20 câu hỏi lớn mà khoa học chưa có lời giải (Phần 1)

Từ bản chất của vũ trụ cho đến mục đích của những giấc mơ, có rất nhiều điều mà con người vẫn chưa hiểu được – và không biết liệu chúng ta có bao giờ tìm ra được câu trả lời hay không.

Mời bạn đọc VnReview đến với phần đầu của loạt bài hai phần về 20 câu hỏi mà khoa học vẫn đang tìm lời giải đáp. Loạt bài lược dịch từ The Guardian.

1. Vũ trụ được tạo nên bởi gì?

Các nhà thiên văn học vấp phải một câu hỏi hóc búa: thật sự họ không biết đến 95% vũ trụ được tạo nên bởi thứ gì. Các nguyên tử, cấu tạo nên mọi vật thể xung quanh chúng ta, cũng chỉ chiếm một phần nhỏ khoảng 5%. Trải qua hơn 80 năm, mọi thứ dần sáng tỏ hơn, phần lớn thành phần còn lại là vật chất tối và năng lượng tối. Vật chất tối được phát hiện lần đầu vào năm 1933, hoạt động như một chất keo vô hình, liên kết các thiên hà và các cụm thiên hà lại với nhau. Được công bố vào năm 1998, năng lượng tối hoạt động thúc đẩy quá trình giãn nở vũ trụ với tốc độ cực lớn. Các nhà thiên văn học đang tiến gần hơn đến việc giải mã bản chất thật sự của những thành phần tham gia vô hình này.

2. Sự sống bắt đầu như thế nào?

Bốn tỷ năm trước, một thứ gì đó đã bắt đầu khuấy động trong “Nồi súp nguyên thủy”. Một vài chất hóa học đơn giản đã kết hợp và tạo nên những phân tử đầu tiên có khả năng tự sao chép bản thể. Con người cũng được tạo nên từ sự tiến hóa của những phân tử sinh học ban đầu như thế. Nhưng làm cách nào mà từ thuở sơ khai, các hóa chất cơ bản lại hiện diện trên Trái Đất và tự điều chỉnh theo cách như vậy? Làm thế nào chúng ta có được DNA? Các tế bào đầu tiên có hình dáng như thế nào? Hơn nửa thế kỷ từ khi nhà hóa học Stanley Miller đề xuất giả thuyết “Nồi súp nguyên thủy”, chúng ta vẫn chưa thể đồng tình với những gì được đưa ra. Một số người cho rằng sự sống bắt đầu trong các hồ nước nóng gần núi lửa, số khác lại cho rằng mọi thứ bắt đầu nảy nở từ khi các thiên thạch rơi xuống biển.

3. Có phải con người cô đơn giữa vũ trụ?

Có lẽ câu trả lời là không. Các nhà thiên văn học vẫn đang lùng sục khắp vũ trụ, từ vệ tinh Europa và Sao Hỏa trong Hệ mặt trời của chúng ta cho đến các hành tinh xa xôi cách nhiều năm ánh sáng để tìm nơi mà nước có thể mang lại sự sống. Những kính viễn vọng vô tuyến được lắp đặt để bắt lấy những âm thanh từ bên ngoài vũ trụ và vào năm 1977, một tín hiệu thể hiện khả năng về một thông điệp ngoài hành tinh đã được nghe thấy. Các nhà thiên văn học hiện đã có thể quét bầu khí quyển của thế giới xa lạ trong không gian để tìm kiếm oxy và nước. Vài thập kỷ tới sẽ là khoảng thời gian thú vị khi con người săn tìm sự sống với tận 60 tỷ hành tinh trong Dải Ngân hà cô đơn của chúng ta.

4. Điều gì khiến chúng ta tiến hóa thành con người?

Bộ gen của con người và tinh tinh giống nhau đến 99%. Tuy nhiên, con người có bộ não lớn hơn hầu hết các loài động vật, số lượng tế bào thần kinh gấp ba lần so với khỉ đột (chính xác là 86 tỷ). Nhiều thứ chúng ta từng nghĩ là đặc điểm riêng biệt của con người như ngôn ngữ, khả năng sử dụng công cụ, nhận diện bản thân trong gương, hóa ra cũng xuất hiện ở một số loài động vật khác. Có lẽ sự tác động qua lại giữa văn hóa và gen của loài người đã tạo ra sự khác biệt. Các nhà khoa học nghĩ rằng nấu ăn và sử dụng lửa có thể đã khiến con người có được bộ não lớn. Nhưng có khi chính khả năng hợp tác và trao đổi kỹ năng mới là thứ thật sự khiến chúng ta tiến hóa thành người chứ không phải vượn.

5. Ý thức là gì?

Chúng ta vẫn chưa thật sự chắc chắn về ý thức, dù biết rằng nó có liên quan đến mối liên hệ giữa các vùng khác nhau thay vì một phần của bộ não. Nếu có thể tìm ra các phần nhỏ nào có liên quan và cách thức mạng lưới nơ-ron hoạt động, chúng ta sẽ có thể tìm ra cách thức ý thức xuất hiện. Một câu hỏi khó và đầy tính triết lý hơn là tại sao cần nhận thức ngay từ đầu mọi thứ. Cũng có thể là bằng cách tích hợp và xử lý nhiều thông tin, cũng như tập trung và ngăn chặn thay vì phản ứng lại với các tín hiệu cảm giác đến, chúng ta có thể phân biệt giữa thực và hư, cũng như tưởng tượng ra được nhiều kịch bản trong tương lai giúp con người có thể thích nghi và tồn tại.

6. Vì sao con người nằm mơ?

Chúng ta dành khoảng một phần ba cuộc đời để ngủ. Tuy thời gian dài như thế nhưng chúng ta vẫn không thể hiểu rõ về giấc mơ. Các nhà khoa học vẫn đang tìm kiếm một lời giải thích hoàn chỉnh về lý do tại sao chúng ta lại ngủ mơ. Những người theo thuyết của Sigmund Freud, tin rằng giấc mơ là sự biểu thị của những ước muốn chưa được thực hiện, thường là tình dục, trong khi số khác đặt nghi vấn về việc phải chăng giấc mơ là bất cứ thứ gì ngoại trừ sự linh động ngẫu nhiên của một bộ não đang ngủ. Các nghiên cứu về động vật và những tiến bộ trong hình ảnh não đã dẫn đến những hiểu biết chuyên sâu hơn như giấc mơ có thể đóng vai trò trong trí nhớ, học tập và cảm xúc. Ví dụ như, chuột được chứng minh là chúng tua lại những trải nghiệm thức giấc trong giấc mơ để giải quyết các phần việc phức tạp như điều hướng mê cung.

7. Tại sao lại có thứ “chất liệu” này?

Đáng lẽ con người đã không xuất hiện. Thứ “chất liệu” tạo ra con người là vật chất và nó có một bản sao khác được gọi là phản vật chất, duy chỉ có sự đối lập về mặt điện tích. Khi chúng gặp nhau, cả hai sẽ biến mất, sự tự hủy này tạo ra bức xạ. Các thuyết ổn nhất đều cho rằng khi xảy ra vụ nổ lớn (Big Bang), vật chất và phản vật chất có số lượng bằng nhau, sau đó vật chất và phản vật chất đụng độ, làm cho cả hai nổ tung và giải phóng năng lượng ra toàn vũ trụ. Nhưng bằng cách nào đó, rõ ràng tự nhiên đã có một sự ưu ái nhẹ cho vật chất nếu không con người đã không tồn tại. Các nhà nghiên cứu đang sàng lọc kỹ dữ liệu từ các thí nghiệm Large Hadron Collider (máy gia tốc hạt lớn) nhằm lý giải nguyên do, dựa vào quá trình “siêu đối xứng” và hạt neutrino, hai manh mối hàng đầu.

8. Liệu còn tồn tại những vũ trụ khác?

Sự tồn tại của vũ trụ này vốn đã là điều khó xảy ra. Tạo hóa chỉ cần thay đổi một chút sự sắp xếp thì sự sống đã không hiện diện. Nhằm làm sáng tỏ sự “tinh chỉnh” này, các nhà vật lý học càng đặt nghi vấn về sự tồn tại của những vũ trụ khác. Nếu như có một con số vô hạn của vũ trụ trong một “đa vũ trụ” thì mọi tổ hợp của những sắp đặt này sẽ được diễn ra tại đâu đó và nơi đó có thể tồn tại sự sống. Nghe có vẻ điên rồ, nhưng bằng chứng từ vũ trụ học và vật lý lượng tử đang hướng mọi thứ theo chiều hướng này.

9. Chúng ta có thể lưu giữ cacbon ở đâu?

Trong vài trăm năm qua, con người đã lấp đầy CO2 vào bầu khí quyển bằng cách đốt nhiên liệu hóa thạch. Bây giờ, con người buộc phải đưa tất cả lượng CO2 đó trở về chốn cũ nếu không sẽ phải mạo hiểm với hậu quả của khí hậu nóng lên. Nhưng thực hiện nó như thế nào? Ý tưởng được đưa ra là chôn vào lại trong các mỏ dầu khí cũ hoặc là giấu dưới đáy biển. Nhưng chưa thể biết cacbon có thể được lưu giữ tại đó bao lâu hoặc những rủi ro nào có thể xảy ra. Trong khi ấy, chúng ta buộc phải ngưng sử dụng cacbon, đặc biệt tại những nơi lưu trữ tự nhiên, lâu dài như rừng, các mỏ than bùn và bắt đầu tìm cách tạo ra năng lượng mà không phải xả thải.

10. Con người có thể tận dụng năng lượng từ mặt trời như thế nào?

Nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, con người cần tìm ra nguồn năng lượng mới và năng lượng từ mặt trời là một giải pháp đã được tính đến. Một ý tưởng khác là sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời để phân tách nước thành các bộ phận cấu thành của nó là oxy và hydro, những thứ có thể cung cấp nhiên liệu sạch cho xe hơi trong tương lai. Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu một giải pháp khác dựa vào việc tái tạo các quá trình diễn ra bên trong những ngôi sao nhờ lò phản ứng nhiệt hạch.

(Còn tiếp)

Giang Vu theo The Guardian