In 19th century, Louis Pasteur declared: “The universe is asymmetric and I am persuaded that life, as it is known to us, is a direct result of the asymmetry of the universe or of its indirect consequences. The universe is asymmetric”[1]. Physics in 20th century had proved Pasteur’s prediction was totally right ─ asymmetry is a universal law of nature…
Trong thế kỷ 19, Louis Pasteur tuyên bố: “Vũ trụ không đối xứng và tôi tin rằng sự sống, như chúng ta đã biết, là kết quả trực tiếp của tính bất đối xứng của vũ trụ hoặc hệ quả gián tiếp của nó. Vũ trụ là bất đối xứng”. Vật lý thế kỷ 20 đã chứng tỏ dự đoán của Pasteur là hoàn toàn đúng ─ tính bất đối xứng là một định luật phổ quát của tự nhiên…
Trong thời đại ngày nay, khi nói về tính bất đối xứng của sự sống mà không liên hệ gì đến tính bất đối xứng của vũ trụ thì quả là một thiếu sót lớn về nhận thức tự nhiên. Hai hiện tượng bất đối xứng này không phải ngẫu nhiên trùng lặp, mà có thể có một mối liên hệ nhân quả nào đó đến nay chưa ai biết. Tuy nhiên, Louis Pasteur, bằng trực giác thiên tài, đã dự đoán một cách táo bạo từ khoảng giữa thế kỷ 19 rằng ắt phải có một mối liên hệ như thế, và đó là nguyên nhân dẫn tới tính bất đối xứng của sự sống.
Mặc dù Pasteur không biết lực bí hiểm nào của vũ trụ đã tác động đến các phân tử của sự sống để buộc chúng phải bất đối xứng, nhưng ông là người đầu tiên tiên đoán có một lực như thế để rồi dám quả quyết rằng vũ trụ ắt phải bất đối xứng. Sự quả quyết này không nẩy sinh ngẫu nhiên, mà dựa trên một cơ sở khoa học rất rõ ràng:
- Theo quy luật xác suất, cấu trúc phân tử của sự sống phải xuất hiện cân bằng phải-trái với tỷ lệ 50-50, nhưng tại sao phân tử của sự sống luôn luôn xuất hiện bất đối xứng?
- Do đó ắt phải có một nguyên nhân, một tác động vật lý nào đó đối với các phân tử của sự sống buộc chúng bất đối xứng [Ngày nay, dưới ánh sáng của Lý thuyết Thông tin, chúng ta có thể suy rộng tư tưởng này theo cách cho rằng có thể có những thông tin, những mã lệnh nào đó chỉ huy sự tập hợp các thành phần hóa học của sự sống sao cho chúng cấu thành những phân tử bất đối xứng].
- Vì sự sống là một thành phần của vũ trụ nên nguyên nhân ấy cũng phải thuộc về vũ trụ.
Đó là những suy luận thiên tài của Pasteur, vượt trước quá xa thời đại của ông, bởi lẽ đến hôm nay, vật lý học đã xác nhận vũ trụ bất đối xứng, nhưng không ai biết tác động cụ thể nào của vũ trụ làm cho phân tử của sự sống bất đối xứng. Đây là một bài toán thuộc tầm cỡ những nguyên lý vũ trụ, thách thức cả vật lý lẫn sinh học, thậm chí liên quan tới cả triết học nhận thức, vì nó đụng tới vấn đề nguồn gốc sự sống. Một tạp chí khoa học uy tín như Nature cũng đã đăng vài ý kiến giải thích tính bất đối xứng của sự sống, nhưng chỉ là giả thuyết và giả thuyết. Có thể không bao giờ có câu trả lời thỏa đáng. Nhưng dù thế nào thì tiến đoán của Pasteur về tính bất đối xứng của tự nhiên đã là một cuộc cách mạng lớn lao về nhận thức.
Bạn sẽ cảm nhận được ý nghĩa cách mạng đó một cách rõ rệt nếu biết các nhà vật lý thế kỷ 20 đã bị sốc như thế nào khi họ bất ngờ khám phá ra tính bất đối xứng trong thế giới hạt cơ bản, nơi trước đó các lý thuyết được xây dựng trên mô hình đối xứng. Nếu các nhà vật lý biết tư tưởng của Pasteur một thế kỷ trước đó, có thể họ sẽ không bị sốc, mà vui mừng đón nhận kết quả. Nói cách khác, tư tưởng về tính bất đối xứng của vũ trụ do Pasteur nêu lên từ thế kỷ 19 đã tạo ra một cơ sở triết học cho những khám phá của vật lý học hiện đại trong thế kỷ 20. Một nhà khoa học thuộc Viện Pasteur ở Paris là M. Schwartz đã nói về điều này trong bài báo “The life and works of Louis Pasteur” (Cuộc đời và sự nghiệp của Louis Pasteur) trên Tạp chí “Applied Microbiology” (Vi-sinh-học Ứng dụng) số 91 năm 2001 như sau:
“Sự xuất hiện của những khái niệm về đối xứng và phá vỡ đối xứng có tầm quan trọng cốt lõi, vì nó tạo ra cơ sở cho một số lý thuyết vật lý hiện đại như vật lý hạt cơ bản và lý thuyết biến đổi pha”[2].
Thật vậy, những khám phá vật lý của thế kỷ 20 về tính bất đối xứng của vũ trụ có thể xem như một minh họa cho tuyên bố của Louis Pasteur từ thế kỷ 19. Sự minh họa này không chỉ cho thấy thiên tài của Pasteur, mà còn khẳng định tính bất đối xứng là một quy luật phổ quát của vũ trụ, biểu lộ rõ rệt cả trong sự sống lẫn trong toàn thể vũ trụ.
Nhưng câu chuyện về tính bất đối xứng hôm nay không thể bắt đầu từ vật lý, mà phải bắt đầu từ công trình nghiên cứu hóa học và tinh thể học của Louis Pasteur, bởi đó là lịch sử – muốn hiểu rõ một tư tưởng phải hiểu rõ lịch sử diễn biến của nó.
1/ Lịch sử tối giản của tư tưởng về tính bất đối xứng của tự nhiên
Năm 1846, theo lời khuyên của nhà hóa học Antoine Jérome Balard, chàng thành niên 24 tuổi Louis Pasteur bắt đầu sự nghiệp khoa học của mình tại phòng thí nghiệm của Balard thuộc École Normale Supérieure, một đại học danh tiếng của nước Pháp ở Paris. Tại đây Pasteur đối mặt với một bài toán lớn đang thách thức các nhà hóa học đương thời: Tại sao hai hợp chất hữu cơ GIỐNG HỆT NHAU về thành phần cấu tạo hóa học, một hợp chất chiết xuất từ sự sống và một hợp chất là sản phẩm do con người chế tạo ra, lại có tác động KHÔNG GIỐNG NHAU đối với một chùm ánh sáng phân cực đi qua nó (vật chất sống làm quay chùm ánh sáng trong khi vật chất không sống thì không có tác động)?
Hình bên: Louis Pasteur giai đoạn làm việc tại phòng thí nghiệm của Balard thuộc ENS
Đối tượng nghiên cứu cụ thể của Pasteur là acid tartaric chiết xuất từ nho, đại biểu của sự sống, và acid paratartaric, một sản phẩm hóa học do con người chế tạo ra, đại biểu cho vật chất không sống.
Sau hai năm say mê nghiên cứu cần mẫn, trực giác thiên tài của Pasteur đã mách bảo ông rằng câu trả lời nằm trong cấu trúc tinh thể của phân tử: Trong khi acid paratartaric bao gồm hai loại phân tử có cấu trúc tinh thể đối xứng gương với nhau (giống như hai bàn tay trái và phải) với số lượng cân bằng 50-50, thì acid tartaric chỉ có một loại phân tử với cùng một cấu trúc tinh thể (hầu hết là cấu trúc bàn tay trái). Có nghĩa là các phân tử của vật chất không sống thì đối xứng trái-phải, còn phân tử của vật chất sống thì bất đối xứng (thuận tay trái).
Sau hàng loạt thí nghiệm, Pasteur đi đến một kết luận tổng quát mang tính định luật rằng phân tử của sự sống là bất đối xứng. Nói cách khác, tính bất đối xứng là đặc trưng của sự sống, là dấu hiệu để phân biệt sự sống với cái không sống.
Hình bên: Hai phân tử đối xứng gương, giống như hai bàn tay trái-phải
Đây là một khám phá hết sức quan trọng nhưng tiếc thay không được quảng đại quần chúng biết đến. Một số người biết nhưng không ý thức được đầy đủ ý nghĩa lớn lao của nó đối với sinh học và triết học nhận thức. Tại sao vậy? Đây là một câu hỏi thú vị về lịch sử khoa học và giáo dục dành cho những người say mê lịch sử nghiên cứu. Nhưng bất luận thế nào, chúng ta có thể biết rõ rằng các nhà tiến hóa không thích thú với bản chất bất đối xứng của sự sống, vì nó chỉ ra rằng “lý thuyết phi tạo sinh” (abiogenesis) của thuyết tiến hóa là bất khả thi (impossible). Chúng ta sẽ bàn đến vấn đề này ở cuối bài viết này. Nhưng ngay bây giờ mọi người nên để ý tới một sự thật trớ trêu rằng hầu như ai cũng ít hoặc nhiều chịu ơn Pasteur vì ông là cha đẻ của khoa học về vi trùng, khoa học về virus, miễn nhiễm học và nhiều khám phá độc đáo khác liên quan tới đời sống và hạnh phúc của con người, nhưng rất ít người biết đến công trình đầu đời và để đời của Pasteur ─ Định luật bất đối xứng của sự sống.
Đây rõ ràng là một thiếu sót lớn của các nền giáo dục trên toàn cầu. Ngày nay, bất kỳ ai trân trọng sự thật đều sẽ nhận ra sự cần thiết phải nhanh chóng bổ sung cho hành trang tri thức của mình những hiểu biết về định luật này, một định luật mang tính nền tảng của tự nhiên, tương tự như Định luật vạn vật hấp dẫn do Newton khám phá hoặc những định luật tự nhiên khác.
Rất may, trong thời đại thông tin hiện nay, mọi người đều có thể dễ dàng tự bổ khuyết những thiếu sót của ngành giáo dục để tìm thấy những thông tin bổ ích về bản chất bất đối xứng của sự sống và của vũ trụ. Chẳng hạn:
Trong một bài báo giới thiệu công trình của Pasteur về “Tinh thể học và tính bất đối xứng phân tử” (La cristallographie et la dissymétrie moléculaire), Viện Pasteur của Pháp viết:
“Sau nhiều năm nghiên cứu kết hợp tinh thể học, hóa học và quang học, Louis Pasteur đã thiết lập nên một sự song song giữa dạng bên ngoài của một tinh thể, cấu tạo phân tử của nó với tác động của nó đối với ánh sáng phân cực: những tinh thế bất đối xứng làm quay ánh sáng phân cực trong khi những tinh thể có một mặt phẳng đối xứng không làm quay ánh sáng đó. Ông nêu lên một định luật cơ bản: “Chỉ những sản phẩm sinh ra dưới ảnh hưởng của sự sống thì mới bất đối xứng, bởi vì bản thân những lực vũ trụ chế biến ra nó cũng bất đối xứng. Tính bất đối xứng là một ranh giới rõ rệt phân biệt sự sống với cái không sống”[3].
Một bài báo khác về Louis Pasteur của Julia Carrizosa ngày 14/01/2015 trên trang mạng Prezi cũng nhận định tương tự:
“Vào tuổi 26, Pasteur đã hoàn thành công trình đâu tiên về tính bất đối xứng phân tử, gom các nguyên lý của tinh thể học, hóa học và quang học lại với nhau, Ông nêu lên một định luật nền tảng: tính bất đối xứng phân biệt thế giới sống với thế giới không sống. Nói cách khác, các phân tử bất đối xứng luôn luôn là sản phẩm của lực sống”[4].
Bài báo đã dẫn ở trên của M. Schwartz cũng viết : “Tính bất đối xứng là một dấu hiệu của sự sống” (asymmetry is a sign of life).
Ngay sau khi khẳng định phân tử sự sống bất đối xứng, câu hỏi tự nhiên nẩy sinh: Tại sao sự sống bất đối xứng ?
Trực giác thiên tài cộng với tư duy khoa học và triết học sâu sắc của Pasteur trả lời: Tính bất đối xứng của sự sống là hệ quả của tính bất đối xứng của vũ trụ. Vũ trụ là bất đối xứng!
Pasteur đã dám đặt cược toàn bộ uy tín và thanh danh của mình trên tiên đoán táo bạo đó.
2/ Vật lý học thế kỷ 20 xác nhận vũ trụ bất đối xứng
Ngót một thế kỷ giới khoa học im lặng và nín thở chờ đợi sự phán xét của lịch sử đối với tuyên bố của Pasteur, mãi cho đến khi Dương Chấn Ninh và Lý Chính Đạo, hai nhà khoa học Mỹ gốc Hoa, khám phá ra hiện tượng vi phạm tính đối xứng trong thế giới hạt cơ bản. Công trình này được trao Giải Nobel vật lý năm 1957, và được đánh giá là một trong những Giải Nobel vĩ đại nhất, vì nó gây nên một cuộc cách mạng về nhận thức tự nhiên: thế giới hạt cơ bản không đối xứng như lý thuyết hạt cơ bản trước đó vẫn quan niệm.
Trong diễn văn đọc tại lễ trao giải năm 1957, Giáo sư O.B. Klein, một thành viên Ủy ban Nobel, nói :
“Hầu hết chúng ta đều có khuynh hướng xem sự đối xứng của các hạt cơ bản đối với bên phải và bên trái như là một kết quả cần thiết của nguyên lý chung của tính đối xứng trái-phải của Tự nhiên. Nhờ Lý và Dương và những khám phá thực nghiệm lấy cảm hứng từ họ giờ đây chúng ta biết rằng ý nghĩ này là một sai lầm” (Most of us were inclined to regard the symmetry of elementary particles with respect to right and left as a necessary consequence of the general principle of right-left symmetry of Nature. Thanks to Lee and Yang and the experimental discoveries inspired by them we now know that this was a mistake)[5].
Nhận định về khám phá này, Bách khoa toàn thư Britannica viết:
“Công trình nghiên cứu của họ đã chứng minh rằng tính chẵn lẻ ─ sự đối xứng giữa các hiện tượng vật lý xảy ra trong các hệ tọa độ thuận tay trái và thuận tay phải ─ bị vi phạm khi các hạt cơ bản phân rã. Cho đến trước khi có khám phá này các nhà vật lí vẫn cho rằng tính đối xứng chẵn lẻ là một định luật phổ quát” (Their work demonstrated that parity—the symmetry between physical phenomena occurring in right-handed and left-handed coordinate systems—is violated when elementary particles decay. Up until this discovery physicists had assumed that parity symmetry was a universal law)[6].
Những nghiên cứu khác trong vật lý lượng tử và thiên văn học cũng cho thấy tính bất đối xứng của vũ trụ còn đặc biệt thể hiện rõ trong tính bất đối xứng giữa vật chất và phản vật chất. Về vấn đề này, một bài báo của CERN, Trung tâm Nghiên cứu Hạt nhân Âu châu, nhận định:
“Big Bang nên đã tạo ra một lượng vật chất và phản vật chất tương đương trong vũ trụ sơ khai. Nhưng ngày nay, mọi thứ chúng ta nhìn thấy từ những sinh vật nhỏ nhất trên trái đất đến những ngôi sao lớn nhất được tạo ra hầu như hoàn toàn bởi vật chất. Trong khi đó, không tìm thấy nhiều phản vật chất. Có một điều gì đó đã xảy ra để phá vỡ sự cân bằng. Một trong những thách thức lớn nhất của vật lý là tìm ra điều đã xảy ra với phản vật chất, hoặc tại sao chúng ta nhìn thấy sự bất đối xứng giữa vật chất và phản vật chất” (The Big Bang should have created equal amounts of matter and antimatter in the early universe. But today, everything we see from the smallest life forms on Earth to the largest stellar objects is made almost entirely of matter. Comparatively, there is not much antimatter to be found. Something must have happened to tip the balance. One of the greatest challenges in physics is to figure out what happened to the antimatter, or why we see an asymmetry between matter and antimatter)[7].
3/ Phản vật chất biến đi đâu?
Ngày 10/08/2000, Trung Tâm Nghiên Cứu Hạt Nhân Âu Châu CERN thông báo có thể trong năm này họ sẽ trả lời được một câu hỏi thách đố trong vật lý các hạt cơ bản và vũ trụ học: “Toàn bộ phản vật chất đã biến đi đâu?”.
Phản vật chất là gì? Đó là vật chất bao gồm các phản hạt. Năm 1930, bằng tính toán lý thuyết, Paul Dirac tiên đoán bất kỳ một hạt cơ bản nào cũng có một phản hạt tương ứng tạo thành một cặp đôi cùng khối lượng, cùng lượng điện tích nhưng trái dấu. Hạt và phản hạt tiếp xúc với nhau sẽ huỷ lẫn nhau và giải phóng năng lượng. Hai năm sau, bằng thực nghiệm, Carl Anderson đã khám phá ra hạt positron-phản hạt của electron, xác nhận tiên đoán của Dirac hoàn toàn đúng đắn. Điều này phù hợp với nguyên lý đối xứng của tự nhiên. Tuy nhiên vũ trụ ngày nay có vẻ như bất đối xứng: Trong khi vật chất tràn ngập khắp nơi thì phản vật chất rất hiếm thấy. Đến nay người ta cũng chỉ mới thấy phản vật chất xuất hiện trong các va chạm của tia vũ trụ và trong các máy gia tốc hạt cơ bản. Các nhà khoa học gặp khó khăn lớn trong việc chứng minh sự tồn tại rõ ràng của thế giới phản vật chất như thế giới vật chất thông thường ta thấy hàng ngày. Có nhiều nhà khoa học nghĩ rằng phản vật chất không có trên trái đất mà chỉ tồn tại ở những nơi xa xôi trong vũ trụ. Để giải thích tính bất đối xứng của vũ trụ hiện tại, các nhà vũ trụ học lý luận rằng vũ trụ nguyên khai là đối xứng, vụ nổ Big Bang cách đây 15 tỷ năm đã tạo ra một số lượng vật chất và phản vật chất bằng nhau. Nhưng ngay sau đó, phản vật chất đã bị biến mất trong cái biển năng lượng khủng khiếp do vụ nổ lớn tạo ra trước khi “thùng cháo” gồm các hạt quark và gluon nguội dần đi và đông cứng lại thành proton và neutron như ta thấy ngày nay. Lý thuyết này đã giải thích được rất nhiều hiện tượng vũ trụ, phù hợp với các lý thuyết cơ bản của vật lý, nên được đa số các nhà khoa học công nhận. Tuy nhiên nó vấp phải một chướng ngại lớn: Phản vật chất ấy biến đi đâu?
Trong nhiều năm qua người ta đã cố gắng tìm câu trả lời, nhưng chưa bao giờ đạt được kết quả, bởi vì các nhà khoa học chưa có cách nào kiểm soát được các phản hạt trong một trạng thái tương đối ổn định để nghiên cứu chúng. Lần này CERN hy vọng sẽ làm được điều đó nhờ sự hỗ trợ của một chiếc máy mệnh danh là “nhà máy sản xuất phản vật chất” đầu tiên trên thế giới. Đó là một cái hộp khổng lồ bằng bêtông hình tròn, chu vi 188 m, bên trong được đặt một vòng nam châm cực lớn, được chế tạo đặc biệt để bẫy các hạt phản proton bằng cách làm chậm tốc độ của chúng xuống tới mức bằng 1/10 tốc độ ánh sáng, thậm chí đến chừng nào chúng không chuyển động nữa. Một khi đã bẫy được phản proton rồi, người ta sẽ tung positron (phản electron) vào đó, nhằm tạo ra phản hydrogen. Việc tìm kiếm phản hydrogen rất cần thiết đối với việc nghiên cứu sự hình thành của vũ trụ, vì hydrogen và phản hydrogen là những nguyên tố có cấu trúc nguyên tử đơn giản nhất (1 nguyên tử hydrogen = 1 proton + 1 electron, 1 nguyên tử phản hydrogen = 1 phản proton + 1 phản electron) do đó chúng phải là những nguyên tố xuất hiện sớm nhất. Năm 1966, lần đầu tiên trên thế giới CERN đã tạo ra được 9 nguyên tử phản hydrogen, nhưng chỉ kịp nhìn thấy chúng biến mất ngay tức khắc khi chúng tiếp xúc với vật chất. Mục tiêu của CERN lần này là giữ được chúng lại để nghiên cứu. Chiếc máy làm chậm phản hạt được thiết kế nhằm mục tiêu ấy. Đó là chiếc máy duy nhất trên thế giới hiện nay, trị giá 11,5 triệu dollards, sắp được đưa vào sử dụng. Đây là một bằng chứng tuyệt vời để chứng minh rằng tiến bộ của công nghệ là điều kiện thiết yếu đối với sự phát triển của khoa học cơ bản. Phát ngôn viên của CERN, Neil Calder nói: “Đây là lần đầu tiên chúng tôi có thể nghiên cứu và quan sát hành vi của phản hydrogen với một mức độ chính xác cực kỳ lớn bởi vì chúng tôi đã có công nghệ giữ phản hydrogen lại tại chỗ. Đây là một bước đột phá”.
4/ Tại sao vũ trụ bất đối xứng?
Trong một công trình vừa được công bố trên tạp chí Physical Review Letters ngày 06/07/2001, các nhà vật lý quốc tế làm việc tại Trung tâm máy gia tốc của Đại học Stanford, California, Mỹ, tuyên bố họ đã phát hiện thấy sự khác biệt về tốc độ phân hủy của loại hạt cơ bản mang tên “B meson” so với tốc độ phân huỷ của phản hạt của nó (phản-B meson). Thắng lợi này có ý nghĩa quyết định trong việc tìm lời giải cho một trong những bài toán lớn nhất của khoa học trong suốt 37 năm qua: “Tại sao vũ trụ bất đối xứng, trong khi vật chất có mặt ở khắp mọi nơi thì phản vật chất lại cực kỳ hiếm thấy ?”.
Vật chất trong vũ trụ được cấu tạo bởi hạt cơ bản, phản vật chất cấu tạo bởi phản hạt. Do đó về lý thuyết, vũ trụ phải đối xứng, bởi vì ứng với một hạt cơ bản bất kỳ luôn tồn tại một phản hạn tương ứng có cùng những đặc tính động lực học như khối lượng, spin, tốc độ phân huỷ, và có cùng lượng điện tích nhưng trái dấu (nếu hạt không tích điện thì có moment từ trái dấu). Nhưng vũ trụ lại thách thức khoa học bằng cách để cho vật chất tồn tại gần như đơn độc, trong khi phản vật chất chỉ xuất hiện vô cùng hiếm hoi trong các máy gia tốc, trong các va chạm của tia vũ trụ, hoặc một khối lượng phản vật chất lớn nhất mới được phát hiện gần đây cũng chỉ là một đám mây trong giải ngân hà gần trái đất nhất. Một lý thuyết vũ trụ học đồ sộ như Lý thuyết Big Bang cũng không giải thích được tại sao phản vật chất biến mất và biến đi đâu, mặc dù cho rằng vũ trụ sau vụ nổ lớn chứa cùng một lượng vật chất và phản vật chất như nhau.
Tuy nhiên một sự kiện bất ngờ đã xẩy ra vào năm 1964 khi James Cronin và Val Fitch thuộc Viện nghiên cứu quốc gia Brookhaven tại New York khám phá ra sự bất đối xứng của cặp K meson và phản K meson (nhờ đó Cronin và Fitch đã được trao giải Nobel vật lý năm 1980). Năm 1967, nhà khoa học nổi tiếng người Nga Andrey Sakharov lần đầu tiên nêu lên giả thuyết cho rằng chính hiện tuợng vi phạm tính đối xứng của cặp hạt–phản hạt, gọi tắt là hiện tượng CPV (charge-parity violation), có thể chính là nguyên nhân dẫn đến tình trạng bất đối xứng của vũ trụ. Lý thuyết của Sakharov sẽ trở nên hoàn toàn đáng tin cậy nếu hiện tượng CPV là hiện tượng phổ biến đối với các cặp hạt–phản hạt. Nhưng suốt từ đó đến nay người ta không tìm thấy thêm một cặp phi đối xứng nào khác, ngoài trường hợp K meson, đến nỗi một số nhà vật lý lập luận rằng K meson là trường hợp đặc biệt mang tính ngoại lệ. Trong khi đó 600 nhà khoa học bao gồm Mỹ, Nga, Nhật, Canada, Anh, Pháp, Ý, Trung Quốc tại Trung tâm máy gia tốc Stanford trong vài chục năm trời vẫn nỗ lực theo đuổi một mục tiêu: Chứng minh hiện tượng vi phạm tính đối xứng có thể xẩy ra với một cặp hạt–phản hạt khác. Đối tượng của họ là hạt B meson, một loại hạt nặng gấp 10 lần K meson và chỉ tồn tại trong 1 phần nghìn tỷ giây. Một chiến lược tinh vi bậc nhất về công nghệ toán lý đã được triển khai và áp dụng: Một máy dò tìm nặng 1200 tấn mang tên BABAR được sử dụng để ghi lại sự khác biệt vô cùng tinh vi giữa tốc độ phân huỷ của B meson so với tốc độ phân hủy của phản B meson. Từ các kết qủa đo lường này, các nhà khoa học đã tính ra một thông số gọi là sin2 biểu thị mức độ bất đối xứng. Thông số này biến thiên từ -1 đến +1. Nếu thông số đó bằng 0 thì có nghĩa là không có sự khác biệt. Nếu thông số khác 0 thì đó là bằng chứng rõ ràng của sự khác biệt. Thông số càng lớn (về tuyệt đối) thì có nghĩa là khác biệt càng lớn. Kết quả giá trị thông số do BABAR cung cấp là 0,59 (với sai số là 0.14), phù hợp với tiên đoán của Mô Hình Tiêu Chuẩn của vật lý hạt cơ bản, làm cơ sở cho một kết kuận mang tính cách mạng trong lý thuyết các hạt cơ bản: Hạt và phản hạt tương ứng không hoàn toàn đối xứng như từ trước đến nay vẫn tưởng.
Sau B meson, ngay từ bây giờ các nhà vật lý đã nghĩ đến neutrino, một loại hạt cơ bản vô cùng quan trọng trong sự hình thành vũ trụ. Bài toán kiểm chứng tính phi đối xứng của cặp neutrino–phản neutrino sẽ được triển khai trong tương lai sắp tới và sẽ tiếp tục góp phần trả lời bài toán tại sao vũ trụ phi đối xứng. Tuy nhiên không cần phải đợi đến lúc ấy, mà ngay sau thành công của thí nghiệm B meson, các nhà khoa học đã có dữ liệu chủ yếu để tin rằng Sakharov đúng, bởi vì từ dữ liệu này họ bắt đầu có thể tìm hiểu vì sao, cơ chế nào gây ra sự khác biệt giữa hạt và phản hạt, có nghĩa là có thể tìm thấy một cơ chế chung dẫn đến tính bất đối xứng của vũ trụ. “Sau 37 năm tìm kiếm thêm những mẫu mực của hiện tượng vi phạm tính đối xứng của cặp hạt – phản hạt, nay các nhà vật lý đã biết rõ rằng có ít nhất 2 loại hạt cơ bản biểu lộ hiện tượng kỳ quặc đó, và chúng được coi là chịu trách nhiệm trong sự hiện diện lấn át của vật chất (so với phản vật chất) trong vũ trụ. Chúng tôi đã sẵn sàng cho những khám phá tiếp theo mở ra những phương hướng mới cho vật lý hạt cơ bản”, Stewart Smith, giáo sư Đại học Princeton kiêm phát ngôn viên của chương trình nghiên cứu B meson, tuyên bố.
5/ Định luật sự sống bất đối xứng chỉ ra rằng Thuyết phi tạo sinh là bất khả thi
Thật nực cười khi có một số “nhà” khoa học chê các tôn giáo là chỉ biết nhắm mắt mà tin vào những điều không đáng tin, nhưng chính họ lại nhắm mắt mà tin vào những điều còn huyễn hoặc đến mức hoang tưởng, điển hình là “Thuyết phi tạo sinh” (Abiogenesis) ─ lý thuyết giải thích nguồn gốc sự sống của Thuyết tiến hóa tin rằng sự sống có thể ra đời ngẫu nhiên từ vật chất không sống.
Hiện nay các nhà tiến hóa sáng tác ra không chỉ một, mà một loạt các lý thuyết con của Thuyết phi tạo sinh: từ “Cái ao nhỏ ấm áp” (A warm little pond) do Darwin tưởng tượng từ thế kỷ 19 đến “nồi soup nguyên thủy” (primordial soup), hoặc “nồi soup tiền sinh thái” (prebiotic soup) do hậu bối của Darwin sáng chế, và rất nhiều biến tướng khác không thể liệt kê hết ra đây, trong đó có những “lý thuyết” có tên gọi rất kêu, có vẻ khoa học hàn lâm làm kinh hãi những người yếu bóng vía, như “Giả thuyết RNA” (RNA hypothesis), rồi “Tiến hóa hóa học” (Chemical Evolution), “Tiến hóa vũ trụ” (Cosmic Evolution)… Tất cả những lý thuyết con này chỉ khác nhau về khung cảnh sự sống xuất hiện, nhưng đều thấm nhuần tư tưởng cốt lõi là sự sống ra đời một cách tình cờ từ vật chất không sống.
Những lý thuyết này đã tiêu rất nhiều tiền của xã hội những chỉ sản xuất ra một thứ độc nhất, đó là giả thuyết. Có NHIỀU cơ sở khoa học để bác bỏ “Thuyết phi tạo sinh”, chẳng hạn Định lý Gödel bác bỏ Thuyết phi tạo sinh, Toán học xác suất bác bỏ Thuyết phi tạo sinh, Lý thuyết thông tin bác bỏ Thuyết phi tạo sinh,… Nhưng câu chuyện hôm nay chỉ đề cập đến một sự thật, đó là: Định luật sự sống bất đối xứng bác bỏ Thuyết phi tạo sinh.
Nếu Thuyết phi tạo sinh muốn chứng minh sự sống có thể ra đời ngẫu nhiên từ vật chất không sống thì bắt buộc họ phải chỉ ra một thí dụ thực tế của sự kiện đó:
- Hoặc một thực tế đã hoặc đang xảy ra trong tự nhiên
- Hoặc một thực tế xảy ra trong phòng thí nghiệm.
Các nhà tiến hóa biết chắc chắn họ không thể tìm được thí dụ thực tế trong tự nhiên nên họ đã lao vào làm thí nghiệm chế tạo ra sự sống.
Hình bên: Stanley Miller đang làm thí nghiệm
“Thành tựu” duy nhất và điển hình nhất của họ về việc này là thí nghiệm Urey-Miller năm 1953, một thí nghiệm từng một thời được quảng cáo om sòm như một thành tựu vĩ đại của khoa học về nguồn gốc sự sống của Thuyết tiến hóa. Nhưng sau một thời gian những quảng cáo đó chìm nghỉm trong yên lặng, không ai còn khua chiêng đánh trống quảng cáo nó bằng những lời ăn to nói lớn nữa, bởi thực chất họ đã biết là không hề có sự sống nào ra đời ở thí nghiệm đó, vì tất cả các acid amin do Stanley Miller chế tạo ra đều không phải là acid amin cần cho sự sống, vì tất cả đều là những “racemic acid” ─ những acid amin đối xứng phải-trái theo tỷ lệ 50-50, tức là không tuân thủ tính bất đối xứng của sự sống!
Tiến sĩ hóa học J. H. John Peet, trong bài báo “The Miller-Urey experiment” (Thí nghiệm Miller-Urey) trên trang mạng “Truth in Science” (Sự thật trong khoa học), cho chúng ta biết sự thật về thí nghiệm này như sau[8]:
“Charles Darwin nhận ra rằng vấn đề căn bản của thuyết tiến hóa của ông là tạo ra chính sự sống… Năm 1953 là một cột mốc cho các nhà khoa học nghiên cứu tìm ra một lời giải thích của thuyết tiến hóa về sự xuất hiện của sự sống. Stanley Miller thông báo ông đã tiến hành một thí nghiệm trong đó đã nhân rộng các điều kiện ban đầu trên trái đất và đã tạo ra những chất hoá học cần thiết cho sự sống bắt đầu. Một số người đã đưa ra những tuyên bố ngông cuồng, thậm chí nói rằng Miller đã tổng hợp được chính sự sống! Hơn năm mươi năm đã trôi qua và nay chúng ta có thể có một đánh giá khoa học và tỉnh táo về thí nghiệm đó và những thí nghiệm khác tương tự”.
Sau đó, TS Peet nhấn mạnh rằng thí nghiệm Miller đã tạo ra “những dạng acid amin không đúng” (Wrong forms of amino acid). Ông viết:
“Nhưng có một vấn đề cơ bản hơn với kịch bản này mà có thể dễ dàng bị bỏ qua… Trong tự nhiên, chúng ta chỉ có các acid amin thuận tay trái … Thí nghiệm của Miller tạo ra một hỗn hợp của cả hai dạng (trái-phải) nhưng tự nhiên chỉ đòi hỏi dạng tay trái”.
Ngay cả một trang mạng nổi tiếng ủng hộ Thuyết tiến hóa là Wikipedia, mặc dù vẫn cố gắng tô son trát phấn cho thí nghiệm Miller là một thành tựu có ý nghĩa, nhưng rốt cuộc vẫn phải thừa nhận một sự thật đáng buồn cho các nhà tiến hóa rằng:
“Nhưng các thí nghiệm tiền sinh thái tiếp tục tạo ra các hỗn hợp racemic của các hợp chất từ đơn giản đến phức tạp dưới những điều kiện thay đổi”.
Xin nhắc lại hỗn hợp racemic là những hỗn hợp bao gồm cả phân tử bàn tay trái lẫn phân tử bàn tay phải với tỷ lệ cân bằng 50-50, tức là không thỏa mãn Định luật sự sống bất đối xứng, và do đó không phải là sự sống.
Tóm lại, thí nghiệm Urey-Miller nói riêng và mọi thí nghiệm của Thuyết phi tạo sinh nói chung đều không hề tạo ra sự sống. Nếu ai đó dám tuyên bố đã tạo ra phân tử chỉ thuận bàn tay trái là nói dối.
Khoảng 40 năm sau thí nghiệm của mình, Stanley Miller đã có lần thú nhận trên tạp chí Scientific American, một tạp chí cũng ủng hộ Thuyết tiến hóa, rằng “Tôi và nhiều đồng nghiệp khác thấy rằng thực ra việc chứng minh nguồn gốc sự sống khó hơn rất nhiều so với ta tưởng”. Đó là một sự thức tỉnh, nhưng sự thức tỉnh này không đủ để ông thấy sự thật. Sự thật là Thuyết phi tạo sinh chỉ là một lý thuyết không tưởng.
Phải có một nguyên nhân xuất phát từ vũ trụ làm cho phân tử của sự sống chỉ thuận tay trái. Con người không thể tạo ra nguyên nhân đó, do đó sẽ không bao giờ có thể tạo ra sự sống. Thuyết phi tạo sinh là bất khả thi!
6/ Kết luận
Hình bên: Tranh biếm họa, “Abiogenesis là một lời nói dối vĩ đại”.
Các nhà tiến hóa không thích quy luật sự sống bất đối xứng một chút nào, vì họ biết quy luật này sẽ hủy hoại thuyết tiến hóa. Họ không dám gọi quy luật này là một định luật, đó là một thái độ phi khoa học, giống như con đà điểu rúc đầu xuống cát để khỏi phải nhìn thấy sự thật. Thái độ này không chỉ biểu lộ ở những nhà tiến hóa không tên tuổi, mà biểu lộ ngay cả ở những nhà tiến hóa lớn, chẳng hạn như Wikipedia.
Thực ra gọi tính bất đối xứng của vũ trụ và của sự sống là “định luật”, hay “quy luật”, hay “tính chất”, hay “đặc trưng”, hay “dấu hiệu”, hay “nguyên lý”… tất cả đều đúng. Nhưng dù gọi thế nào thì điều quan trọng là phải nhận thức được rằng:
- Bản chất vũ trụ là bất đối xứng. Nếu không thừa nhận điều này thì có nghĩa là không đủ tri thức khoa học.
- Bản chất sự sống là bất đối xứng. Nếu không thừa nhận điều này thì có nghĩa là không hiểu gì về sự sống.
- Về logic, tính bất đối xứng của vũ trụ mang tính phổ quát trong toàn vũ trụ, và do đó nó phải có tác động đến sự sống theo một cách nào đó mà khoa học chưa biết và có thể không bao giờ biết. Điều này cho thấy Louis Pasteur là một nhà tư tưởng vĩ đại, một nhà tiên tri thiên tài!
- Về logic, tính bất đối xứng của sự sống phải có nguyên nhân. Nguyên nhân ấy ắt phải thuộc về vũ trụ. Chừng nào con người chưa biết nguyên nhân ấy thì không thể giải thích nguồn gốc sự sống và không thể chế tạo ra sự sống. Hệ quả này đặc biệt có ý nghĩa với các nhà tiến hóa.
Với những gì chúng ta đã biết về tính bất đối xứng của vũ trụ và của sự sống, có thể kết luận:
- Khám phá của Louis Pasteur về bản chất bất đối xứng của sự sống là một khám phá vĩ đại.
- Tiên đoán của Louis Pasteur về bản chất bất đối xứng của vũ trụ là một tiên tri thiên tài. Tiên tri ấy không dựa trên cảm tính, mà dựa trên hiện thực do chính Pasteur khám phá, đó là bản chất bất đối xứng của sự sống.
- Nguyên nhân vũ trụ làm cho sự sống bất đối xứng là một bí ẩn vĩ đại của tự nhiên, để lộ cho chúng ta thấy rõ vai trò của của Nhà Thiết kế vũ trụ. Tính bất đối xứng của vũ trụ và của sự sống là một biểu lộ rõ rệt của Nhà thiết kế vũ trụ.
- Thuyết tiến hóa là một giả thuyết có rất nhiều lỗ hổng. Một trong những lỗ hổng lớn nhất của nó là không biết gì về bản chất bất đối xứng của sự sống. Lỗ hổng này sẽ vĩnh viễn hủy hoại thuyết tiến hóa.
PVHg, Sydney 28/01/2018
[1] Wikiquote, Louis Pasteur https://en.wikiquote.org/wiki/Louis_Pasteur
[2] The life and works of Louis Pasteur, M. Schwartz, Institut Pasteur, Paris, France, Journal of Applied Microbiology 2001, 91, 597±601 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1046/j.1365-2672.2001.01495.x/pdf
[3] https://www.pasteur.fr/fr/institut-pasteur/notre-histoire/premiere-epoque-1847-1862-0
[4] https://prezi.com/_1j8gdx48jqs/louis-pasteur/
[5] https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1957/press.html
[6] https://kids.britannica.com/students/article/Chen-Ning-Yang/277830
[7] The matter-antimatter asymmetry problem https://home.cern/topics/antimatter/matter-antimatter-asymmetry-problem
[8] http://www.truthinscience.org.uk/content.cfm?id=3161
Link: https://viethungpham.com/2018/01/29/the-universe-is-asymmetric-vu-tru-la-bat-doi-xung/