Giải quyết 9 bí ẩn lớn nhất của khoa học trong thế kỷ 21

Cuộc sống vốn đầy rẫy những bí ẩn và các nhà khoa học đang cố gắng tìm lời giải đáp cho những bí ẩn Đấy. Bí ẩn về con người là những bí ẩn sâu thẳm nhất mà hiện nay các nhà khoa học cần phải làm rõ trong thế kỷ 21 này.

• 8 bí ẩn lớn nhất về Trái đất
• Bí ẩn của những điều vượt qua trí tuệ con người

9 bí ẩn lớn nhất của khoa học trong thế kỷ 21

1. Nguồn gốc tuổi thanh xuân

Các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu Scripps - California (Mỹ) đã khảo sát gien của một số người già ở tuổi 90. Có đến 99% trường hợp, gien vẫn làm việc hoàn hảo khi điều khiển tế bào tạo ra loại protein thích hợp. Các nhà khoa học ở ĐH Illinois, Chicago (Mỹ) cho biết, họ rất có thể đã tìm ra được câu trả lời qua việc nghiên cứu một loại gien gọi là p21. P21 hoạt động như một bộ phận hãm khẩn cấp về mặt di truyền; khi được kích hoạt, nó làm ngừng sự phát triển của các tế bào bị tổn hại do chất độc hay phóng xạ, cho chúng có thời gian phục hồi.

Igor Roninson, giáo sư về di truyền học phân tử, đã kích hoạt được gien p21 trong tế bào người và nghiên cứu cách nó tác động lên các gien khác. Những gien bị tác động này sẽ có dạng hình bột, xẹp xuống và ngừng phát triển - chúng đang già đi. Ông nói: "Việc kích hoạt gien loại này còn dẫn đến sự thay đổi tại một loạt các gien khác đã bị tác động bởi lão hoá hay các bệnh liên quan đến lão hoá".

Ngoài ra p21 còn có tác dụng kiềm chế một cách có chọn lọc hơn 40 gien được biết có liên quan đến việc tái tạo ADN và việc phân chia tế bào, theo đó làm ngừng ngay lập tức sự tăng trưởng của tế bào. Những loại gien được p21 kích thích gồm các loại liên quan đến bệnh Alzheimer, bệnh lão hoá và viêm khớp.

2. Thanh toán bệnh ung thư

Bệnh ung thư có đặc tính chung: các tế bào đang khoẻ mạnh bỗng trở nên phát triển bất thường. Các nhà khoa học đã xác định rõ: nguyên nhân không phải ở các gien mà ung thư xuất hiện chủ yếu vì hút thuốc lá, chế độ ăn uống kém khoa học, thiếu rèn luyện thể lực hay bị ảnh hưởng bởi phóng xạ, ô nhiễm cùng các hoá chất gây ung thư khác.

Ung thư vú - nỗi lo kinh hoàng của phụ nữ sẽ được tiêu diệt trong thế kỷ 21.

Một nỗ lực kiểm soát bao gồm các quy định hạn chế việc thải chất công nghiệp có thể đẩy bệnh ung thư ra khỏi danh sách những căn bệnh giết người, chuyển nó thành loại bệnh hiếm gặp. Giải pháp chính đã được xác định không phải bằng những viên thuốc, mà tốt hơn cả là những biện pháp phòng ngừa.

3. Tìm ra thuốc bất tử

Các tế bào ung thư cùng chia sẻ với nhau một đặc tính, đó là khả năng bất tử. Nếu còn được nuôi dưỡng, chúng sẽ được tiếp tục phân chia. Điều này không xảy ra đối với các tế bào khoẻ mạnh, nơi dường như đã được gắn một chiếc đồng hồ đếm ngược (được gọi là telomere) vào cuối các nhiễm sắc thể để giới hạn số lần tế bào có thể tự tái tạo. Mỗi lần tế bào tự tái tạo, một phần của telomere bị loại bỏ và đến khi nó hết sạch, tế bào sẽ ngừng việc phân chia. Với 46 nhiễm sắc thể, con người có cả thảy 92 chiếc đồng hồ đếm ngược thời gian sống của mình.

Tiến sĩ Jerry Shay tại Đại học Texas cho biết: "Thông thường, các tế bào sẽ ngừng phân chia sau khoảng 70 thế hệ. Còn những tế bào mới (đã có telomerase được kích hoạt) đã tự nhân đôi đến hơn 100 lần, trong khi chưa có dấu hiệu nào cho thấy tốc độ phân chia của chúng đang giảm dần". Mặc dù telomerase đã hoạt động khá lâu trong các tế bào bình thường, đủ thời gian cho các telomere có thể khôi phục được độ dài nguyên gốc của nó, không hề có triệu chứng những tế bào trên phát triển thành loại tế bào ung thư.

4. Cuộc sống nhân tạo

Công nghệ siêu nhỏ (nanotechnology) là một kỹ thuật sản xuất, theo đó các thiết bị nhỏ xíu được sắp xếp theo từng nguyên tử một. Điều duy nhất có thể chế tạo được những thiết bị từ những thành phần nhỏ bé đến như vậy chính là một hiện tượng được gọi là tự sắp xếp (self-assembly). Nếu bạn sắp xếp theo thứ tự chính xác được một cấu trúc cơ bản, bạn có thể "làm phát triển" các ống siêu nhỏ, hình cầu siêu nhỏ và các transistor (bóng bán dẫn) siêu nhỏ cho máy tính.

Công nghệ nano - đỉnh cao của mọi công nghệ trong tương lai

Tại ĐH Illinois, các nhà nghiên cứu đang sử dụng một loại tiền tố protein thường tìm thấy trong nhiều loại tế bào con người để tạo ra một cấu trúc tự sắp xếp. Chuyên gia Gerard Wong cho biết: "Các nang có màng là chất tiền tố này của chúng tôi luôn trong trạng thái cân bằng và không yêu cầu năng lượng để duy trì sự ổn định". Câu hỏi đặt ra là liệu chúng ta có thể đạt tới một điểm mà tại đó, các cấu trúc tự sắp xếp theo đúng nghĩa đen có thể tạo ra một cuộc sống của riêng chúng? Một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Viện công nghệ California và Đại học Tổng hợp bang Michigan đã cùng thống nhất khẳng định: câu trả lời là có! Những nhà khoa học này đã tạo ra được "các cơ thể dưới dạng số" trong máy tính. Họ phát hiện ra rằng, những "cá thể điều khiển học" này phản ứng trước những biến đổi theo cách rất giống với những cơ thể thực sự như vi khuẩn, nấm và ruồi giấm.

Chuyên gia Chris Adami tại Viện công nghệ California cho biết: "Rất có thể nghiên cứu những vấn đề cơ bản nhất về cuộc sống từ một cơ thể sống, do cơ thể sống là kết quả phức tạp của một quá trình tiến hoá sau 4 tỉ năm. Tuy nhiên, những kết quả nghiên cứu ban đầu sẽ giúp chúng ta hiểu được chút gì đó về cuộc sống".

Bước nghiên cứu đầu tiên của Adami chính là thử nghiệm quá trình tiến hoá dưới dạng sống được xây dựng dựa trên một cơ thể sống, trong trường hợp này là vi khuẩn E. coli. Ông khẳng định: "Tôi nghĩ chúng tôi đã có thể thuyết phục những nhà nghiên cứu sinh vật học rằng cuộc sống nhân tạo không còn là một giấc mơ. Nó còn giúp chúng ta giải đáp một số vấn đề cơ bản về sinh vật học".

5. Khám phá bản chất của tâm hồn

Nhờ công nghệ nano siêu nhỏ, trong tương lai chúng ta có thể tạo ra được bản sao của một con người. Nhưng bản sao đó thực sự có tâm hồn như nguyên mẫu hay không? Một câu hỏi vẫn còn bỏ ngỏ! Đây có thể là bí ẩn mà các nhà khoa học ưu tiên giải quyết trong thế kỷ này. Các chuyên gia thần kinh học và những nhà thần học của toà thánh Vatican đang tranh luận và nghiên cứu về bản chất về mặt vật chất của linh hồn. "Liệu tôn giáo có phụ thuộc vào linh hồn hay không? Khoa học có thể thừa nhận hình thức vật chất của linh hồn không?". Đó là những câu hỏi mà hai bên đặt ra.

Câu hỏi đầu tiên dành cho các nhà thần học. Còn các chuyên gia thần kinh học thì tin rằng, họ đã có một công nghệ để có thể trả lời cho câu hỏi thứ hai. Đó là một thiết bị cực nhạy có tên là máy quét X quang tính toán phát xạ positron đơn ba đầu xoay để nghiên cứu não của những người đang suy nghĩ. Nhà bác học Andrew Newberg cho biết: "Nhiều người rất bối rối trước hiện tượng cảm động nhất vừa trải qua có thể làm giảm những chức năng đặc trưng của bộ não - điều có thể đo được bằng các phương pháp chụp ảnh não tiên tiến".

Đối tượng của các cuộc nghiên cứu này là các thiền sư Tây Tạng và họ đã cho phép gắn các ống vào tĩnh mạch trên tay của họ. Khi các người này đạt đến trạng thái tập trung tư tưởng cao nhất, họ báo cho Newberg để ông truyền một chất đồng vị phóng xạ vào tĩnh mạch của họ. Trong não, những tế bào đã được kích hoạt mạnh hơn trong quá trình suy nghĩ đã tiếp nhận thêm chất đồng vị để phóng xạ mạnh hơn, giúp máy quét có thể dễ dàng ghi nhận. Cuộc nghiên cứu tương tự cũng đang được tiến hành với các nữ tu sĩ dòng thánh Francis và những tín đồ đạo Cơ đốc chính thống.

6. Nhanh hơn tốc độ ánh sáng

Vượt qua tốc độ ánh sáng là một trong những mơ ước hàng đầu của con người, nhất là khi nó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công cuộc chinh phục vũ trụ. Nhà bác học Chris Van Den Broeck (Bỉ) đã mô tả về một cuộc đua tốc độ ánh sáng bằng cách dùng một dạng không gian biến dạng đặc biệt, cho phép tạo ra các bong bóng có dung tích trong lớn - trong khi bề mặt bên ngoài cực nhỏ. Broeck đã tính toán khả năng có thể tạo ra được một bong bóng đủ lớn để chứa được một đầu phóng tên lửa vũ trụ chỉ yêu cầu có 1g nguyên liệu.

Hè 2005, tạp chí khoa học Nature cho biết, nhóm nghiên cứu của nhà bác học Lijun Wang, Viện Nghiên cứu NEC, Princeton (Mỹ) đã hướng được một xung ánh sáng đi qua bồn chứa đầy xezi với vận tốc gần 300.000km/giây. Wang khẳng định: "Thí nghiêm cho thấy, quan niệm thông thường cho rằng không có gì có thể di chuyển nhanh hơn tốc độ ánh sáng là sai lầm". Khả năng gửi tín hiệu với vận tốc nhanh hơn ánh sáng có thể giúp giải quyết hai vấn đề bí ẩn nhất: tiếp xúc với người ngoài trái đất và du hành theo thời gian.

7. Chúng ta là duy nhất

Hai phát hiện gần đây trong khoảng không vũ trụ đã làm thay đổi đột ngột những quan điểm mâu thuẫn về sự sống trong vũ trụ. Phát hiện đầu liên quan đến một đám mây bí ẩn gần trung tâm ngân hà. Phát hiện thứ hai liên quan đến các bức xạ từ pulsar (ngôi sao không nhìn thấy được bằng mắt thường mà chỉ được phát hiện qua các tín hiệu)

Các nhà thiên văn học đã phát hiện ra dạng hợp chất đường (glycolaldehyde) trong đám mây mà từ đó các ngôi sao mới đang hình thành. Điều này có nghĩa là, khả năng rất lớn cho thấy các chất hoá học tiền thân của sự sống đã được hình thành từ khá lâu trong đám mây như vậy, trước khi các hành tinh phát triển xung quanh các ngôi sao.

Các nhà khoa học mô tả hợp chất đường này là họ hàng về mặt phân tử với loại đường ăn bình thường. Nguyên nhân là do loại nguyên tử gồm 8 nguyên tử của carbon, oxy và hydro này có thể dễ dàng kết hợp với các phân tử khác để tạo thành ribose. Ribose chính là khối cơ sở của axít nucleic (ADN), một phần tử hoá học của mã di truyền tìm thấy trong tất cả cơ thể sống.

Phát hiện thứ hai liên quan tới các pulsar. Mặc dù phần lớn các pulsar đều được coi là một dạng sao neutron, việc tính toán thời gian phát năng lượng của chúng đã khiến cho các nhà vật lý học thiên thể phải ngạc nhiên. Một chuyên gia Mỹ đưa ra bằng chứng cho thấy các pulsar đã được định vị và gửi các tín hiệu theo mẫu giống như dạng một thông điệp có trí tuệ.

Việc tìm ra các phân tử tạo thành cơ sở di truyền cho cuộc sống cùng với các tín hiệu được phát đi khá trật tự đã khẳng định một luận điểm: chúng ta hoàn toàn không cô đơn trong vũ trụ.

8. Những cỗ máy thời gian sẽ xuất hiện?

Albert Einstein từ lâu đã được đánh giá là một thiên tài vượt thời đại và những giả thuyết của ông đang được con người đương đại chứng minh. Một trong số đó có liên quan đến nghịch lý về hai anh em sinh đôi. Einstein đưa ra giả thuyết nhà du hành vũ trụ tham gia một chuyến đi dài với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng, trong khi người anh em của anh ta lại ở nhà. Khi ông này trở về thì nhìn thấy người anh em của mình đã thành một ông già. Nguyên nhân của sự kiện này, theo như Einstein là do thời gian trên tàu vũ trụ trôi chậm hơn, khiến cho các nhà du hành vẫn còn trẻ.

Trong một thí nghiệm gần đây nhất có sử dụng hai chiếc đồng hồ siêu chính xác, chiếc đồng hồ đặt trên máy bay siêu âm Concorde rõ ràng đã chạy chậm hơn so với chiếc đặt trong phòng thí nghiệm. Điều này cho thấy thời gian hoàn toàn có thể co giãn. Việc nghiên cứu về những bộ máy thời gian trên lý thuyết vẫn được tiến hành với những tiến triển.

Nhà bác học Kip Thorne tại Viện công nghệ California đã đề xuất việc sử dụng các lỗ đen vũ trụ. Theo như Einstein mô tả, những lỗ đen chính là những đường hầm đưa ta vào khoảng không - thời gian. Một lỗ đen nằm giữa hai điểm có thể kết nối giữa ngày hôm nay với ngày hôm qua hay sớm hơn nữa.

Khả năng trên lý thuyết của việc du hành ngược thời gian đã đặt ra một câu hỏi thực tế: vì sao chúng ta không gặp những nhà du hành vũ trụ theo thời gian? Einstein đã giải thích: khi các thuyết tương đối không tuân theo việc du hành ngược lại thời gian, chúng sẽ giới hạn thời gian bạn có thể du hành.

9. Vật chất tối

Suốt nhiều thập kỷ qua, giới thiên văn học luôn cố gắng tìm ra vật chất tối - thứ vật chất vô hình được cho là chiếm phần lớn trong vũ trụ, chính xác là gì. Một nghiên cứu mới, sử dụng dữ liệu từ kính viễn vọng không gian Fermi của Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) rốt cuộc có thể cung cấp một vài câu trả lời.

Vị giáo sư vật lý và khoa học Harry Nelson, đến từ trường đại học California (Mỹ) đã phát hiện một loại hạt được cho là tạo thành vật chất tối, đang phát tỏa từ Mặt trời tới Trái đất.

Khám phá này củng cố giả thuyết vật chất tối đang được sản sinh trong lõi của các ngôi sao. Theo báo cáo nghiên cứu, các chuyên gia đã quan sát được một tín hiệu lạ trong Thái dương hệ. Nó được xác định là một nguồn tia X dị thường mới phát hiện trong từ trường của Trái đất.

Sau khi loại bỏ khả năng về các nguồn khác, nhóm nghiên cứu nhận định, tín hiệu là kết quả của các hạt axion đang được biến đổi thành photon khi chúng va vào từ trường. Trong đó, axion là các hạt cơ bản giả định trong nguyên tử, được tin là thành phần cấu tạo vật chất tối.

Giả thuyết về sự tồn tại của vật chất tối ra đời dựa vào các hiệu ứng hấp dẫn quan sát từ các ngôi sao và thiên hà. Vật chất tối được cho là chiếm tới khoảng 85% tổng các loại vật chất trong vũ trụ và giúp định hình cấu trúc của vũ trụ.