Sự sống trong vũ trụ - Kỳ 1

SỰ SỐNG TRONG VŨ TRỤ

 Stephen Hawking

Nguyên tử carbon tồn tại ở khắp  nơi với các tính chất của chúng, đòi hỏi một sự điều chỉnh tương thích của các hằng số vật lý, như phạm vi áp dụng của QCD (Sắc động học lượng tử), điện tích và thậm chí cả số chiều của không thời gian

Trong bài nói chuyện này, tôi muốn đề cập một chút đến sự phát triển của sự sống trong vũ trụ, mà cụ thể hơn là sự sống thông minh. Tôi sẽ viện dẫn điều này vào sự phát triển của loài người, dù cho nhiều hệ quả của nó theo suốt tiến trình lịch sử lại có vẽ ngờ nghệch và không hỗ trợ cho sự tồn tại của các loài. Hai vấn đề mà tôi sẽ thảo luận ở đây là, ‘Xác suất để sự sống tồn tại ở một nơi nào đó trong vũ trụ?’ và, ‘Sự sống sẽ phát triển ra sao trong tương lai?’

Xác suất để sự sống tồn tại ở một nơi nào đó trong vũ trụ là bao nhiêu?

Kinh nghiệm thường ngày cho thấy, mọi thứ dường như hỗn độn hơn theo thời gian. Những quan sát này có thể được lượng hóa thành một định luật, với tên gọi Nguyên lý hai Nhiệt động lực học. Nguyên lý này nói rằng, tổng lượng hỗn loạn nội tại, hay entropy trong vũ trụ luôn tăng theo thời gian. Tuy nhiên, Nguyên lý này chỉ áp dụng đúng cho tổng lượng hỗn loạn. Trật tự của một vật có thể tăng lên, cho biết lượng hỗn loạn của môi trường xung quanh còn tăng lên nhiều hơn thế. Đây thực sự là những gì đang diễn ra. Bạn có thể xem Sự sống là một hệ trật tự mà bản thân nó có khuynh hướng chống lại sự tăng mức hỗn loạn, và có thể tự tái tạo. Những hệ trật tự có thể được thiết lập theo cách như vậy nhưng độc lập nhau. Để làm được điều này, hệ thống phải chuyển hóa năng lượng trong một vài đối tượng trật tự, như thức ăn, ánh sáng, hoặc điện năng thành năng lượng hỗn độn dưới dạng nhiệt năng. Theo cách này, hệ có thể đáp ứng được yêu cầu về sự tăng của tổng lượng hỗn độn, trong khi vẫn tăng tính trật tự trong chính bản thân hệ thống và những thành phần của nó.

Thế giới khách quan thường có hai yếu tố: Một tập hợp các chỉ dẫn cho biết hệ có thể duy trì và tái tạo nó như thế nào, và bộ máy cơ giới để thực hiện các chỉ dẫn này. Trong sinh học, hai yếu tố trên được gọi là gene và sự trao đổi chất. Nhưng phải nhấn mạnh một cách đáng buồn rằng, không cần một cơ chế sinh  học nào cho chúng cả.Ví dụ, một virus máy tính là một chương trình có thể sao chép chính nó trong bộ nhớ máy tính, và truyền chúng sang các máy tính khác. Như vậy, nó phù hợp với định nghĩa về sự sống mà tôi đã đề cập. Giống như một virus sinh học, nó là một dạng thoái hóa, vì nó chỉ chứa các chỉ dẫn, hay các gene mà không kèm theo bất kì quá trình trao đổi chất nào. Thay vào đó, nó lập trình cho quá trình trao đổi ‘chất’ của máy chủ, hoặc các tế bào. Một số người sẽ chất vấn về việc có nên xem virus như các vật sống hay không, vì chúng chỉ sống bám chứ không thể tồn tại nếu thiếu các chủ thể. Nhưng khi hầu hết các dạng thức sống, bao gồm chính chúng ta cũng là những kẻ sống gửi, theo đó chúng tiêu thụ và phụ thuộc vào sự tồn tại của các dạng thức sống khác. Tôi nghĩ các virus máy tính nên được xem là các cá thể sống. Có lẽ nó mang lại một vài điều về tính tự nhiên của loài người, rằng những dạng sống mà chúng ta tạo ra về sau này chỉ là sự hủy hoại. Tôi sẽ quay lại các dạng thức điện tử của sự sống sau này.

Cách suy nghĩ bình thường của chúng ta về ‘sự sống’ lấy nền tảng từ các chuỗi nguyên tử carbon với một vào loại nguyên tử khác như nitơ và phôtpho. Ai đó có thể nói rằng họ có thể sống với một vài nền tảng hóa học khác như silicon, nhưng carbon vẫn có đóng góp phổ biến, vì nó là nguyên tố hóa học giàu có nhất. Nguyên tử carbon tồn tại ở khắp  nơi với các tính chất của chúng, đòi hỏi một sự điều chỉnh tương thích của các hằng số vật lý, như phạm vi áp dụng của QCD (Sắc động học lượng tử), điện tích và thậm chí cả số chiều của không thời gian. Nếu các hằng số này có giá trị khác đi chút ít thì hoặc là hạt nhân của nguyên tử carbon sẽ không bền vững hoặc các điện tử sẽ rơi vào trong hạt nhân. Thoạt nhìn, đây thực sự là một sự tinh chỉnh đáng ngạc nhiên. Điều này cũng được xem là bằng chứng rằng vũ trụ được thiết kế một cách đặc biệt để tạo nên sự sống của con người. Tuy nhiên, bạn phải cẩn thận với những lập luận như vậy, vì nó được biết đến với tên gọi Nguyên lý vị nhân (Anthropic Principle). Nguyên lý này dựa trên niềm tin tự thân rằng, nếu vũ trụ không phù hợp cho sự sống, chúng ta không thể lý giải được tại sao nó lại được tinh chỉnh như vậy. Người ta có thể vận dụng Nguyên lý vị nhân ở hai cấp độ của nó, Mạnh và Yếu. Đối với Nguyên lý vị nhân mạnh, cho rằng có rất nhiều vũ trụ khác nhau, với các bộ hằng số vật lý khác nhau. Nếu chúng nhỏ, các giá trị này sẽ cho phép sự tồn tại của các vật như nguyên tử carbon, là những viên đá tảng cho các hệ sống. Vì chúng ta đang sống trong một vũ trụ như thế nên ta sẽ không ngạc nhiên khi các hằng số vật lý được tinh chỉnh như vậy. Nếu chúng không như vậy, chúng ta sẽ không ở đây. Dạng Mạnh của Nguyên lý vị nhân không hoàn toàn thỏa đáng. Điều gì khiến người ta cho rằng các vũ trụ khác là có tồn tại? Và nếu chúng tách biệt với vũ trụ của chúng ta, thì những gì đang xảy ra trong chúng có ảnh hưởng tới vũ trụ của chúng ta hay không. Thay vì vậy, tôi sẽ sử dụng Nguyên lý vị nhân yếu. Trong đó, tôi sẽ lấy các giá trị của hằng số vật lý như đã biết. Nhưng tôi sẽ xem xét các kết luận có thể được dẫn ra từ thực tế, sự sống tồn tại trên hành tinh này, trong bối cảnh xem xét một lịch sử chung của vũ trụ.

Còn tiếp .....

Sự sống trong vũ trụ - Kỳ 2

Bài trước | Bài kế tiếp