉnh? Tại sao Trái Đất vẫn chưa được viếng thăm, hay thậm chí bị xâm lược. Tôi không tin vào việc các UFO mang các sinh vật ngoài hành tinh. Tôi tin rằng bất cứ sự viếng thăm của người ngoài hành tinh nào cũng sẽ hiển nhiên hơn nhiều, và có thể cũng kém dễ chịu hơn nhiều.

Vậy đâu là lời giải thích cho việc chúng ta vẫn chưa được viếng thăm? Một khả năng là quan điểm về sự xuất hiện của sự sống trên Trái Đất là sai. Có thể xác suất của việc sự sống đột ngột xuất hiện là quá thấp đến mức Trái Đất là hành tinh duy nhất trong thiên hà, hoặc ở trong vũ trụ có thể quan sát được, có sự sống xảy ra. Một khả năng khác là có một xác suất hợp lý cho sự xuất hiện của các hệ thống tự sinh sản, như tế bào, nhưng hầu hết các dạng sự sống này không tiến hoá tới sự sống có trí tuệ. Chúng ta thường nghĩ tới sự sống thông minh như một hệ quả tất yếu của sự tiến hoá. Nhưng nguyên lý vị nhân đã cảnh báo chúng ta phải thật cảnh giác với những quan điểm đó. Tiến hoá có vẻ là một quá trình bất kì, và sự sống thông minh chỉ là một trong số rất nhiều các khả năng có thể xảy ra. Sự sống thông minh chưa chắc đã có một giá trị nào cho sự sinh tồn về lâu dài. Vi khuẩn và các sinh vật đơn bào khác sẽ tồn tại khi tất cả các dạng sự sống trên Trái Đất bị huỷ diệt bởi các hành động của chúng ta. Có rất nhiều người ủng hộ cho quan điểm rằng sự sống thông minh là một bước phát triển bất thường trên Trái đất từ trình tự thời gian của tiến hoá. Phải cần một khoảng thời gian rất dài, 2,5 tỉ năm, để tiến hoá từ sinh vật đơn bào thành sinh vật đa bào, một tiền thân cần thiết của sự sống thông minh. Đây chỉ là một phần của thời gian có trước khi Mặt Trời nổ tung. Vì vậy nó sẽ thoả mãn giả thiết rằng xác suất để sự sống phát triển thành sự sống thông minh là khá thấp. Trong trường hợp này, chúng ta có thể mong đợi tìm kiếm được nhiều dạng sự sống khác trong thiên hà, nhưng chúng ta khó có thể tìm được một sự sống thông minh nào. Một cách khác, khi sự sống không đạt tới một trình độ thông minh, có thể là một hành tinh nhỏ hoặc sao chổi sẽ va chạm với hành tinh đó. Chúng ta vừa quan sát được sự va chạm giữa sao chổi Schumacher – Levi với sao Mộc. Chúng ta nghĩ rằng sự va chạm của một hành tinh nhỏ hơn với Trái đất vào khoảng 70 triệu năm trước đã gây ra sự tuyệt chủng của khủng long. Một số ít những động vật có vú nhỏ hơn đã tồn tại, nhưng bất cứ sinh vật nào lớn cỡ từ con người trở lên đã chắc chắn bị huỷ diệt. Khá là khó để nói về tần số xảy ra của một vụ va chạm như vậy, nhưng một sự phỏng đoán hợp lí sẽ là vào khoảng trung bình 1 lần trong 20 triệu năm. Nếu con số này là đúng, nó có nghĩa là sự sống thông minh đã phát triển trên Trái Đất chỉ bởi vì cơ hội may mắn là không có sự va chạm lớn nào trong vòng 70 triệu năm gần đây. Các hành tinh khác trong thiên hà, nơi có sự sống phát triển, có thể đã không có một khoảng thời gian cần thiết không bị va chạm để tiến hoá trở thành sự sống thông minh.

Một khả năng thứ ba là xác suất cho sự sống phát triển, và phát triển đạt tới sự sống thông minh trong pha chuyển giao bên ngoài là khá cao. Nhưng tại thời điểm đó, hệ thống sẽ trở nên bất ổn và sự sống thông minh sẽ tự huỷ diệt. Đây là một kết luận rất bi quan. Tôi rất hi vọng nó không chính xác. Tôi mong chờ hơn vào một kết luận thứ tư: vẫn có các sự sống thông minh ngoài hành tinh, nhưng chúng ta đã bị bỏ sót. Trước kia đã có một dự án gọi là SETI, dự án tìm kiếm sự sống thông minh ngoài hành tinh. Dự án này bao gồm quét các tần số sóng để xem nếu chúng ta có thể tìm được một tín hiệu nào từ các nền văn minh ngoài hành tinh. Tôi nghĩ dự án này là rất đáng đầu tư, dù nó đã bị huỷ do thiếu hụt về ngân sách. Nhưng chúng ta nên cảnh giác về việc trả lời lại, cho tới khi chúng ta đã phát triển cao hơn. Gặp gỡ một nền văn minh cao hơn vào thời điểm hiện tại sẽ như là cuộc gặp giữa những thổ dân sơ khai của Mỹ với Columbus. Tôi không nghĩ là các thổ dân có lợi từ cuộc gặp gỡ này.

Đó là tất cả những gì tôi muốn nói ngày hôm nay. Cảm ơn các bạn vì đã lắng nghe.

Stephen Hawking (1996)
Dịch giả: Phạm Quỳnh Chi (2011)
Vui lòng ghi rõ tên dịch giả và nguồn Thienvanvietnam.org khi bạn sử dụng bài viết này.

Các bài liên quan:
> Chúa có chơi súc sắc không?
> Hình thành và tiến hóa của sự sống trên Trái Đất

Share
comments

Related news items:
Newer news items:
Older news items:

Lần cập nhật cuối lúc Chủ nhật, 22 Tháng 11 2015 08:08  

HỘI THIÊN VĂN HỌC TRẺ VIỆT NAM

Vietnam Astronomy and Cosmology Association (VACA)

Văn phòng: 90b Khương Đình, quận Thanh Xuân, Hà Nội

Điện thoại: 091.530.1116; Email: info@thienvanvietnam.org