Thường có những sự việc hoặc những câu hỏi liên quan tới nhiều sự việc, mới dẫn đến sự sáng tạo hay phát minh mà chúng ta chứng kiến trong thời buổi khoa học phát triển nở rộ ngày nay: như  tại sao trên Trái Đất, một hành tinh của Thái Dương Hệ chúng ta sự sống nở rộ. Thực ra câu hỏi nguồn gốc của sự sống không hẳn chỉ là thuộc lãnh vực Triết Học: nhiều khoa học gia, hóa học gia và ngay cả các nhà địa chất học luôn thắc mắc muốn tìm câu trả lời hữu lý nhất. Từ hệ thực vật cho tới các sinh vật đều chỉ là một phần trong lịch sử của sự sống trên Trái Đất này đã bắt nguồn từ khoảng ba tỉ tám (3, 8 tỉ) năm về trước.

                             Người ta ghi nhận lịch sử sự sống trên hành tinh này bắt nguồn từ các siêu vi (microorganisms) hay nói trắng ra từ những vi khuẩn, vi trùng, hoặc các vi sinh vật đơn bào (protozoaires) là gốc tổ. Chứ loài người cổ xưa (homo sapiens) mới chỉ hiện diện khoảng chừng 200.000 (hai trăm ngàn) năm nay thôi, tức là chỉ có khoảng 0, 004 phần trăm lịch sử Trái Đất.

                             Phần lớn các khoa học gia đều công nhận sự sống tiếp nối theo công thức chọn lọc tự nhiên (natural selection) để có thể phát triển, và theo các tiến trình nhiều năm tháng rất cổ xưa xa xôi đã dẫn chúng ta đến sự hiện diện ngay cả loài người. Nhưng để hiểu thấu đáo cái lịch sử nguồn gốc của sự sống này chúng ta hãy lần lượt kiểm kê mọi sự việc từ đầu.

                             Ngay cả các vi sinh vật căn bản nhất như con vi trùng đều đã là các sinh vật quá phức tạp, nếu mang so sánh với những phân tử dản dị đầu tiên hiện diện trên Trái Đất này.  Thí dụ như một chuỗi dài các nucleotides là tổng hợp từ các nguyên tố than (carbon), khinh khí (hydrogen) nitơ (nitrogen), dưỡng khí (oxygen) và nguyên tử phốt pho (phosphorus atoms) dẫn đến RNA mà chúng ta đã biết là chất tiên khởi (precursor) của DNA (deoxy-ribonucleic-acid) trong các genes (nhân tế bào). Các phân tử sống này tự nó biết phân chia chính xác như tất cả mọi sinh vật bình thường khác, theo đúng luật chọn lọc tự nhiên để cho các biến thể khác nữa.

                             Nhưng chúng ta phải chú ý tới việc hình thành một màng (membrane) chung quanh, trong tiến trình bao bọc tất cả các nguyên liệu của đặc tính cho nòi giống (gene), mà còn chứng tỏ đây là một loại phân tử mau chóng bảo vệ cho phần sống hãy còn “trần truồng” (naked) với thiên nhiên. Cũng qua định luật chọn lọc tự nhiên, hai chuỗi (yếu tố cần thiết) của DNA phát triển từ chuỗi RNA dản dị nhất, sẽ là một thành phần vững chắc của  mọi sinh vật. Các sinh vật này giống hệt loại vi trùng căn bản để trở thành những mầm sống trên Trái Đất.

                             Muốn đi tìm bằng chứng cho sự xuất hiện của loại sinh vật đầu tiên trên Trái Đất Khoa Học Gia Stanley Miller của Viện Đại Học Chicago (University of Chicago) đã làm một thí nghiệm nổi tiếng năm 1950 như sau: Ông trộn lẫn methane, ammonia, hydrogen và nước (tức các chất hữu cơ y như lúc khởi thủy của bầu khí quyển) trong một cái chén (ly), xong ông mới cho bật một tia lửa điện (electric charge) giống như các tia chớp sấm sét trên nền trời bầu khí quyển. Mấy ngày sau ông thấy như có một chất nhờn mầu nâu xuất hiện trong chén, ông chứng minh đó là các amino acids, hay là các “viên gạch” để cấu tạo nên proteins.

                             Một giáo sư về sinh vật học khác của Đại Học Havard là Andrew Knoll đã tỏ ra rất ngạc nhiên trong tiến trình: từ các vật liệu hữu cơ dản dị nhất (organic material) biến thành các phản ứng phức tạp trong cuộc sống của ngay các vi sinh vật ngày nay. Đó là tất cả những gì để từ “một mầm vi sinh nguyên thủy khởi đầu trên mặt Trái Đất đã biến đổi các amino acids, đường (sugars), acids béo.. thành một cái gì đó là nucleic acids rồi hướng dẫn tiếp theo là lập ra màng bao bọc các tế bào hay vi sinh”.

                             Làm thế nào để tất cả các phần tử kể như rời rạc lại tự nhiên kết hợp với nhau một cách tuyệt vời như vậy mà các khoa học gia chưa thể giải thích. Đã từ nhiều tỉ năm dấu hiệu đầu tiên của các sinh vật trên Trái Đất cho đến đời sống các sinh vật phức tạp ngày nay vẫn còn là câu hỏi làm đau đầu tất cả chúng ta.

                             Để thấu hiểu tiến trình kể trên chúng ta phải nhắc lại sự sống là thế nào và chuyện này liên hệ đến Trái Đất ra sao. Ông Knoll phát biểu: “ Sự sống đúng là một thành phần cấu tạo của hành tinh như Trái Đất, và chính tự nó đã được duy trì tại đây”. Ngay bầu khí quyển ngày nay cũng chỉ mang một chút tương tự với bầu khí quyển của Trái Đất lúc khởi thủy, khi sự sống bắt đầu nẩy nở.”

                             Bây giờ có nhiều dưỡng khí (oxygen) hơn, đó là kết quả do nhiều vi trùng (bacteria), hệ thực vật và nhiều hình thức sống khác thải ra sau nhiều triệu thiên niên kỷ. Như vậy xét nghiệm của Miller kể trên có một giá trị đặc biệt: tức là Trái Đất sinh ra sự sống và sự sống thay đổi Trái Đất. Ngoài ra ta có thể suy luận tiếp như sau: nếu sự sống bắt nguồn từ những cấu trúc hóa học đơn giản nhất trong vũ trụ, như vậy có thể sự sống cũng hiện diện tại những hành tinh xa xôi khác nữa.

                             Bây giờ xin kể về một sự kiện khác: thí dụ loài chim bồ câu rất đặc biệt để chúng ta đặt câu hỏi tại sao, cũng như tại sao có sự sống. Việc đầu tiên là chúng ta phải nhắc lại quan niệm trong Vật Lý: Từ Điện rồi Từ Trường, Trái Đất là một thỏi nam châm. Vì vậy nên làm thế nào chim bồ câu lại cảm nhận được từ trường Trái Đất trong định hướng khi bay, rồi tìm về chuồng cũ dù rất xa để từ trong chiến tranh thời thượng cổ người ta đã phải dùng chim bồ câu đưa thư hoặc tin tức chiến trận.

                             Chim bồ câu trở lại chuồng từ cách xa hàng ngàn dậm do cảm nhận được từ trường, nên được dùng chuyển ngay cả các kết quả của Thế Vận Hội Olympic suốt từ thời Genghis Khan Đại Đế. Bằng cách nào mà chúng tìm ra đường trở lại nhà? Câu trả lời là chúng có một bộ phận cảm nhận gọi là “magnetoception” hay “cảm ứng với từ”.

                             Cảm ứng từ trường là khả năng sống với những gì nhận ra từ trường (magnetic fields). Nhiều nhà sinh vật học tin là lý do tại sao chim bồ câu có khả năng tìm đường về nhà, hay tại sao những loài chim di cư có thể tự lèo lái theo đúng hướng qua khoảng cách rộng lớn bao la, mà ngay loài người cũng không có khả năng định hướng nổi. Chính cái chuyện làm sao mà chim bồ câu có thể cảm nhận được từ trường vẫn hãy còn là một điều bí mật mà người ta cần khám phá.

                             Một giả thuyết về nhận ra từ trường (magnetoception) là chính các loài chim cũng có một một bộ phận nhỏ (small amounts) có mang từ tính kiểu như vụn sắt (iron ore) ở trong não hoặc ở một bộ phận nào đó, giúp chúng biết đâu là Nam đâu là Bắc. Sự phát hiện ra một lượng chất có từ tính trong mỏ chim bồ câu đã giúp chúng có khả năng tuyệt vời này.

                             Một giả thuyết khác thì lại cho là chính cái cảm giác magnetoceptive của chim là một nhận thức về điện, dẫn chim theo từ trường trái đất. Bay theo sự hướng dẫn đó là do chim cảm nhận ra sự thay đổi của cảm ứng điện (electrical induction), cũng có thể nói đó là một sự chỉ dẫn quá tuyệt vời cho hướng bay theo từ trường.

                             Nhiều giả thuyết của các khoa học gia nói là có những phản ứng hóa học (chemical reactions) xẩy ra trong mắt chim, làm chúng có cảm giác (magnetoception) nhận ra từ trường. Cũng theo giả thuyết này là sự hiện diện một proteins gọi tên: cryptochromes hay proteins “ẩn mầu sắc”, đã làm cho phản ứng hóa học (trong mắt chim) xẩy ra cho chúng biết cảm nhận với từ trường. Đó là tất cả sự giải thich đặc biệt magnetoceptive “cảm nhận từ trường” về các loài chim như loài bồ câu vậy.

                             Từ hai sự việc có tính cách sinh lý học kể trên, chúng ta dần dần đi đến một sự việc khác có tính Vật Lý thuần túy, hơn là Sinh Lý Học, nó liên hệ tới nhà bác học Albert Einstein. Tuy rằng lý thuyết Tương Đối Tổng Quát (general relativity) của ông áp dụng nhiều về Thiên Văn để giải nghĩa cho Lỗ Đen và Vụ Nổ Lớn (Big Bang) sinh ra Vũ Trụ này, chúng ta hãy lần lượt kiểm điểm những chuyện gì dẫn tới sáng tạo của Einstein.

                             Ít người biết chuyện là chinh Albert Einstein lúc đó đã là môt cái gai trước mắt bạn ông là Niels Born trong lý thuyết về Cơ Học Lượng Tử (theory of quantum mechanics). Câu chuyện như sau:

                             Trước tiên xin ôn sơ lược lại cuộc đời của Einstein và những ưu tư nào đã làm nẩy sinh sáng kiến phát minh. Đó là những bài viết (dĩ nhiên là có nghiên cứu trước) làm nền tảng.

Albert Einstein sanh ngày 14 tháng 3 năm 1879 tại Ulm, Wllurttemberg, chỗ này thuộc Tây Đức ngày nay. Từ 18 tháng 4 năm 1955 ông định cư và dậy học tại Princeton New J.J là một trong các vật lý gia xuất sắc chiếm giải Nobel trong lịch sử nhân loại. Ông đậu Thạc Sĩ tại trường Kỹ Thuật Đa Năng Zurich (Polytechnic Academy) Thụy Sỉ năm 1905.

                             Trong cùng năm ông biên bốn bài báo trong nghiên cứu, mà mỗi bài là một phát minh về Vật Lý: bài thứ nhất là lý thuyết về chuyển động Brown (chúng ta sẽ trở lại chuyện chuyển động Brownian motion này), bài thứ hai về tương đương giữa khối lượng (mass) và năng lượng (energy), bài thứ ba là quang tử (photons) hay lý thuyết cho ánh sáng, và bài thứ tư là thuyết tương đối (the special theory of relativity).

                             Cả thế giới sững sờ lúc những phát minh và nghiên cứu của Einstein được công khai trên diễn đàn (khoa học) năm 1919, khi những điều này được kiểm chứng. Hai năm sau ông được ân thưởng giải Nobel về Vật Lý, nhất là các định luật trong lãnh vực quang điện học (photoelectric law) và về Vật Lý Lý Thuyết (in theoretical physics).

                             Sau đó ông làm việc cho Viện Nghiên Cứu Sâu (Institute for Advanced Studies) tại Princeton Hoa Kỳ, N.J từ năm 1933. Ông có một con trai tên Einstein (Hans) Albert sanh năm 1904 tại Bern cũng là một vật lý gia, cùng làm kỹ sư chuyên về Nước (hydrologist) nghiên cứu giòng chảy của các con sông, tốt nghiệp từ Đại Học Dormund cũng thuộc Tây Đức ngày nay, sau là sáng lập viên cho Viện Liên Bang Khoa Học Thụy Sĩ (tức là Federal Institute of Switzerland) trực thuộc Bộ Canh Nông (Department of Agriculture). Từ 1947 thì trở về dậy tại đại Học Berkely, California.

                             Bây giờ xin kể về nguyên tố Einsteinium, trong Bảng Tuần Hoàn (periodic table Mendelef) viết tắt là ES, là một nguyên tố thuộc nhóm actinide, là nguyên tố phân rã thứ bẩy của nguyên tố trans-uranium, số nguyên tố (tức atomic number) là 99. Nguyên tố này không thấy trong thiên nhiên tức einsteinium 253, nhưng nó là chất có từ uranium 238, và người ta đã tìm ra năm 1952 do bác học Albert Ghiorso tòng sự tại Đại Học Berkely California, trong tro than từ một vụ thử nghiệm nổ bom khinh khí (hydrogen bomb) tại Nam Thái Bình Dương.

                             Tro than này lượm được bởi máy bay không người lái bay gần đám mây nấm nguyên tử. Tiếp theo Einsteinium là nguyên tố thứ 100 còn gọi là fermium (tên nhà bác học Enrico Fermi). Nguời ta cũng tìm ra còn thấy chất đồng vị phóng xạ của einsteinium 253 (chu kỳ phân rã: half-life 20 ngày) là einsteinium 255 (chu kỳ phân rã 38 ngày) sẽ cho plutonium.

                             Trở về bài báo đầu tiên của Albert Einstein về chuyển động Brown, xin nhắc lại những sự việc mà các khoa học gia và toán học gia nghiên cứu cùng thời này: Robert Brown là một khuôn mặt chuyên nghiên cứu các chuyển động của hạt (particles) trong chất lỏng (fluid), ông mô tả chuyển động Brown như một đặc tính cho tất cả các hạt vật chất (hữu cơ và vô cơ) trong môi trường (lỏng hay khí).

                             Brown sanh ngày 21 tháng 12 năm 1773 tại Montrose xứ Ái Nhĩ Lan (Scotland), là con của Scottish Episcopalian làm nghề thư ký. Được cho đi học Y Khoa tại Đại Học Aberdeen, Edinburgh ở Anh. Năm 21 tuổi vào Quân Đội Hoàng Gia (Bristish Army) phục vụ với tư cách là Bác Sĩ giải phẫu (surgeon) trong năm năm. Mãi năm 1798 (sắp sang thế kỷ 19) mới được lên Luân Đôn gặp nhà quý tộc Sir Joseph Banks, ông này là một nhà thực vật (botanist) và làm chủ tịch Hội Hoàng Gia (Royal Society) mà trong hội có nhiều khoa học gia người Úc (Australians).

                             Sau đó ông Banks theo James Cook đi Tân Hòa Lan (New Holland) tức là Úc vào năm 1800, vòng các bờ biển phía bắc và phía nam Úc, với thuyền trưởng Matthiew Flinders trên chiếc tầu tên Khảo Cứu (Investigator). Brown xin đi cùng theo với nhiệm vụ thu lượm các mẫu thực vật tại Úc (Australia). Trở về Anh năm 1805, chuyên nghiên cứu về sự hòa tan các loại bột (powder) trong nước, và ông phát hiện ra bột vật chất có “chuyển động lơ lửng” lúc pha bỏ vào chất lỏng, và gọi hiện tượng này là chuyển động Brown (Brownian movement). Đây là các quan sát có tính khoa học sâu, trong nghiên cứu cấu trúc vật chất (matter structures) và làm nền móng cho một lý thuyết suy đoán (Theorie de la Speculation) vật chất.

                             Einstein cũng lấy thí dụ như một nhóm bộ hành, mà mỗi người sẽ có tốc độ riêng trên vỉa hè (giống như Einstein tà quan sát một toa xe hỏa chuyển động, bởi một người có chuyển động bằng tốc độ xe hỏa và một người khác đứng tại chỗ ở sân ga, sẽ thấy hình toa xe khác nhau). Từ đó ông nẩy ra sự so sánh và thấy rõ sự “tương đối” và sự “tuyệt đối” khác nhau.

                             Lại nữa Einstein giả thử có một ông quan sát một nguồn sáng phát ra ở dưới sàn nhà lên trên trần nhà, ông này chỉ thấy ánh sáng đi thẳng, nhưng nếu có một bà đứng trên một toa xe hỏa chạy qua nhòm vô, bà sẽ thấy luồng ánh sáng theo đường chéo (của căn nhà). Thế nhưng tốc độ áng sáng là “tuyệt đối” (không đổi) bà này sẽ thấy mọi vật “khác” cái nhìn của ông kể trên. Ông gọi cái khác trong hiện tượng này là “sự dãn nở của thời gian” (time dilatation) và rồi không gian cũng dãn nở (không cố định).

                             Có lẽ chuyện này làm Albert Einstein sau khi viết bài báo về chuyển động Brown, nghĩ tới các bài toán về xác xuất (probability) về các phương trình vi phân (different equations) về các phương trình tích phân (functional analysis equations) thì tin chắc chắn có Nguyên Tử (Atoms) sau đó manh nha rồi mới nẩy ra Lý Thuyết Tương Đối, nhất là khi đặt giả thuyết Quang Tử (photons) rồi tương đương giữa năng lượng (energy) và vật chất.

                             Bây giờ đi đâu ta dùng cái GPS để tìm đường sau khi ghi địa chỉ mà mình muốn đến, thế nhưng chuyện phát minh ra cái GPS để giống chim bồ câu về tổ là cả một chuỗi dài các sự kiện. Nguyên trong các thập niên 70 và 80 của thế kỷ 20 trong các cuộc hành quân, hoặc tìm phương hướng để bắn pháo binh người ta muốn chế tạo một dụng cụ cho quân đội dùng trước (sau đó mới phổ biến ra trong xã hội dân sự) mà khởi đầu là người ta dùng trong việc định vị lái máy bay (rất cao không nhìn thấy mặt đất hoặc bát ngát ở ngoài biển khơi).

                             Sau đó mới dùng trong việc đi tìm kiếm các mỏ dầu hỏa, bắc cầu (quá dài và cần hướng vào các “mô cầu” đã được nghiên cứu trước), hoặc cấu trúc các con đường liên bang (interstate) và cuối cùng mới dùng trong toàn xã hội khi kỹ nghệ chế tạo máy GPS lên tới nhiều tỉ USD.

                             Muốn thực hiện được mục tiêu này chúng ta không thể tưởng tượng là đã có tới 24 (hai mươi bốn) vệ tinh được phóng lên không gian định vị theo các quỹ đạo tính trước, rồi mỗi vệ tinh mang một đồng hố nguyên tử (atomic clock). Mỗi máy GPS trên mặt đất sẽ nhận được tín hiệu vệ tinh gửi theo đúng toạ độ: vĩ độ (latitude) và kinh độ (longitude) trong khoảng thời gian ít hơn là một trên 50 phần tỉ của giây.

                             Tất cả những điều kể trên đều không thực hiện được nếu không có Thuyết Tương Đối của Einstein: vệ tinh mang đồng hồ nguyên tử bay chung quanh Trái Đất hai vòng một ngày, tốc độ của vệ tinh là 8.700 mph. Theo đúng tính toán thời gian (của vệ tinh) sẽ chậm hơn thời gian ở mặt đất vào khoảng 7 phần tỉ giây mỗi ngày. Còn nếu vệ tinh bay 12,400 miles thì lực hấp dẫn vạn vật (gravity) của vệ tinh nhẹ gấp bốn lần khi cho vệ tinh nằm trên mặt đất vì theo thuyết tương đối thì tốc độ đã làm cong không-thời-gian, cho nên tiếng tick của đồng hồ vệ tinh nhanh hơn tiếng tích của đồng hồ trên mặt đất là 45 phần tỉ giây mỗi ngày.

                             Lại nữa Einstein suy nghĩ về chuyện  chất phóng xạ mà Marie Curie mô tả như sau: trong nguyên tử một chất phóng xạ (đang từ chất này biến sang chất kia), một điện tử (electron) muốn nhẩy từ một quỹ đạo này sang một quỹ đạo khác thì không phải nó có thể “nhẩy làm sao tùy ý” nhưng electron này phải nhẩy theo đúng qui luật mà Einstein bảo: “Cũng y như tôi không thể bảo đối xử thế nào cũng được, mà tôi phải biết trong cuộc chơi (hay phát minh) tôi phải là người đồng sự (bạn: cobber) hay nhân viên (employee) của cuộc chơi hơn là lấy tư cách độc lập của một vật lý gia.

                             Chính trong thời gian làm việc chung với Max Planck mà Einstein viết lý thuyết phát triển cho Cơ Học Lượng Tử (quantum mechanic) sau này chuyện thiên văn vũ trụ cho dính liền Không-Thời-Gian và các quan sát chứng minh ánh sáng bị bẻ cong (chứ không phải bị Lực Hâp Dẫn Vạn Vật theo Newton) là vì theo đường đi của Không-Thời-Gian (vênh cong) đã cho chúng ta bằng chứng xác thực cho Lý Thuyết Tương Đối của thiên tài Einstein. Điều ngạc nhiên nữa là ông đã luôn phủ nhận chuyện có dinh dáng vào Toán Công Tác Đặc Biệt Manhattan (chế tạo bom nguyên tử) vì trong toán này có nhiều đồng nghiệp của ông tại Đại Học Princeton.

                             Cho tận lúc cuối đời Albert Einstein vẫn ngậm ngùi mang theo xuống tận dưới mồ lòng Hối Hận Ăn Năn tội lỗi, vì luôn nhớ tới hai quả bom nguyên tử  thả xuống Hiroshima và Nagashaki, tàn sát mấy trăm ngàn người dân Nhật mà sau này ông gọi là Đồng Bào của ông: hay ông là một Biểu Tượng Của Lương Tâm Nhân Loại.  

                                                            Bùi Trọng Căn  

  

                              

Tác Giả Bài Văn
Bùi Trọng Căn