🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Hỗn Độn Và Hài Hòa Ebooks Nhóm Zalo Chủ biên PHẠM VĂN THIỀU VŨ CÔNG LẬP NGUYỄN VĂN LIỄN http://khoahocvakhampha.com.vn Le Chaos et L'harmonie de Trinh Xuan Thuan © Librairie Artheme Fayard 1998. Bản tiếng Việt © Nhà xuất bản Trẻ, 2013 BIỂU GHI BIÊN MỤC TRƯỚC XUẤT BẢN ĐƯỢC THỰC HIỆN BỞI THƯ VIỆN KHTH TP.HCM General Sciences Library Cataloging-in-Publication Data Trịnh Xuân Thuận, 1948- Hỗn độn và hài hòa / Trịnh Xuân Thuận ; Phạm Văn Thiều và Nguyễn Thanh Dương dịch. - T.P. Hồ Chí Minh : Trẻ, 2013. 630 tr. : 74 minh họa ; 20 cm. Nguyên bản : Le chaos et l’harmonie. 1. Sự sống. 2. Tiến hóa. 3. Khoa học -- Triết học. I. Phạm Văn Thiều. II. Nguyễn Thanh Dương. III. Ts: Le chaos et l’harmonie. 113.8 -- dc 22 T833-T53 Phạm Văn Thiều - Nguyễn Thanh Dương dịch Để tưởng nhớ cha tôi và kính tặng những ai đi tìm kiếm cái đẹp và sự hài hòa • LỜI CẢM ƠN CỦA DỊCH GIẢ Trong quá trình dịch cuốn sách này, chúng tôi đã nhận được sự giúp đỡ và khích lệ của nhiều người, đặc biệt là các ông, bà: Vũ Hoài Ân, Đặng Hữu Hưng, Vũ Khúc, Nguyễn Thị Nhiễm, Hoàng Phong, Nguyễn Chi Phương, Đỗ Quốc Sam và Nguyễn Thiện Trường. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn tất cả. —NHỮNG NGƯỜI DỊCH LỜI NÓI ĐẦU Vào cuối thế kỷ XX, thế giới quan của chúng ta đã thật sự bị đảo lộn. Quan niệm của Newton về một vũ trụ rời rạc, cơ giới và tất định đã từng thống trị tư tưởng phương Tây trong suốt 300 năm, đã bị thay thế bằng quan niệm về một thế giới tổng thể, bất định và dồi dào sức sáng tạo. Đối với Newton, vũ trụ chỉ là một cỗ máy khổng lồ được tạo thành bởi những hạt vật chất trơ ì chịu sự chi phối của những lực mù quáng. Xuất phát từ một số ít quy luật vật lý, lịch sử của một hệ thống có thể hoàn toàn được giải thích và tiên đoán, nếu người ta biết rõ đặc tính của nó tại một thời điểm nhất định. Tương lai đã nằm trong hiện tại và quá khứ; và về một phương diện nào đó, thời gian hầu như đã bị loại bỏ. Đến nỗi chúng ta phải đối mặt với một sự lưỡng phân kỳ lạ: một bên là những quy luật của Tự nhiên bất biến và vĩnh hằng, bên kia là một thế giới biến động và ngẫu nhiên; một bên là những quy luật vật lý không hề biết đến phương hướng của thời gian, còn bên kia là một thời gian nhiệt động học và tâm lý học luôn hướng về phía trước. Một tòa lâu đài không được bảo dưỡng sẽ sụp đổ thành đống hoang tàn, một bông hoa sớm muộn gì rồi cũng tàn úa và cùng với thời gian, mái tóc sẽ bạc dần. Đó là những quá trình không thể đảo ngược. Vũ trụ đã bị giam hãm trong một vòng kiềm tỏa cứng nhắc, tước đi của nó mọi sức sáng tạo và cấm đoán mọi sự đổi mới. Tất cả những cái đó đều đã được sắp đặt từ trước, không gì có thể thay đổi bất ngờ. Điều này gợi nhớ đến một câu nói bất hủ của F. Hegel: “Chẳng có gì mới trong thế giới Tự nhiên cả”. Đó là một thế giới mà ở đó quy giản luận (réductionism) chế ngự như một chúa tể. Chỉ cần tháo dỡ mọi hệ thống phức tạp thành những phần đơn giản nhất và nghiên cứu hoạt động của các phần ấy là hiểu được cái toàn bộ, bởi vì cái toàn bộ chỉ là tổng số học của các bộ phận cấu thành không hơn không kém. Có một mối quan hệ trực tiếp giữa nhân và quả. Quy mô của “quả” luôn tỷ lệ với cường độ của “nhân” và có thể được xác định từ trước. Đó là điều không thể thay đổi. Quyết định luận (determinism) gò bó và cằn cỗi, cũng như quy giản luận cứng nhắc và làm mất tính người này đã thắng thế cho đến cuối thế kỷ XIX. Các thuyết đó đã bị đẩy lùi, biến dạng và cuối cùng đã bị quét sạch bởi một quan niệm mới gây hứng khởi và tự do hơn rất nhiều trong suốt thế kỷ XX. Cái chiều kích lịch sử đã mạnh mẽ đi vào các ngành khoa học. Cái ngẫu nhiên chiếm một vị trí hoàn toàn riêng biệt trong các lĩnh vực khoa học đầy biến động như vũ trụ học, vật lý thiên văn, địa chất học, sinh học và di truyền học. Hiện thực không chỉ được xác định bởi các quy luật của Tự nhiên áp dụng cho những điều kiện ban đầu cụ thể nào đó, mà nó còn bị nhào nặn và tác động bởi hàng chuỗi những sự kiện ngẫu nhiên và có tính lịch sử. Một số tình tiết này đã làm biến đổi và đảo lộn hiện thực ở mức độ sâu xa nhất, thậm chí là nguồn gốc sự tồn tại của chính chúng ta. Chẳng hạn sự kiện cách đây 65 triệu năm, có một thiên thạch va đập vào Trái đất làm tuyệt chủng loài khủng long nhưng lại tạo thuận lợi cho sự tăng sinh các loài động 10 Hỗn độn và hài hòa vật có vú. Cú va chạm ngẫu nhiên đó là nguyên nhân dẫn đến sự xuất hiện của loài người. Cái ước mơ mà Laplace nêu ra vào thế kỷ XVIII về một trí tuệ có thể “thâu tóm trong cùng một công thức chuyển động của các thiên thể lớn nhất đến các nguyên tử nhỏ nhất”, và đối với trí tuệ đó, thì “không có gì là bất định cả...., tương lai cũng như quá khứ, đều là hiện tại dưới con mắt của trí tuệ đó” - điều mơ tưởng đó nay đã tan thành mây khói. Sự xâm nhập của chiều kích lịch sử không phải là cái duy nhất đem lại sự giải phóng cho thế giới tự nhiên. Chính những định luật vật lý giờ đây cũng đã mất đi tính cứng nhắc cố hữu của nó. Với sự ra đời của Cơ học lượng tử vào đầu thế kỷ XX, cái ngẫu nhiên và cái phóng túng đã lừng lững đi vào thế giới nội nguyên tử. Và sự chắc chắn tẻ nhạt, mang tính tất định đã bị thay thế bằng tính bất định của sự nhòe lượng tử. Quy giản luận chật hẹp và đơn giản hóa quá mức đã bị quét sạch, đồng thời hiện thực bị chia nhỏ và mang tính cục bộ giờ đây trở nên mang tính tổng thể. Thế giới vĩ mô cũng như vậy: với lý thuyết hỗn độn, tính ngẫu nhiên và tính bất định không những tràn vào đời sống hàng ngày, mà còn tràn vào thế giới các hành tinh, các vì sao và các thiên hà. Cái ngẫu nhiên tràn vào một thế giới được điều chỉnh một cách quá tỉ mỉ. Mối quan hệ nhân - quả giản đơn không còn được chấp nhận nữa. Quy mô của “quả” không phải bao giờ cũng tỷ lệ với cường độ của “nhân”. Một số hiện tượng rất nhạy cảm với những điều kiện ban đầu, nhạy cảm đến mức chỉ cần một sự thay đổi nhỏ nhặt nhất của các điều kiện này cũng có thể dẫn đến những biến đổi không thể lường trước được trong những bước tiến triển về sau, khiến cho mọi tiên đoán đều là vô ích. Henri Poincaré từ năm 1908 đã nói: “Một cái “nhân” nhỏ xíu mà ta không để ý lại quyết định một cái “quả” rất lớn không thể không nhận thấy, và lúc đó chúng ta nói Lời nói đầu  11 rằng cái “quả” đó là do ngẫu nhiên mà có”. Cách nói đó cũng chẳng khác cách nói của Laplace bao nhiêu. Rũ bỏ được sự kiềm tỏa của quyết định luận, Tự nhiên có thể mặc sức sáng tạo. Các quy luật vĩnh hằng của vật lý cung cấp cho Tự nhiên những đề tài tổng quát, từ đó nó có thể tô vẽ và ứng tác mọi điều. Các quy luật này vạch ranh giới cho địa hạt của những cái có thể, và đề xuất những tiềm năng. Và chính Tự nhiên sẽ là người thực hiện. Tự nhiên cũng là người quyết định số phận và xác định tương lai của mình. Để tạo ra độ phức tạp, Tự nhiên phải dựa vào tính không cân bằng trong chừng mực mà các cấu trúc chỉ nảy sinh từ tình trạng ngoài cân bằng. Sự đối xứng chỉ lý thú vào thời điểm nó bị phá vỡ. Chỉ có tách ra khỏi cân bằng, vật chất mới sinh ra được những cái chưa từng có. Trật tự hoàn hảo thật cằn cỗi, sự mất trật tự được kiểm soát luôn dẫn đến sáng tạo, còn hỗn độn tất định là cái luôn đem lại những điều mới mẻ. Thế giới tự nhiên luôn đổi mới, nó sáng tạo ra những hình dáng đẹp và đa dạng. Các hình dáng đó không được biểu diễn bằng những đoạn thẳng hoặc bằng những hình kỷ hà học đơn giản, nhưng bằng những đường cong phức tạp hơn mà Benoit Mandelbrot gọi là hình “fractal”. Vật chất được cấu thành theo quy luật của tổ chức và theo những nguyên lý của tính phức tạp để có được những tính chất “đột sinh”, cái mà ta không thể suy ra từ việc nghiên cứu các thành phần cấu tạo nên nó. Quy giản luận rõ ràng đã chết. Cái tự do mà Tự nhiên giành lại được đã rọi một tia sáng mới vào tính lưỡng phân cũ, giữa các quy luật vật lý vĩnh hằng và bất di bất dịch, với thế giới không vĩnh cửu, vô thường và ngẫu nhiên: Tự nhiên tồn tại trong thời gian bởi vì nó có thể đổi mới và sáng tạo theo các quy luật ở ngoài thời gian. Tôi muốn vạch ra ở đây sự phát triển của các ý tưởng dẫn đến cái thế giới quan mới mẻ này. Quyển sách được bố cục như sau: 12 Hỗn độn và hài hòa Chương I nói về chân lý và cái đẹp. Hoạt động khoa học thường bị coi là lạnh lùng và phi nhân tính, không có bất kỳ một tình cảm thẩm mỹ nào. Sự thật không phải như vậy. Chương II kể về lịch sử của Hệ Mặt trời để minh chứng rằng thực tại là cái được xác định, ở mọi cấp độ, bởi tác dụng phối hợp của cả cái tất định và cái bất định, của cái ngẫu nhiên và cái tất yếu. Khi nghiên cứu sự ra đời của Mặt trời và các hành tinh, chúng ta phát hiện ra rằng những va chạm của các thiên thạch với Trái đất không chỉ là nguyên nhân tạo ra vẻ đẹp của hoa mùa xuân và ánh sáng êm dịu của Mặt trăng, mà còn là nguyên nhân tồn tại của chính chúng ta nữa. Chương III diễn tả lý thuyết hỗn độn. Bằng các ví dụ rút ra từ vật lý thiên văn, từ khí tượng học, kinh tế học, sinh học và cả y học nữa, chúng ta có thể thấy hỗn độn đã giúp cho Tự nhiên thực hiện được các tiềm năng của nó để làm ra thực tại như thế nào. Chương IV chứng minh rằng Tự nhiên đã sử dụng các nguyên lý đối xứng tinh tế để áp đặt một sự thống nhất sâu sắc như thế nào đối với thế giới vật lý. Chẳng hạn, các nguyên lý đối xứng đã cho phép chúng ta thống nhất điện với từ, thời gian với không gian. Chúng ta cũng sẽ tới thăm các “lỗ đen”, ở đó cặp thời gian - không gian đã đạt tới trạng thái kỳ lạ nhất của nó. Trong Chương V chúng ta đi vào thế giới các nguyên tử. Chúng ta sẽ thấy rằng ngự trị tại đây là sự nhòe lượng tử, và thực tại không còn là khách quan nữa mà phụ thuộc vào người quan sát. Chúng ta cũng sẽ xem xét các nguyên lý đối xứng đã giúp chúng ta thiết lập trật tự trong sự đa dạng đáng ngạc nhiên của các hạt, và làm cho chúng ta tiến gần đến lý thuyết thống nhất các lực cơ bản của Tự nhiên như thế nào. Chúng ta sẽ mô tả lý thuyết mới nhất Lời nói đầu  13 nói rằng các hạt cơ bản chỉ là sự dao động của các “dây” cực nhỏ trong một không-thời gian mười chiều! Chương VI mô tả Tự nhiên đã thực hiện sự sáng tạo như thế nào khi mà hỗn độn và sự nhòe lượng tử đã trao cho nó tự do. Chúng ta cũng xem xét việc Tự nhiên thực hiện các tiềm năng chứa đựng trong các quy luật vật lý, để sáng tạo sự sống ra sao. Chúng ta sẽ thấy rằng sự sống trong bất kỳ trường hợp nào cũng không thể được cắt nghĩa theo cách nhìn thuần túy quy giản luận: cơ thể sống lớn hơn tổng của các nguyên tử và phân tử cấu tạo nên cơ thể đó. Ở đây chúng ta phải cần đến các nguyên lý “đột sinh” của sự tự tổ chức và tính phức tạp. Các nguyên lý này tác động theo cách tổng thể, trên quy mô toàn cục của cơ thể đó. Chương VII bàn về “tính hiệu quả đến phi lý” của con người trong việc tìm hiểu vũ trụ. Không chỉ các quy luật vật lý được điều chỉnh một cách cực kỳ chính xác để cho sự sống xuất hiện, mà nó còn cho phép xuất hiện cả ý thức nữa. Tại sao các quy luật này lại có một bản chất toán học? Phải chăng con người tìm hiểu vũ trụ để đem lại cho nó một ý nghĩa? Tác phẩm này nhằm dành cho các “chính nhân”, những người không có một hành trang kỹ thuật, nhưng tò mò muốn biết không chỉ những điều kỳ lạ mới nhất của khoa học ở thế kỷ XX mà cả những hệ quả triết học và thần học của những thành tựu đó. Trong khi viết, tôi đã cố gắng giữ cho được tính chính xác và chặt chẽ đồng thời cũng sử dụng một ngôn ngữ không quá chuyên môn. Để giải thích các khái niệm khoa học khó, tôi thường dùng đến các hình tượng. Để tạo điều kiện thuận lợi cho bạn đọc, tôi cũng đã tập hợp và in ở cuối sách những thuật ngữ chuyên môn ít thông dụng cùng với định nghĩa hoặc giải thích ngắn gọn của các thuật 14 Hỗn độn và hài hòa ngữ đó. Tôi cũng đã đưa vào trong sách nhiều hình vẽ và ảnh để minh họa cho những lập luận của mình và cũng để làm cho cuốn sách tươi tắn hơn. —TRỊNH XUÂN THUẬN Paris, tháng 4 năm 1997 Lời nói đầu  15 CHƯƠNG MỘT CHÂN LÝ VÀ CÁI ĐẸP Một người đàn ông và một người đàn bà Paris - một ngày xuân đẹp. Trong một quán cà phê, một người đàn ông ngồi thưởng thức cốc bia và đọc báo. Ở bàn bên, một người đàn bà vừa ngồi nhấm nháp tách cà phê vừa nhìn khách bộ hành qua lại. Họ không nhìn thấy nhau. Bỗng người đàn ông quay đầu lại. Ánh mắt của anh ta bắt gặp ánh mắt người đàn bà. Lập tức, một loạt các sự kiện diễn ra: ánh sáng vàng óng của Mặt trời phản chiếu từ tấm thân thon thả của người đàn bà, đi thẳng vào cặp mắt người đàn ông. Với tốc độ 300.000 km/s, 10.000 tỷ hạt ánh sáng (được gọi là photon) cứ mỗi giây lại xuyên qua đồng tử mắt của người đàn ông. Các hạt đó trước hết đi qua một bộ phận hình bầu dục gọi là thủy tinh thể, rồi xuyên qua một chất keo trong suốt trước khi đi vào võng mạc. Vũ điệu trong võng mạc Trong võng mạc, 100 triệu tế bào hình nón bắt đầu hoạt động. Một số tế bào nhận được một lượng lớn ánh sáng đến từ các mảng 18 Hỗn độn và hài hòa sáng nhất trên cơ thể người đàn bà, như làn môi ướt mọng được bôi son đỏ bóng. Những tế bào khác nhận được ít ánh sáng hơn, từ các mảng tối hơn của cơ thể người đàn bà, như đôi má được thoa lớp phấn mỏng. Các tế bào của võng mạc được cấu thành bởi vô số các phân tử. Mỗi phân tử lại bao gồm 20 nguyên tử cacbon, 28 nguyên tử hyđrô và 1 phân tử ôxy. Các phân tử đó ghi nhận ánh sáng bằng cách thực hiện một vũ điệu balê kỳ lạ. Khi võng mạc không bị ánh sáng tác động, phân tử của võng mạc sáp nhập với một protein và co lại. Nhưng khi một hạt ánh sáng đập vào, phân tử của võng mạc lại tách khỏi protein và dựng đứng lên (mỗi giây, ánh sáng phản chiếu từ người đàn bà đập vào 30 triệu tỷ phân tử trong mắt người đàn ông). Một khoảng thời gian sau, các phân tử lại co lại trong khi chờ đợi hạt ánh sáng tiếp theo đập vào. Các nơron đi vào hoạt động Tất cả các sự kiện nói trên diễn ra trong khoảng thời gian không đầy một phần nghìn giây kể từ khi ánh mắt người đàn ông bắt gặp ánh mắt người đàn bà. Tuy vậy, người đàn ông vẫn chưa cảm nhận được ngay sự hiện diện của người đàn bà, bởi vì thông tin chứa đựng trong các hạt ánh sáng chưa đi tới não anh ta. Vũ điệu của các phân tử trong võng mạc trước tiên mới chỉ làm lay động các nơron trong con mắt, rồi sau mới đến các nơron trong não. Các phân tử trên bề mặt các nơron thay đổi hình dạng khi đụng phải làn sóng của các ion natri (các hạt tích điện dương) trong dung dịch bao quanh chúng, và gây ra một dòng điện truyền lan từ nơron này đến nơron khác, từ mắt cho đến não. Trong vỏ não, mỗi nơron làm công việc tổng hợp thông tin được chuyển tải bởi hàng nghìn nơron, trước khi, đến lượt mình, các nơron này lại chuyển tải một lần nữa thông tin đã được phân tích cho hàng nghìn nơron khác. Chân lý và cái đẹp 19 Đại bộ phận trong số hàng trăm tỷ nơron của não người, được kết nối với nhau bởi các mạch hết sức phức tạp, cùng làm việc để xử lý thông tin. Các làn sóng kali và natri ngừng lại tùy thuộc chúng có bị các nơron chặn lại hay không. Các dòng điện không ngừng lưu chuyển trong các mạch nơron, khởi phát những luồng phân tử có nhiệm vụ truyền đi các tín hiệu. Các tín hiệu này lại kích thích các nơron khác; và dòng điện nổ lép bép khắp nơi. Trong vòng vài phần nghìn giây hình ảnh được tái hiện trong não người đàn ông và cuối cùng, anh ta đã nhìn thấy người phụ nữ. Anh ta nhận thấy mái tóc người đàn bà màu vàng cắt ngắn, cặp mắt to màu xanh và bộ quần áo màu nâu sẫm bó sát người, đầu hơi cúi, ra chiều tư lự. Người đàn bà quay đầu nhìn lại, bắt gặp ánh mắt người đàn ông, nàng nở một nụ cười và thốt lên một lời “chào”. Ngay tức khắc vô vàn những phân tử không khí chuyển động, sự rung động của các phân tử truyền âm thanh phát ra từ thanh quản người đàn bà, đến tai người đàn ông. Hai người ngồi cách nhau hai mét và âm thanh đến tai người nghe trong vòng 1/150 giây sau đó. Màng nhĩ (dầy 1mm) của tai người đàn ông cũng rung lên. Các rung động này được truyền qua dịch thủy trong ốc nhĩ. Sự giải mã các âm thanh được thực hiện ở đây. Một màng mỏng bắt đầu dao động hòa cùng các rung động của dịch thủy. Trong màng mỏng ấy có vô vàn những sợi nhỏ với độ dầy mỏng khác nhau giống như những dây đàn, chúng ngân lên bởi giọng nói người phụ nữ và tái tạo ra âm tiết “chào”. Cuối cùng các âm thanh chuyển qua dây thần kinh thính giác rồi chuyển đến vỏ não. Và người đàn ông nghe được tiếng “chào” của người phụ nữ. Tất cả các quá trình đó mọi người đều biết. Những tiến bộ của môn sinh học - não càng ngày càng làm sáng tỏ thêm những điều huyền bí của bộ não con người. Song còn có những điều mà con 20 Hỗn độn và hài hòa người chưa hiểu hết. Đó là quá trình làm nẩy sinh ý nghĩ, chợt lóe lên trong đầu người đàn ông như một tia chớp: “Cô ta mới đẹp làm sao!”. Thiên nhiên rất đẹp Cái đẹp là gì? Chúng ta chưa có một ý niệm nào về cách thức mà bộ não của chúng ta nhận biết cái đẹp của tạo hóa. Chẳng những thế, chúng ta còn ít có khả năng hơn khi nói đến cái đẹp bằng từ ngữ thật chính xác. Và vì thế cũng thật là mạo hiểm khi nói đến cái đẹp trong lĩnh vực khoa học. Nhưng đó lại chính là điều tôi muốn nói ở đây. Người ta thường coi hoạt động khoa học là một công việc thuần túy lý tính. Nó loại trừ mọi cảm xúc. Vật lý là một môn khoa học cụ thể và chính xác, ở đó mọi tình cảm thẩm mỹ đều bị loại trừ. Những phán xét về giá trị đều không có chỗ đứng. Chỉ có những sự kiện lạnh lùng và khách quan mà thôi. Tuy vậy, nhà khoa học cũng như người nghệ sĩ đều nhạy cảm với vẻ đẹp của thiên nhiên. Nhiều cuộc công du đến các đài thiên văn đã không hề làm suy giảm sự thích thú luôn luôn mới lạ của tôi khi đứng trước những thắng cảnh với một vẻ đẹp kỳ vĩ, cách rất xa ánh sáng của nền văn minh. Tôi luôn cảm thấy choáng ngợp trước cảnh tượng lộng lẫy, khô cằn mà hoành tráng của hoang mạc Arizona, nơi hiện lên sừng sững Đài thiên văn Kitt Peak; cũng như cảnh tượng không khác gì cung trăng, trơ trụi chẳng có loài cây cỏ nào trên ngọn núi lửa Mauna Kea (Hawaii) đã tắt, nơi mà những ống kính thiên văn cỡ lớn mọc lên như nấm. Tôi luôn hồi hộp khi thấy những cánh tay hình xoắn ốc của một thiên hà nào đó, ở cách xa hàng tỉ năm ánh sáng, hiện trên màn hình nối với ống kính thiên văn. Chân lý và cái đẹp 21 Nếu thiên nhiên rất đẹp thì lý gì các lý thuyết diễn tả nó lại không đẹp như thế? Nhà khoa học cũng như nhà thơ, tại sao họ lại không thể để cho các cảm xúc về cái đẹp bổ sung cho những nhận xét lý tính của mình? Các nhà bác học vĩ đại nhất đã trả lời rất rõ ràng câu hỏi này. Nhà toán học Pháp H. Poincaré (1854-1912) nói: “Nhà khoa học không nghiên cứu Tự nhiên vì mục đích vị lợi. Ông ta nghiên cứu vì tìm thấy trong công việc sự thích thú và tìm thấy sự thích thú bởi Tự nhiên rất đẹp. Nếu Tự nhiên không đẹp thì nó không đáng được nghiên cứu, và cuộc sống cũng không đáng để sống nữa”. Poincaré còn bổ sung cho định nghĩa về cái đẹp như sau: “Tôi nói đến cái đẹp thầm kín nảy sinh từ sự hài hòa giữa các bộ phận mà một trí tuệ thuần khiết có thể cảm nhận được”. Nhà vật lý người Đức Werner Heisenberg (1901-1976), một trong những cha đẻ của môn vật lý lượng tử, đã đáp lại tiếng nói từ đáy lòng của Poincarré, ông nói: “Nếu Tự nhiên dẫn dắt chúng ta đến các hình thức toán học hết sức đơn giản và đẹp đẽ - bằng từ “hình thức” tôi muốn nói đến những hệ thống nhất quán các giả thuyết, các tiền đề v.v... - mà trước đó chưa có một ai nhận thấy, thì chúng ta không thể không nghĩ rằng đó là những cái có thực, rằng chúng hé lộ khía cạnh hiện thực của Tự nhiên... Bạn chắc cũng đã cảm thấy điều đó: tính đơn giản đáng kinh ngạc và toàn bộ mối liên hệ chằng chịt mà Tự nhiên đột nhiên bày ra trước mắt chúng ta, và đối với những cái đó chúng ta chưa thật sẵn sàng”. Chính Albert Einstein (1879-1955) cũng viết ở đoạn cuối bài báo về Thuyết tương đối rộng rằng: “Tất cả những ai hiểu về lý thuyết này sẽ không thoát khỏi ma lực của nó”. “Trật tự hài hòa”, “Tính đơn giản”, “Sự nhất quán”, “Ma lực”. Đó là tất cả những gì để định nghĩa “cái đẹp” trong khoa học. 22 Hỗn độn và hài hòa Tính tương đối của cái đẹp Cái đẹp mà nhà vật lý nói đến rất khác với cái đẹp mà người nhạc sĩ cảm nhận khi nghe bản xônát của Mozart hay bản fuga của Bach, hoặc cái đẹp mà người yêu nghệ thuật tìm thấy khi đứng trước các bức họa: Những vũ nữ của Degas (1834-1917), Những quả táo của Cézanne (1839-1906) hay Hoa súng của Monet (1840-1926). Cái đẹp đó cũng không giống với cái đẹp mà người đàn ông (nói ở đầu chương) cảm nhận thấy ở người đàn bà ngồi bên kia. Vẻ đẹp của người phụ nữ tuân thủ các tiêu chí được xác định trong khung cảnh văn hóa, xã hội, tâm lý và cả sinh học nữa. Những phụ nữ mũm mĩm của Rubens (1577-1640) hoặc của Renoir (1841-1919) không phù hợp với mẫu người đẹp ngày nay. Trong những năm 60, dáng thon dài của Twiggy là khuôn mẫu cho thân thể đàn bà. Vẻ đẹp của phụ nữ phương Đông cũng khác với vẻ đẹp của phụ nữ phương Tây, cho dù các chiến dịch tuyên truyền trên báo chí cho mỹ phẩm đã tìm cách áp đặt các chuẩn mực của vẻ đẹp phương Tây trên khắp thế giới và dẫn đến những lệch lạc trong một số phụ nữ châu Á, làm cho cặp mắt của họ trở thành phóng túng hơn. Ngay trong lĩnh vực nghệ thuật cũng có các hiện tượng “theo mốt”. Van Gogh (1853-1890) đã chết trong cảnh nghèo khổ. Ông đã từng thất vọng vì không bán được các bức họa của mình. Nửa thế kỷ sau, các họa phẩm của ông đã được mua với cái giá ngàn vàng. Những cảm nhận về cái đẹp cũng rất khác nhau trong các nền văn hóa khác nhau. Những quy ước của hội họa thể hiện qua bức tranh của Hokusai (1760-1849) về núi Phú Sĩ không giống với các quy ước của Cézanne khi ông vẽ núi Saint-Victoire. Vẻ đẹp khôn tả của ngôi đền Taj Mahal (Ấn Độ) hoàn toàn khác với vẻ đẹp lộng lẫy của nhà thờ Chartres. Vì vậy, nếu ai đó muốn định nghĩa thế nào là cái đẹp thì thật táo gan. Giống như tình yêu và sự Chân lý và cái đẹp 23 căm ghét, người ta chỉ cảm nhận được nó khi mà những tình cảm ấy xâm chiếm tâm hồn, song cũng khó có thể mô tả bằng lời. Cái đẹp của các đồ vật lọt vào mắt của người nhìn thấy chúng. Vẻ đẹp ấy có thể xuất hiện ở mọi góc phố, len lỏi trong các đồ vật thường dùng của chúng ta, chỉ cần chúng ta để tâm ngắm nhìn là thấy. Một bông hoa, một cái cây hôm qua còn là một vật bình thường, bởi vì tâm trí của chúng ta bị cuốn hút vào những việc khác, nhưng hôm nay chính các vật ấy lại đột nhiên đánh thức giác quan thẩm mỹ của chúng ta; đúng như triết gia Arthur Schopenhauer (1788-1860) đã nói, chúng ta chẳng cần chú ý đến “nơi chốn, thời gian, cũng chẳng cần biết tại sao, để làm gì, khi nhìn các vật ấy. Chúng ta chỉ thuần túy và đơn giản chú ý đến bản chất tự nhiên của chúng mà thôi”. Bởi vì chúng ta không để cho “những ý tưởng trừu tượng cũng như những nguyên tắc của lý lẽ chiếm lĩnh tâm thức của mình. Thay vì những cái đó, chúng ta hướng toàn bộ trí năng vào trực giác”. Schopenhauer giải thích: “Khi người ta hoàn toàn đắm chìm trong trực giác, và trong tâm thức của người ta chỉ còn đầy ắp một vật thể tự nhiên hiện diện: cảnh vật, cây cối, tảng đá, tòa lâu đài...; vào lúc mà người ta quên đi cái bản ngã của mình, cái ý chí của mình và người ta chỉ tồn tại như một chủ thể thuần túy, như một tấm gương trong phản chiếu vật thể, cứ như vật thể chỉ tồn tại một mình, không ai nhìn thấy nó, không gì có thể phân biệt chủ thể với trực giác nữa, và rồi chủ thể và trực giác hòa nhập vào nhau thành một thực thể duy nhất, một tâm thức duy nhất hoàn toàn bị xâm chiếm và lấp đầy bởi một hình ảnh trực quan và duy nhất; và cuối cùng, khi vật thể thoát ra khỏi mọi mối liên hệ với ý chí, thì lúc đó vật thể không còn là riêng biệt với tư cách là cái cụ thể nữa, mà chỉ còn là ý tưởng, là Hình thái vĩnh cửu”. 24 Hỗn độn và hài hòa Nếu như không có những tiêu chí khách quan để đánh giá cái đẹp trong sự sáng tạo của con người, liệu chúng ta có thể hy vọng nêu ra được một tiêu chí về cái đẹp trong các công trình khoa học hay chăng? Liệu chúng ta có thể xây dựng một hệ thống mỹ học trong khoa học để đánh giá cái đẹp của Tự nhiên, của sự xếp đặt có tổ chức của nó? Có thể đưa ra một lời xác nhận, bởi vì trái ngược với vẻ đẹp của phụ nữ và của đồ vật, vẻ đẹp của một lý thuyết vật lý không phải là tương đối mà mang tính phổ quát. Vẻ đẹp đó có thể được đánh giá bởi một nhà khoa học ở bất cứ đâu, thuộc bất kỳ nền văn hóa nào. Một nhà vật lý học Việt Nam có thể ca ngợi giá trị của thuyết tương đối rộng cũng sắc sảo như một nhà vật lý người Pháp vậy. Mặc dù đã có những lời khích lệ của Schopenhauer rằng hãy gạt lý lẽ sang một bên và để mặc cho trực giác nắm bắt cái đẹp, tôi sẽ thử thực hiện cái việc khá nguy hiểm là khoanh khái niệm về cái đẹp trong một lý thuyết vật lý. Tôi sẽ không đưa ra một định nghĩa cụ thể nào vì việc làm đó chắc chắn sẽ thất bại. Tôi chỉ xin liệt kê và minh họa một danh mục những đặc tính mà một lý thuyết khoa học đẹp cần phải có. Cái đẹp trong khoa học Trước hết từ “Đẹp” ở đây không hề liên quan với cái đẹp tạo hình của dãy các phương trình được nắn nót viết ra trên trang giấy trắng. Phải thú nhận rằng tôi chỉ nhìn thấy ở đó một cái đẹp trừu tượng, cũng hệt như khi đứng trước những trang giấy đầy ắp chữ Hán do một nhà thư pháp Trung Hoa viết lên một cách tài tình. Nhà thơ và cũng là họa sĩ Henri Michaux (1899-1984) đã sử dụng một cách có ý thức vẻ đẹp tạo hình ấy của chữ Hán trong thư Chân lý và cái đẹp 25 pháp của mình. Cái đẹp ở đây cũng không liên quan với khái niệm “tao nhã” mà các nhà vật lý và toán học thường nói tới. Một chứng minh toán học hoặc một kết quả vật lý là tao nhã bởi vì chúng đã đạt được qua một số tối thiểu các bước. Một lý thuyết có thể rất đẹp mà không cần có những lời giải tao nhã. Thuyết tương đối rộng của Einstein, theo ý kiến của tất cả các chuyên gia, là một tòa lâu đài trí tuệ hài hòa nhất mà trí tuệ con người đã xây dựng nên. Lý thuyết đó không có những lời giải tao nhã, ngoại trừ những trường hợp đơn giản nhất. Mà toán học ở đây lại hết sức phức tạp. Tuy nhiên, đó là lý thuyết đẹp nhất. Một lý thuyết được gọi là đẹp bởi vì nó dường như không thể nào khác được. Đó cũng là cảm giác mà bạn nhận thấy khi nghe một bản fuga của Bach, trong đó không có nốt nhạc nào có thể thay thế được, bởi vì nếu thay thế dù chỉ một nốt thôi, sự hài hòa của bản nhạc sẽ bị phá vỡ. Hoặc khi nhìn bức họa La Joconde của Léonard de Vinci (1452-1519) thì chẳng một nhát cọ nào có thể quệt khác được, nếu không sự cân bằng của bức tranh sẽ mất đi. Đối với một lý thuyết đẹp cũng vậy. Khi đã chấp nhận các nguyên lý vật lý làm nền tảng cho lý thuyết hấp dẫn, Einstein không có sự lựa chọn nào khác. Thuyết tương đối rộng là không thể khác được. Chính ông đã viết: “Sức hấp dẫn chủ yếu của lý thuyết là ở chỗ nó đủ cho chính nó. Chỉ cần một trong số những kết luận của nó không đúng là toàn bộ lý thuyết sẽ bị vứt bỏ. Làm thay đổi nó mà không phá hủy toàn bộ cấu trúc là không thể được”. Đặc tính không thể khác được và tính tất yếu của một lý thuyết đẹp thể hiện ở chỗ, khi nó ra đời, các nhà vật lý thường rất ngạc nhiên không hiểu sao nó hiển nhiên như thế mà lại không xuất hiện sớm hơn. 26 Hỗn độn và hài hòa Đặc tính thứ hai của một lý thuyết đẹp là ở chỗ nó rất đơn giản. Đó không phải là sự đơn giản của các phương trình trong lý thuyết được đo bằng số lượng của các ký hiệu, mà là số lượng các ý tưởng làm cơ sở cho lý thuyết đó. Ví dụ, để xây dựng lý thuyết hấp dẫn của mình, Isaac Newton (1642-1727) chỉ cần ba phương trình tương ứng với ba chiều không gian, trong khi lý thuyết tương đối rộng cần đến 14 phương trình. Tuy nhiên, lý thuyết đẹp nhất là lý thuyết của Einstein, bởi vì nó dựa trên những ý tưởng cơ bản đơn giản hơn. Chúng ta sẽ còn trở lại vấn đề này. Vũ trụ Copernicus lấy Mặt trời làm trung tâm, trong đó các hành tinh cần mẫn đi theo các quỹ đạo hình elip xung quanh Mặt trời, đơn giản hơn vũ trụ lấy Trái đất làm trung tâm của Ptolemy, trong đó Trái đất là trung tâm và các hành tinh di chuyển theo đường tròn mà tâm của các đường tròn ấy lại chuyển động trên các đường tròn khác. Một lý thuyết đơn giản chỉ cần một số lượng tối thiểu các giả thuyết. Nó không bị vướng vào các thứ điểm tô vô bổ. Nó thỏa mãn tiên đề về tính đơn giản của Occam (cuối thế kỷ XIII-1349): “Tất cả những thứ không cần đều vô ích”. Sự tương hợp với cái toàn thể Đặc tính cuối cùng của một lý thuyết, và theo tôi cũng là đặc tính quan trọng nhất, là nó phải thích ứng với những đường viền quanh co của Tự nhiên và làm cho cái đẹp trùng khớp với chân lý. Thực tế, một lý thuyết vật lý không có chỗ đứng, nếu nó không hé mở cho chúng ta thấy những mối liên hệ mới trong Tự nhiên, mà ta có thể kiểm chứng được bằng những quan sát hoặc thực nghiệm trong phòng thí nghiệm, nếu nó không phơi bày trước mắt chúng ta “sự đơn giản đáng kinh ngạc và toàn bộ các mối quan hệ chằng Chân lý và cái đẹp 27 chịt của Tự nhiên”, như Warner Heisenberg đã từng nói. Một lý thuyết mà người ta không thể kiểm chứng được bằng thực nghiệm thì không còn thuộc lĩnh vực khoa học nữa mà thuộc lĩnh vực siêu hình. Những tư biện trí tuệ đều là vô bổ, chừng nào chúng không dựa vào các Hình thái của Tự nhiên. Heisenberg đã định nghĩa cái đẹp như nó đã được cảm nhận trong nền văn minh cổ đại như sau: “Cái đẹp là sự tương hợp của các bộ phận, giữa bộ phận này với bộ phận kia và với toàn thể”. Thuyết tương đối rất đẹp bởi vì nó đã kết nối và thống nhất được các khái niệm cơ bản của vật lý mà cho đến lúc đó vẫn hoàn toàn tách rời nhau: thời gian, không gian, vật chất và chuyển động. Vật chất làm cong không gian, và sự cong của không gian quy định chuyển động. Mặt trăng đi theo một quỹ đạo cong (hình elip) xung quanh Trái đất bởi vì khối lượng của Trái đất làm cong không gian bao quanh nó. Đến lượt mình, chuyển động lại kiểm soát sự hoạt động của cặp thời gian - không gian. Một hạt cơ bản chuyển động với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng sẽ thấy thời gian dài ra và không gian co lại. Sự chậm lại của thời gian - cái phép màu cải lão hoàn đồng tưởng như vô vọng - bây giờ không còn là một điều hoang tưởng nữa: các hạt được phóng hết tốc lực trong các máy gia tốc hạt, như máy gia tốc ở CERN (Trung tâm nghiên cứu hạt nhân châu Âu) đặt tại Geneve, sống lâu hơn các hạt đứng yên. Còn về sự cong của không gian do vật chất tạo ra, những quan sát cho thấy ánh sáng của các vì sao đều bị lệch hướng khi đi qua gần Mặt trời, đúng như Mặt trời đã làm cong không gian bao quanh nó. Một lý thuyết sẽ càng đẹp nếu nó phát hiện ra những mối liên hệ bất ngờ ở mỗi một bước ngoặt mới, trong quá trình các nhà nghiên cứu khám phá ngày một sâu hơn cấu trúc của nó. Thuyết tương đối rộng thỏa mãn đến độ cao nhất các chuẩn mực ấy. Lý 28 Hỗn độn và hài hòa thuyết này không ngừng làm cho chúng ta phải ngạc nhiên bởi sự phong phú không lường trước được của nó. Einstein là người đầu tiên bị bất ngờ khi ông phát hiện ra rằng các phương trình của ông đã áp đặt một vũ trụ đang vận động. Giống như một hòn đá khi ném lên, nó không thể đứng lại trong không khí, vũ trụ không thể ở trạng thái tĩnh: nó phải hoặc là giãn nở hoặc là tự co nhỏ lại. Thế nhưng những quan sát thiên văn vào thời của ông (1915) lại chỉ ra rằng vũ trụ là tĩnh. Và Einstein đã điều chỉnh các phương trình của mình để phù hợp với trạng thái tĩnh này - một hành động mà Einstein xem là “sai lầm lớn nhất trong cuộc đời ông”, khi biết nhà thiên văn học Mỹ Edwin Hubble (1889-1953) phát hiện ra sự giãn nở của vũ trụ vào năm 1929. Einstein đã không có đủ niềm tin vào vẻ đẹp và sức sống của chính các phương trình của mình. Từ đó thuyết tương đối rộng đã không ngừng phát hiện ra những kho báu đến lạ lùng. Nó đã trở thành trụ cột của lý thuyết Big-Bang. Nó đã cho phép các nhà vũ trụ học đi ngược dòng thời gian và mô tả các bước tiến hóa của vũ trụ, bắt đầu từ một vụ nổ lớn - vụ nổ đã sinh ra cả không-thời gian. Nó cũng đã thúc đẩy chúng ta nghĩ đến các vùng trong không gian có lực hấp dẫn rất mạnh và không gian cong lại tới mức ánh sáng cũng không thể thoát ra được: đó là những lỗ đen. Chưa hết. Lý thuyết này còn nói rằng có những vùng mà ở đó các thiên hà có khối lượng cực lớn làm cong không gian và làm lệch hướng đi của ánh sáng phát ra từ các thiên thể ở xa, tạo ra các ảo ảnh vũ trụ. Các nhà thiên văn gọi những thiên hà này là các “thấu kính hấp dẫn”, bởi vì giống như thủy tinh thể của mắt, chúng làm lệch hướng và hội tụ ánh sáng. Không thể khác, đơn giản và tương hợp với toàn thể - đó là những nét đặc trưng của một lý thuyết đẹp. Chính sự thích thú vẻ đẹp của sự tương hợp với cái toàn thể đã kích thích những cố gắng Chân lý và cái đẹp 29 của các nhà vật lý trong suốt hai thế kỷ qua nhằm tìm ra một lý thuyết của Vạn vật (hay Tất cả), một lý thuyết có khả năng liên kết tất cả các hiện tượng vật lý của vũ trụ và thống nhất bốn lực cơ bản của Tự nhiên thành một lực duy nhất. Nhưng trước khi đi tìm cái Chén thánh đó của vật lý, tức lý thuyết của Vạn vật, theo sự hướng dẫn của nguyên tắc cái đẹp, chúng ta cần phải làm quen với cái ngẫu nhiên. Bởi vì cái đẹp chỉ có thể trùng khớp với chân lý nếu chúng ta, với thái độ rất cẩn trọng, phân biệt được cái cơ bản với cái ngẫu nhiên. Cái đẹp sẽ không còn là người dẫn đường tốt để xây dựng lên một lý thuyết, nếu chúng ta không tính đến sự xâm nhập của các sự kiện có tính lịch sử. Thực tế, Tự nhiên bị chi phối bởi các định luật cơ bản, nhưng đồng thời nó cũng bị chi phối bởi các biến cố của Lịch sử, của những chuyện xảy ra ngẫu nhiên chẳng có ý nghĩa gì sâu sắc cả. Lịch sử của sự hình thành Hệ Mặt trời đã minh chứng cho sự can thiệp của Lịch sử vào các hiện tượng của Tự nhiên. Chính vì vậy mà chúng ta sẽ đi ngược dòng thời gian trở về 4,6 tỷ năm trước và trực tiếp chứng kiến sự ra đời của Hệ Mặt trời. Các sự kiện đó có tầm quan trọng to lớn chẳng những vì chúng dẫn đến sự ra đời của chính chúng ta, mà còn vì chúng ta có thể học được cách phân định cái cơ bản và cái ngẫu nhiên. 30 Hỗn độn và hài hòa CHƯƠNG HAI NGẪU NHIÊN VÀ TẤT YẾU: LỊCH SỬ HỆ MẶT TRỜI Mặt trời sinh ra từ cái chết của một vì sao Hệ Mặt trời (H.1) hình thành cách đây 4,6 tỷ năm trong lòng dải Ngân Hà - một trong số hàng trăm tỷ thiên hà của vũ trụ quan sát được. Ở gần mép của Ngân Hà, tại chỗ hai phần ba bán kính tính từ tâm ra, cách xa trung tâm thiên hà khoảng 300.000 năm ánh sáng, có một ngôi sao nặng đang lụi tàn. Nó không còn chất đốt để sản sinh ra năng lượng và tỏa sáng nữa. Lực hấp dẫn chiếm ưu thế và lõi của ngôi sao đang hấp hối co lại mãnh liệt. Cùng lúc đó một vụ nổ dữ dội xảy ra, phóng các lớp ngoài của ngôi sao vào không gian với tốc độ hàng nghìn km/s. Cái chết của ngôi sao nặng này vậy là đã được chúc mừng bởi sự ra đời của một ngôi sao siêu mới với độ sáng gấp hàng tỷ độ sáng của Mặt trời. Gần ngôi sao siêu mới này có một đám mây khí được tạo thành chủ yếu bởi hai nguyên tố hóa học sinh ra trong Big Bang, khoảng ba phút đầu tiên của vũ trụ: ba phần tư khối lượng của nó (cỡ 2 tỷ tỷ tỷ tấn) là khí hyđrô, 23% là hêli. Chỉ có 2% khối lượng còn lại là 32 Hỗn độn và hài hòa Trái đất Thủy tinh Mặt trời Kim tinh Hỏa tinh Vành đai tiểu hành tinh Thổ tinh Mộc tinh Thiên vương tinh Hình 1. Hệ Mặt trời. Các hành tinh thuộc Hệ Mặt trời đều thể hiện những tính quy luật mà mọi lý thuyết về sự hình thành Hệ Mặt trời đều phải tính đến. Trừ Diêm vương tinh ra, tất cả các hành tinh khác đều quay xung quanh Mặt trời theo cùng một hướng như hướng quay của Mặt trời (tức là quay từ Tây sang Đông) và tất cả đều nằm trong cùng một mặt phẳng (gọi là mặt phẳng hoàng đạo). Trừ Kim tinh và Thiên Vương tinh, tất cả các hành tinh đều quay quanh trục của chúng theo hướng từ Tây sang Đông và trừ một vài ngoại lệ, tất cả các mặt trăng đều quay quanh hành tinh của mình theo cùng chiều đó. Chuyển động quay theo chiều chung từ Tây sang Đông này là do chiều quay ban đầu của tinh vân mặt trời - tinh vân đã cho ra đời Mặt trời Các hành tinh được chia làm hai loại. Ở gần Mặt trời là bốn hành tinh “kiểu Trái đất” (Thủy tinh, Kim tinh, Trái đất và Hỏa tinh): đó là các hành tinh không nặng lắm, có vỏ đất đá tạo bởi các nguyên tố nặng, có ít hoặc không có khí quyển. Ở xa Mặt trời hơn nhiều là các hành tinh khổng lồ (Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh, Hải Vương tinh và Diêm Vương tinh): đây là các hành tinh nặng, không có bề mặt rắn, bầu khí quyển dày chủ yếu tạo bởi các nguyên tố nhẹ như hyđrô và hêli. Diêm vương tinh Hải vương tinh và các hành tinh. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 33 những nguyên tố nặng hơn hêli (nhiều nhất là cácbon, nitơ và ôxy) - những nguyên tố được sinh ra từ lò luyện hạt nhân trong lòng các ngôi sao thuộc các thế hệ trước. Và sau đó, trong cơn hấp hối bùng nổ của các ngôi sao ấy, những nguyên tố này được gieo rắc trong không gian giữa các vì sao. Bị tác động mạnh bởi sóng xung kích do ngôi sao siêu mới bên cạnh tạo ra, đám mây bắt đầu co lại dưới tác dụng của lực hấp dẫn của nó. Lõi của đám mây ngày càng trở nên dày đặc hơn. Từ một vùng lúc đầu gần như hoàn toàn là chân không (10.000 tỷ tỷ lần loãng hơn nước) độ đậm đặc tăng dần và đạt tới 2, rồi 10, rồi 100 lần độ đậm đặc của nước. Các nguyên tử phóng tới, va đập vào nhau trong một không gian ngày càng thu hẹp, làm cho khí nóng lên. Cái lạnh giá ban đầu (-263oC) được thay thế bằng cái nóng ngày càng thiêu đốt. Rồi một trăm triệu năm trôi qua kể từ khi đám mây khí co lại. Khối lượng riêng ở lõi của nó đã lớn gấp 160 lần khối lượng riêng của nước. Cái mốc nhiệt độ 10 triệu độ đã bị vượt qua. Ở lõi đám mây, các nguyên tử hyđrô và hêli va đập vào nhau rất dữ dội, giải phóng các electron, các hạt nhân hyđrô (proton) và các hạt nhân hêli. Nhiệt và mật độ cực cao đã khởi phát những phản ứng tổng hợp hạt nhân. Các proton, cứ 4 hạt một, tổng hợp thành một hạt nhân hêli. Sự tổng hợp như vậy sẽ giải phóng năng lượng dưới dạng bức xạ. Quả cầu khí sáng rực lên: ngôi sao Mặt trời ra đời. Vậy là cái chết của ngôi sao nặng đã sản sinh ra Mặt trời, ngôi sao mang lại sự sống của chúng ta. Năng lượng cung cấp lửa cho Mặt trời từ đâu mà có? Chúng ta hãy thử so sánh khối lượng của 4 proton tự do với hạt nhân hêli, như đã nói ở trên, là kết quả hợp nhất của 4 proton. Điều đáng ngạc nhiên là khối lượng của hạt nhân hêli không đúng bằng mà nhỏ hơn (khoảng 0,7%) so với khối lượng của 4 proton. Khối lượng thiếu hụt đó đã chuyển hóa thành năng lượng. Để tính lượng năng 34 Hỗn độn và hài hòa Hình 2. Sự tạo thành Hệ Mặt trời. a) Pha ban đầu của sự tạo thành tinh vân mặt trời. Các “mầm” hành tinh (planetesimal) và khí quay xung quanh khối lượng khí ở trung tâm. Dưới tác dụng của lực hấp dẫn của chính mình, khối lượng khí này co lại để tạo thành Mặt trời. b) Hệ Mặt trời còn non trẻ sau hơn 50 triệu năm. Sự kết tập của các “mầm” hành tinh ở những vùng trong của Hệ Mặt trời đã tạo nên các hành tinh kiểu Trái đất: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất và Hỏa tinh. Khí bao gồm 98% là hyđrô và hêli được nung nóng bởi năng lượng cực lớn của Mặt trời thoát ra những vùng bên ngoài tạo nên những hành tinh khổng lồ. Chính vì thế mà Thổ tinh, Mộc tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh đều là những quả cầu khí khổng lồ chứa chủ yếu là hyđrô và hêli (Diêm Vương tinh đóng một vai trò riêng: người ta nghĩ rằng nó là một tiểu hành tinh rất lớn quay ở biên của Hệ Mặt trời). Ở những vùng trong, vẫn còn nhiều cục đá (người ta gọi chúng là các “tiểu hành tinh”), thường xuyên va đập rất mạnh vào các hành tinh kiểu Trái đất vừa mới hình thành tạo ra trên bề mặt của chúng những hố hình miệng núi lửa toang hoác. Bề mặt phủ đầy những hố hình miệng núi lửa hiện nay của Thủy tinh chính là di sản của thời kỳ bắn phá dữ dội đó. c) Sự tạo thành các hành tinh kết thúc sau khoảng 100 triệu năm. Tại vùng trong ở gần Mặt trời, tất cả các mầm hành tinh đều được kết tập thành các hành tinh và sự bắn phá của chúng vào bề mặt của các hành tinh chấm dứt. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 35 lượng được giải phóng bởi Mặt trời do mỗi phản ứng nhiệt hạch gây ra, theo công thức của Einstein, ta chỉ cần đem độ hụt khối đó nhân với bình phương của tốc độ ánh sáng, bởi vì khối lượng và năng lượng tương đương với nhau. Năng lượng được tạo ra bởi sự hợp nhất 4 proton thành một hạt nhân hêli là vô cùng nhỏ. Sở dĩ Mặt trời chiếu sáng và nuôi dưỡng được hành tinh xanh của chúng ta là bởi vì có tới hàng trăm tỷ, tỷ, tỷ, tỷ (1038) phản ứng nhiệt hạch diễn ra mỗi giây trong nhân của nó. Cứ mỗi giây, lại có khoảng 400 triệu tấn hyđrô được chuyển hóa thành hêli. Sự co lại mãnh liệt của quả cầu khí rồi cuối cùng cũng phải dừng lại do sự giải phóng năng lượng của nó. Một sự cân bằng được thiết lập giữa lực đẩy của bức xạ có xu hướng làm nổ tung vì sao và sức ép của lực hấp dẫn có chiều hướng làm cho nó co lại. Mặt khác, đám mây khí (còn được gọi là tinh vân mặt trời) luôn chuyển động. Cũng giống như tất cả các tinh vân, các ngôi sao và các thiên hà, tinh vân mặt trời cũng tự quay quanh nó. Khi nó co lại, chuyển động quay này càng được tăng cường, giống như những nghệ sĩ trượt băng nghệ thuật sẽ quay nhanh hơn khi họ áp sát hai cánh tay dọc theo thân thể. Lực ly tâm do sự quay tròn tạo ra sẽ biến tinh vân mặt trời thành một hình đĩa dẹt, ở giữa đĩa ấy là khối khí mặt trời có dạng hình cầu do lực hấp dẫn nhào nặn lên (H. 2). Bụi của các sao kềnh đỏ Đến đây chúng ta đã theo dõi sự trình diễn của đám mây khí trong quá trình tạo ra Mặt trời. Song ở tiền cảnh của sân khấu còn có những diễn viên quan trọng khác nữa. Gieo rắc trong đám mây khí còn có vô vàn hạt bụi. Đây là những hạt cực nhỏ, có kích thước khoảng một phần 10 ngàn milimét, nhưng trong thế giới nguyên tử đã có thể xem là những vật thể khổng lồ. Là kết quả của 36 Hỗn độn và hài hòa sự kết hợp hàng tỷ nguyên tử silic, ôxy, magiê và sắt vốn đã được sinh ra từ các lò luyện kim trong các vì sao và bởi các sao siêu mới, đồng thời được duy trì thành những mạng cứng bởi lực điện từ, các hạt bụi này có một lõi rắn chắc được bao bọc trong một lớp băng mỏng. Thực ra, các hạt này đã được sinh ra từ trước và tại những nơi khác. Nói một cách chính xác hơn là trong các lớp bao của những ngôi sao có tên là “kềnh đỏ”. Các ngôi sao này có kích thước rất lớn, gấp khoảng trăm lần kích thước của Mặt trời, tức là có bán kính khoảng 70 triệu km. Bầu khí quyển của chúng ít nóng hơn (khoảng 3.000oC so với 6.000oC của bề mặt Mặt trời), nên nó cho phép các nguyên tố hóa học, vừa mới được tạo ra từ trong lòng ngôi sao và được đẩy ra bên ngoài bởi các cơn gió sao với tốc độ hàng trăm km/s, có thể kết hợp với nhau tạo thành các hạt bụi. Bị sóng xung kích do sao siêu mới tạo ra quét và gom lại, các hạt bụi này kết tập để sản sinh ra các hạt rắn. Đến lượt mình, các hạt rắn này phát tán trong môi trường băng giá của đám mây khí. Chúng luôn luôn hiện diện trong quá trình tinh vân mặt trời dẹt lại thành hình đĩa với bán kính dài khoảng 5 giờ ánh sáng. Trò chơi kết tụ Các nhà thờ nguy nga được xây dựng bằng sự lắp ghép những khối đá đẽo. Còn các hành tinh được hình thành từ sự kết tập những hạt bụi, mà chất gắn kết là lực điện từ và lực hấp dẫn. Các hạt bụi nằm rải rác trong đĩa khí kết dính với nhau nhờ lực hấp dẫn để tạo thành những hạt ngày càng to hơn (H. 3). Những hạt mới tạo thành có lực hấp dẫn lớn hơn, thu hút các hạt ở gần. Các hạt này dính chặt vào các hạt gốc làm cho kích thước và khối lượng của hạt gốc tăng lên. Trong khoảng vài chục năm kết tụ như thế, Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 37 các hạt nhỏ trở thành các viên sỏi lớn. Quá trình các hạt kết dính vào nhau cứ diễn ra như thế, và rồi đến lượt các viên sỏi kết dính với nhau, kích cỡ của chúng to dần, tới bằng chiếc kẹo, bằng quả trứng rồi bằng củ khoai tây trong vòng một trăm năm. Thế giới tự nhiên kiên trì theo đuổi cuộc hành trình của nó tiến tới sự phức tạp bằng cách tiếp tục chơi trò kết dính. Kích cỡ của các viên sỏi lớn (được gọi là “mầm” hành tinh hay tiểu hành tinh) cứ tăng lên mãi; chúng lớn dần, lớn hơn quả bóng đá, rồi bằng một sân vận động, một khu phố, một thành phố và rồi bằng cả nước Pháp, bằng Mặt trăng... Sự chuyển đổi về kích cỡ đi liền với sự chuyển đổi về hình dạng. Các tiểu hành tinh đều nhẹ, lực hấp dẫn của chúng yếu, chưa thể thắng nổi lực điện từ là lực làm cho các vật thể bền chắc hơn. Lực đó lại ưng sự lồi lõm gồ ghề. Chính vì vậy mà các tiểu hành tinh có kích cỡ từ viên sỏi to đến cả nước Pháp đều có bề mặt gồ ghề không đều, giống như những củ khoai. Hai vệ tinh của Hỏa tinh là Phobos và Deimos cũng có hình củ khoai như thế. Khi các tiểu hành tinh to lên bằng kích thước của Mặt trăng thì lực hấp dẫn của chúng sẽ lấn át lực điện từ. Trái với lực điện từ, lực hấp dẫn lại rất ghét sự gồ ghề, nó chỉ thích dạng hoàn hảo của hình cầu. Chính vì vậy mà các hành tinh và vệ tinh của chúng đều có dạng hình cầu cả.1 1. Xét trong cuộc sống thường nhật của chúng ta, lực điện từ luôn chiếm ưu thế. Điều đó thật may mắn cho chúng ta, bởi vì một thế giới mà lực hấp dẫn chiếm ưu thế sẽ thật là tẻ nhạt và đơn điệu: khi đó hình cầu sẽ là hình dạng duy nhất được phép tồn tại và những đường nét tinh tế của một cánh hồng, những hình khối hoàn hảo trên một bức tượng của Rodin, những đường viền đăng ten bằng thép của tháp Eiffel sẽ không hề xuất hiện giữa chúng ta. 38 Hỗn độn và hài hòa Các hạt bụi Tiểu hành tinh Tiểu hành tinh Tiểu hành tinh Hình 3. Sự tạo thành các hành tinh. a) Những hạt bụi gặp nhau và kết tập thành những viên đá rắn nhỏ nằm rải rác trong đĩa khí dẹt. b) Lực hấp dẫn tập hợp những viên đá nhỏ đó thành những thiên thạch lớn hơn mà người ta gọi là các tiểu hành tinh. c) Đến lượt các tiểu hành tinh kết hợp lại dưới tác dụng của lực hấp dẫn. d) Các hành tinh ra đời. Khi các tiểu hành tinh lớn dần lên thì quá trình tăng trưởng của chúng cuối cùng sẽ chậm lại. So với thời gian để tạo ra vật thể có kích thước bằng một quả bóng, thì Tự nhiên cần rất nhiều thời gian hơn để tạo ra các tiểu hành tinh có kích cỡ bằng một sân vận động, và nó còn cần nhiều thời gian hơn nữa để tạo ra những thiên thể bằng cả một khu phố hay một thành phố. Vì sao? Lý do thật đơn giản: các tiểu hành tinh càng to ra thì số lượng của chúng càng ít đi. Khi quần thể các viên đá sỏi có số lượng tới hàng tỷ, thì số các thiên thể lớn bằng Mặt trăng chỉ đếm được trên đầu ngón tay. Càng ít các vật thể thì càng ít xảy ra sự va chạm và kết dính, do đó mà sự tăng trưởng chậm lại. Những cuộc chạm trán đầy bất trắc Quá trình tăng trưởng về kích thước của các viên sỏi không phải không có những va vấp hoặc tan vỡ. Nó không phải Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 39 lúc nào cũng tiến triển từ nhỏ đến to. Đôi khi quá trình kết dính được dẫn dắt bởi lực hấp dẫn không đưa đến một sự kết hợp mà lại gây ra sự tan vỡ. Được phóng tới gặp nhau, thay vì gắn kết với nhau, các tiểu hành tinh lại vỡ vụn thành ngàn mảnh trong cuộc va chạm tàn phá đó. Quá trình kết dính được tích tụ cho tới phút đó bỗng chốc tan vỡ trong một cú va chạm cực kỳ mãnh liệt. Hai thiên thể lớn bằng hai sân vận động gặp nhau. Thay vì chúng hợp lại để có kích cỡ tăng gấp đôi, chúng lại bị vỡ tan thành cả triệu mảnh vụn. Cú va đập giải phóng một năng lượng bằng cả chục triệu tấn thuốc nổ TNT và bằng sức mạnh của hàng trăm quả bom nguyên tử ném xuống Hiroshima. Mọi nỗ lực làm cho một hạt bụi trở thành một hành tinh bị phá hủy trong chớp mắt. Tất cả phải làm lại từ đầu. Nguy cơ của sự phá hủy càng lớn khi các tiểu hành tinh có khối lượng càng lớn: sự đụng độ của hai xe tải hạng nặng trên xa lộ gây ra sự tan vỡ nghiêm trọng hơn nhiều so với sự đụng độ của hai chiếc xe đạp. Như vậy là cuối cùng, sự gặp nhau giữa các tiểu hành tinh, khi chúng chỉ còn rất ít, vẫn có thể dẫn đến những rủi ro rất lớn. Sự tăng trưởng cũng dần dần chậm lại. Chỉ cần một trăm năm cho một hạt bụi trở thành một quả bóng, nhưng phải mất tới cả trăm triệu năm mới hình thành được một hành tinh mới. Nhưng thiên nhiên có đầy đủ thời gian mà nó cần. Trong vòng 100 triệu năm, 8 hành tinh đã xuất hiện và quay quanh Mặt trời (xem H.2). Mặt trời quét sạch Gần Mặt trời có bốn hành tinh nhỏ được hình thành gọi là “các hành tinh vòng trong” vì chúng ở gần Mặt trời. Chúng còn được gọi là các hành tinh “kiểu Trái đất” (hay các hành tinh rắn) bởi 40 Hỗn độn và hài hòa thành phần hóa học của chúng, đó là: Thủy tinh, Kim tinh, Trái đất và Hỏa tinh. Hành tinh lớn nhất là Trái đất có đường kính khoảng 12.700 km. Kim tinh là hành tinh lớn bằng Trái đất, còn Hỏa tinh chỉ bằng một nửa, và Thủy tinh chỉ bằng một phần ba. Là những khối cầu tạo bằng đất đá, chúng có ít hoặc hầu như không có khí quyển. Trên Trái đất, không khí chứa 77% nitơ và 22% ôxy. Bầu khí quyển của Kim tinh đậm đặc gấp trăm lần khí quyển Trái đất. Nếu đổ bộ xuống hành tinh này bạn sẽ thấy một sức nặng đè lên hai vai giống như cảm giác bạn thấy khi lặn xuống độ sâu 1.000 m dưới mặt nước biển. Không khí mà bạn thở ở đây không tốt cho sức khỏe. Thành phần của nó gồm 96% là khí cacbonic và 4% là nitơ. Khí cacbonic giam hãm nhiệt của Mặt trời và tạo ra một “hiệu ứng nhà kính” rất nặng nề làm cho bề mặt của Kim tinh có nhiệt độ gấp năm lần nhiệt độ của nước sôi (500oC). Đây là số phận tương lai của Trái đất nếu chúng ta không cảnh giác mà cứ tiếp tục thải vào khí quyển ngày càng nhiều khí cacbonic thoát ra từ các ống xả xe hơi, từ các ống khói nhà máy và cứ tiếp tục chặt phá cây cối, trong khi thảm thực vật, thông qua sự quang hợp, hấp thụ khí cacbonic và làm giàu ôxy cho không khí. Ngược lại, khí quyển trên Hỏa tinh loãng hơn khí quyển Trái đất 100 lần. Nó rất nhẹ, nhẹ đến mức các vệ tinh được phóng lên từ Trái đất có thể chụp ảnh rất dễ dàng bề mặt của hành tinh hoang mạc, có mầu gỉ sắt này. Tàu thăm dò Mariner đã nhìn thấy các lòng sông bị khô hạn, có nghĩa rằng trong quá khứ nước đã từng chảy trên Hỏa tinh. Và khi đã có nước thì sự sống cũng có thể xuất hiện. Ngày nay chúng ta đều biết rằng giống người trên Hỏa tinh chỉ tồn tại trong trí tưởng tượng của tác giả các sách khoa học viễn tưởng, và hệ thống các kênh rạch tưởng như đã được đào trên bề mặt Hỏa tinh cũng chỉ là một ảo ảnh quang học do các trận bão cát tạo ra. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 41 Điều đó không có nghĩa là chúng ta loại trừ dứt khoát sự tồn tại của các vi sinh vật đơn bào trên Hỏa tinh. Vào tháng 8 năm 1996, một số nhà khoa học thông báo ầm ĩ rằng họ đã tìm thấy những vi sinh vật trong một thiên thạch từ Hỏa tinh rơi xuống Trái đất. Kết quả nghiên cứu này còn đòi hỏi phải được xác nhận. Dù sao trên Hỏa tinh con người sẽ rất khó thở, bởi vì trước hết bầu khí quyển ở đây không nhiều; sau nữa vì thành phần khí quyển ở đó giống hệt khí quyển ở Kim tinh. Còn Thủy tinh thì đã mất hết, không còn chút khí quyển nào. Có một vấn đề ngay lập tức được đặt ra: Tại sao thành phần của bầu khí quyển và đất đai (chủ yếu là silicat) trên các hành tinh nhỏ lại khác với thành phần của tinh vân mặt trời. Như chúng ta đã thấy, tinh vân này có thành phần như thành phần các vì sao và các thiên hà. Ba phần tư khối lượng của nó là hyđrô, phần còn lại là hêli cộng với một lượng nhỏ những nguyên tố nặng. Các nguyên tố như cacbon, ôxy hoặc nitơ chỉ chiếm tỷ lệ 2% của khối lượng đó mà thôi. Những cuộc điều tra cho thấy rằng Mặt trời, ngôi sao trẻ mới ra đời, chính là kẻ đã gây ra điều đó. Nhiệt lượng rất cao của Mặt trời đã đẩy hyđrô và hêli ra phía ngoài của hệ Mặt trời. Mặt trời hoạt động giống như một cái quạt gió khổng lồ thổi bạt không khí, và tại các vùng gần nó, các nguyên tố dễ bay hơi và nhẹ như hyđrô, hêli đều bị quét sạch. Có hai lý do dẫn đến sự quét sạch này. Trước hết, các hành tinh kiểu Trái đất ở gần Mặt trời phải lãnh đủ sức nóng thiêu đốt của nó. Điều này được thể hiện ở sự chuyển động mãnh liệt của các nguyên tử trong khí quyển của chúng. Mặt khác, khối lượng của một hành tinh kiểu Trái đất tương đối nhỏ và lực hấp dẫn của nó không đủ mạnh để kiềm chế sự chuyển động mãnh liệt của các nguyên tử. Và thế là chúng tự mất hút trong không gian. Chỉ còn lại các chất nặng hơn hyđrô và hêli. Các chất 42 Hỗn độn và hài hòa này không bị bốc hơi dưới độ nóng của lửa mặt trời (do đó được gọi là các chất chịu lửa) như silicat, chất tạo thành đất của Kim tinh, Trái đất, và Hỏa tinh. Trên Thủy tinh, hành tinh gần Mặt trời nhất, ngay cả silicat cũng không chịu nổi độ nóng quá cao của Mặt trời. Chúng cũng phải bốc hơi và bay đi. Thủy tinh phần lớn được tạo thành bởi các chất sắt có thể chịu được sức nóng của Mặt trời tốt hơn, nhưng toàn bộ khí quyển nguyên thủy của nó cũng bị lửa Mặt trời quét sạch. Kim tinh, Trái đất và Hỏa tinh cũng không phải là những hành tinh may mắn hơn. Cả ba cũng đều đã từng bị mất bầu khí quyển nguyên thủy. Bầu khí quyển hiện nay của chúng phải mãi sau này mới có. Nó được tạo bởi khí (trong đó có hơi nước) bị giam hãm trong các tiểu hành tinh và sau đó được giải thoát ra. Trên Trái đất hơi nước được ngưng tụ lại và trời đổ mưa như trút. Hai phần ba diện tích Trái đất là các đại dương làm cho hành tinh của chúng ta có màu xanh rất đặc biệt. Sự sống xuất hiện từ các đại dương đó và dẫn tới sự xuất hiện con người. Nếu những hành tinh kiểu Trái đất ở vòng trong đã mất 98% vật chất nguyên thủy của chúng thì trên các hành tinh khổng lồ như Mộc tinh, Thổ tinh (xem ảnh số 1 trong tập ảnh màu), Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh là những hành tinh khổng lồ ở vòng ngoài của Hệ Mặt trời, tình hình ngược hẳn lại. Chúng thu gom những khí nhẹ và dễ bay hơi do Mặt trời thổi dạt ra từ những vùng bên trong. Về mặt này, Mộc tinh là hành tinh được lợi nhiều nhất. Nó đã thu hồi được rất nhiều khí đến mức khối lượng của nó trội hơn hẳn so với tất cả các hành tinh khác. Nặng hơn Trái đất gấp 318 lần, đường kính của hành tinh này lớn gấp 11 lần đường kính Trái đất. Nếu cộng khối lượng của tất cả các hành tinh khác Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 43 cùng với các vệ tinh của chúng và của tất cả các tiểu hành tinh, các sao chổi đang hiện diện trong Hệ Mặt trời lại, thì chúng ta mới chỉ được một khối lượng bằng 40% khối lượng Mộc tinh. Xung quanh lõi đất đá của Mộc tinh có bán kính 10.000 km, đã hình thành một bầu khí quyển gồm khí hyđrô và hêli có bề dày tới 60.000km. Người ta cho rằng bầu khí quyển của Mộc tinh chỉ là khí trong khoảng 20.000 km đầu tiên mà thôi. Ở lớp dưới khí quyển, khí hyđrô đã hóa lỏng dưới áp suất rất lớn của các lớp khí ở tầng trên. Các lớp khí này đã được tàu thăm dò Galileo của NASA nghiên cứu rất chi tiết vào tháng 12-1995. Con tàu đã thả các khí cụ khoa học xuống bầu khí quyển của hành tinh khổng lồ này để đo nhiệt độ, áp suất và thành phần hóa học của nó. Song các khí cụ khoa học không làm việc được lâu. Áp suất quá lớn của các lớp khí quyển bên trên đã nghiền nát và làm cho chúng phải im tiếng trong vòng vài giờ. Song điều đó cũng đủ để con tàu Galileo gửi về Trái đất những thông tin quý giá về bầu khí quyển của Mộc tinh. Ba hành tinh khổng lồ khác là Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh cũng đều có một cái lõi bằng đá với một bầu khí quyển gồm hyđrô và hêli bao quanh. Nhiệt lượng của Mặt trời giảm rất nhiều ở các vùng cách xa trung tâm của Hệ Mặt trời. Trong khi nhiệt độ lúc giữa trưa trên Thủy tinh là 327oC, trên Hỏa tinh là 27oC, thì ở tầng cao của khí quyển Mộc tinh nhiệt độ lại rất thấp như trong kho lạnh (-123oC); trên Hải Vương tinh hoàn toàn là băng giá (-210oC). Các nguyên tử của hyđrô và hêli chuyển động không mấy náo nhiệt tại các vùng không gian băng giá ấy. Lực hấp dẫn của các hành tinh khổng lồ này dễ dàng giữ được cho chúng bầu khí quyển đồ sộ bao quanh. 44 Hỗn độn và hài hòa Cái tất yếu và cái ngẫu nhiên Chúng ta đã đi ngược dòng thời gian tới 4,6 tỷ năm trước để trực tiếp chứng kiến sự ra đời của Hệ Mặt trời. Chúng ta đã bị choáng ngợp trước sự bùng nổ sáng lòa khi một ngôi sao siêu mới ra đời và hân hoan khi thấy Mặt trời, ngôi sao của sự sống, xuất hiện. Chúng ta cũng đã thích thú theo dõi sự kết dính của các hạt bụi giữa lòng tinh vân mặt trời, đã thấy chúng lớn phổng lên nhanh chóng, từ kích cỡ một viên đá sỏi thành kích cỡ một củ khoai tây, rồi từ kích cỡ một quả bóng đá thành kích cỡ Mặt trăng... Tuy nhiên, ở giai đoạn cuối cùng cảnh tượng trở nên bất an và hết sức tàn khốc. Sự hợp nhất êm thấm ban đầu của các hạt bụi bỗng chốc trở thành những cuộc đụng độ tàn khốc của các khối đá khổng lồ lao vào nhau với vận tốc hàng chục km/s và bị vỡ nát thành những trận mưa đá vụn. Và rồi chúng ta cũng thở phào nhẹ nhõm, vì sau 100 triệu năm, cuối cùng tạo hóa cũng đã cho ra đời tám hành tinh xoay quanh Mặt trời. Chúng ta đã đi đến tận hiện trường hình thành Hệ Mặt trời để nuôi dưỡng những suy tư của chúng ta về cái tất yếu và cái ngẫu nhiên, cái tiên đoán được và cái không tiên đoán được, cái cụ thể và cái tổng quát... Cảm giác thẩm mỹ của chúng ta, những tiêu chí của chúng ta về cái đẹp sẽ là người dẫn đường tốt trong quá trình tìm kiếm các định luật của tự nhiên chỉ khi chúng ta phân biệt được cái ngẫu nhiên, đơn lẻ với cái phổ quát. Một sự kiện mang tính phổ quát nếu như nó không phụ thuộc vào không gian cũng như thời gian. Ví dụ, chúng ta cho rằng một số sự kiện đi kèm theo sự ra đời của ngôi sao Mặt trời cùng với bầu đoàn các hành tinh của nó là những sự kiện phổ quát, bởi vì chúng xảy ra nhiều lần trong suốt tiến trình 15 tỷ năm kể từ Big Bang, và không chỉ trong thiên hà Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 45 của chính chúng ta mà trong cả những thiên hà khác nữa. Sự co lại mãnh liệt của đám mây khí giữa các vì sao, sự khởi phát các phản ứng nhiệt hạch trong lõi của nó làm cho Mặt trời chiếu sáng, sự tạo thành một đĩa khí dẹt, sự kết dính thành các tiểu hành tinh, rồi thành các hành tinh: tất cả những sự kiện đó đều thể hiện tính tất yếu và phổ quát. Chúng ta cũng xem rằng những quá trình vật lý và chuỗi những sự kiện này đang và sẽ còn diễn ra trong những xó xỉnh khác của Vũ trụ bao la của chúng ta, và Hệ Mặt trời chẳng qua cũng chỉ là một trong vô vàn hệ mặt trời khác trong Vũ trụ. Chính từ đó đã thúc đẩy việc tìm kiếm những hành tinh ở ngoài Hệ Mặt trời, quay quanh những ngôi sao khác trong thiên hà chúng ta. Và các nhà thiên văn nghĩ rằng họ đã nhìn thấy một Hệ Mặt trời khác đang hình thành xung quanh một ngôi sao có tên là Bêta Pictoris ở cách xa Mặt trời chúng ta 450 nghìn tỷ km (ảnh 2 của tập ảnh màu). Ngôi sao này có một đĩa bụi và khí bao quanh. Những khí này phát ra ánh sáng trong vùng hồng ngoại. Đĩa bao quanh sao Bêta còn tương đối trẻ, nó được tạo thành chỉ khoảng vài trăm triệu năm trước, tức là tuổi của nó chỉ bằng một phần mười tuổi của Hệ Mặt trời. Đây là một bằng chứng tuyệt vời về tính chính xác của những ý tưởng của chúng ta về sự hình thành các hệ thống mặt trời trong Vũ trụ. Các hành tinh mới sẽ xuất hiện từ hình đĩa này và sẽ quay quanh sao Bêta-Pictoris, giống như tám hành tinh đang không mệt mỏi quay quanh Mặt trời trong mặt phẳng Hoàng đạo. Rất có thể trên một trong số các hành tinh đó sẽ xuất hiện sự sống và ý thức như đã từng xảy ra trên Trái đất chúng ta. Cho đến nay, các ống kính thiên văn chưa bao giờ trực tiếp phát hiện được một hành tinh nào ở ngoài Hệ Mặt trời. Đó là một công việc cực kỳ khó khăn, bởi lẽ các hành tinh đó bị che khuất bởi ánh 46 Hỗn độn và hài hòa sáng chói lòa của ngôi sao mà chúng quay quanh. Kính thiên văn Hubble trong không gian, trên nguyên tắc có thể “nhìn thấy” các hành tinh xoay quanh các ngôi sao khác, trong một bán kính vài chục năm ánh sáng. Rất có thể đến một ngày nào đó, ống kính này sẽ nhìn thấy. Tuy nhiên, trong khi chờ đợi, chúng ta đã có những bằng chứng gián tiếp cho thấy sự tồn tại của những hành tinh nặng cỡ như Mộc tinh đang quay quanh một vài ngôi sao trong dải Ngân hà. Bởi vì các hành tinh này, bằng lực hấp dẫn của mình, luôn tác động đến ngôi sao mẹ. Sự hiện diện của chúng gây ra những nhiễu động nhẹ, nhưng vẫn cảm nhận được đối với chuyển động của ngôi sao mẹ. Chỉ cần đo thật chính xác sự thay đổi vận tốc của sao mẹ, người ta có thể suy ra sự tồn tại của các hành tinh quay quanh nó. Các hình khối của Kepler Chúng ta đã thấy rất nhiều quá trình vật lý bộc lộ tính phổ quát. Nhưng sự ngẫu nhiên cũng có vai trò không thể coi thường trong quá trình tạo ra thực tại. Và nếu như chúng ta không thừa nhận yếu tố ngẫu nhiên này cũng như không tính đến sự xâm nhập của lịch sử, chúng ta chắn chắn sẽ có nguy cơ chọn nhầm đường trên hành trình tìm kiếm các quy luật của tự nhiên. Chàng thanh niên Johannes Kepler (1571-1630) đã học được kinh nghiệm xương máu ấy vào năm 1604, khi anh tìm hiểu sự xếp đặt các hành tinh trong Hệ Mặt trời. Theo Kepler, Chúa Trời là nhà hình học, và vẻ đẹp của toán học phải được thể hiện trên trời cao và trong sự sắp xếp các hành tinh. Tuy nhiên, Euclid đã chứng minh được rằng trong không gian ba chiều chỉ có thể có 5 hình khối với các mặt hoàn toàn như nhau Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 47 Hình 4. Kepler và 5 hình khối hoàn hảo của Pythagoras. Kepler cho rằng số các hành tinh và sự sắp xếp của chúng đối với Mặt trời không thể là tùy tiện được mà phải là sự thể hiện ý chí của Chúa Trời. Và bởi vì Chúa Trời là nhà hình học, nên 5 hình khối hoàn hảo của Pythagoras (hình a) phải được lồng trong các hình cầu của 6 hành tinh đã được biết ở thời đó. Kepler đã đưa ra một mô hình hình học như vậy của Hệ Mặt trời trong tác phẩm Bí mật của Vũ trụ mà ông cho xuất bản vào năm 1596 (hình b). Ngày hôm nay chúng ta biết rằng mô hình đó không đúng bởi vì thực ra Hệ Mặt trời có tới 9 hành tinh. Kepler đã đi lầm đường vì ông không nhận ra rằng số các hành tinh và khoảng cách từ chúng tới Mặt trời không phảI là những cái tất yếu mà chỉ là ngẫu nhiên mà thôi. 48 Hỗn độn và hài hòa (còn được gọi là các khối Pythagoras): khối tứ diện có 4 tam giác, khối lập phương có 6 mặt vuông, khối bát diện có 8 tam giác, khối 12 mặt có 12 ngũ giác và khối 20 mặt có 20 tam giác. Vào thời Kepler, các hành tinh Thiên Vương, Hải Vương và Diêm Vương còn chưa được phát hiện ra. Chỉ có 6 hành tinh được biết đến cùng với 5 khoảng cách giữa chúng. Đối với Kepler: 5 hình khối và 5 khoảng cách giữa các hành tinh không phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên. Sự ăn khớp như thế vừa giải thích được số lượng các hành tinh, đồng thời cũng giải thích được sự sắp xếp của chúng đối với Mặt trời. Và thế là Kepler đã xây dựng một Hệ Mặt trời trong đó 5 hình khối Pythagoras được lồng vào 6 hình cầu hành tinh theo cách sau đây: Thủy tinh - khối bát diện - Kim tinh - khối 20 mặt - Trái đất - khối 12 mặt - Hỏa tinh - khối tứ diện - Mộc tinh - khối lập phương - Thổ tinh (H. 4). Ngày nay chúng ta rất ngạc nhiên khi biết rằng một trong số những người báo trước một nền khoa học hiện đại và là người khám phá ra các định luật chi phối sự chuyển động của các hành tinh lại có thể lầm lẫn đến như vậy. Chúng ta biết rằng Hệ Mặt trời có 9 hành tinh và 8 khoảng cách giữa chúng và hoàn toàn không có quan hệ gì với 5 hình khối Pythagoras cả. Kepler đã nhầm lẫn vì ông không biết phân biệt cái ngẫu nhiên với cái tất yếu, cái tình cờ và cái cơ bản. Ông đã áp dụng sự cảm nhận của mình về cái đẹp và cái hài hòa vào các hiện tượng ngẫu nhiên. Số lượng chính xác của các hành tinh và cách sắp xếp của chúng đối với Mặt trời không phải là những dữ liệu cơ bản; mà thực ra chúng chỉ là sự thể hiện của một chuỗi các biến cố lịch sử - đó là quá trình kết dính của các hạt bụi trong lòng tinh vân mặt trời. Trong một Hệ Mặt trời khác, số lượng các hành tinh và khoảng cách giữa chúng cũng sẽ khác. Cái đẹp chỉ có thể là người dẫn đường tốt khi nó mang tính phổ quát. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 49 Vũ điệu bốn mùa Nhưng phải chăng điều đó muốn nói rằng chúng ta không cần phải để ý tới cái ngẫu nhiên trong khi giải thích thế giới? Hoàn toàn không phải như vậy, bởi vì thế giới tự nhiên sử dụng rất tuyệt vời cái ngẫu nhiên cũng như cái tất yếu để tạo ra thực tại. Để giải thích các hiện tượng tự nhiên, chúng ta vừa cần phải khám phá các quy luật chi phối cái tất yếu, vừa phải dựng lại các sự kiện ngẫu nhiên. Vũ điệu bốn mùa minh họa rất hay cho tầm quan trọng của cái ngẫu nhiên trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nó chứng tỏ một cách rõ ràng rằng các sự kiện ngẫu nhiên có thể gây những ảnh hưởng sâu sắc như thế nào đối với thực tại. Sống ở những vĩ độ của chúng ta, ai mà không cảm thấy bị choáng ngợp khi đứng trước vẻ đẹp lộng lẫy của mùa xuân, với muôn sắc hoa lá cỏ cây, cùng với những tiếng chim hót líu lo. Rồi mùa xuân đi, ngày sẽ dài ra, cái nóng nung nấu của mùa hè sẽ thay thế cho sự ấm áp dễ chịu của mùa xuân. Thế rồi hè qua, thu tới. Những vòm cây xanh ngả sang màu vàng đem lại cho chúng ta cảnh tượng ngày hội của các gam sắc vàng hung. Rồi những luồng gió lạnh giá của mùa đông sẽ đến làm trụi lá các rừng cây, và chim chóc mang theo cả những tiếng hót của chúng tới những vùng trời ấm áp hơn. Sự xuất hiện của những bông hoa mào gà sẽ lại báo hiệu mùa xuân trở về. Vũ điệu của bốn mùa xuân, hạ, thu, đông sẽ lại bắt đầu một vòng mới. Vòng quay của các mùa kéo dài đúng một năm, và cũng trong một năm Trái đất quay trọn một vòng quanh Mặt trời. Nói theo cách nói dân gian dễ hiểu: “Hai mươi tuổi đời cũng là hai mươi mùa xuân đó”. 50 Hỗn độn và hài hòa Trái đất không đứng thẳng Tại sao trên Trái đất lại có bốn mùa? Tại sao vẻ đẹp rực rỡ sắc hoa của mùa xuân lại bị thay thế bằng cái lạnh cắt da của mùa đông? Tại sao cái nóng như thiêu đốt của mùa hè khi sang thu lại trở thành ấm áp? Câu trả lời thật đơn giản: bởi vì Trái đất không đứng thẳng, nó hơi nghiêng về một bên. Cũng như tất cả các hành tinh khác, Trái đất buộc phải tuân theo hai loại chuyển động khác nhau: trong khi chuyển động xung quanh Mặt trời, nó còn chuyển động quay quanh mình nó trong một ngày. Nhờ có chuyển động thứ hai đó mà có ngày, có đêm. Trái đất quay quanh mình nó theo một cái trục tưởng tượng nối liền Bắc cực với Nam cực và kéo dài đến tận sao Bắc Cực. Nó chuyển động quanh Mặt trời trong một mặt phẳng gọi là mặt phẳng Hoàng đạo. Tất cả mọi hành tinh (trừ Diêm Vương tinh) đều quay quanh Mặt trời trong mặt phẳng đó. Mặt phẳng này được tạo ra khi tinh vân mặt trời co lại thành hình đĩa dẹt. Hình 5. Vũ điệu bốn mùa. Sự nghiêng của trục quay Trái đất (23,5 độ so với đường vuông góc của mặt phẳng Hoàng đạo) chính là nguyên nhân gây ra các mùa. Trái đất duy trì sự định hướng đó (Bắc cực luôn trỏ tới sao Bắc Cực) trong suốt hành trình hằng năm của mình quay quanh Mặt trời khiến cho sự chiếu sáng một nơi nào đó trên Trái đất liên tục thay đổi trong một năm. Chẳng hạn, ở vị trí C của Trái đất trên quỹ đạo của nó, ở bán cầu Bắc đang là mùa hè còn bán cầu Nam thì đang là mùa đông. Sáu tháng sau, ở vị trí B, tình hình sẽ đảo ngược lại. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 51 Như vậy là trục quay của Trái đất không thẳng đứng so với mặt phẳng Hoàng đạo. Nó nghiêng 23,5o (xem H. 5). Chính độ nghiêng này đã gây ra sự phong phú của sắc màu mùa xuân cũng như sự di trú của các bầy chim én. Vào tháng sáu, độ nghiêng làm cho bán cầu Bắc ngả nhiều hơn về phía Mặt trời và do đó nhận được nhiều nắng nóng hơn, trong khi bán cầu Nam ở xa Mặt trời hơn và nhận được ít nắng hơn. Khi người Pháp và người Mỹ phơi mình trên các bãi biển để tắm nắng, thì người Braxin cuộn tròn trong những chiếc áo măng tô và đeo găng tay để chống cái rét mùa đông. Sáu tháng sau, vào tháng giêng, tình hình đảo ngược lại, bởi vì hướng trục quay của Trái đất không đổi so với mặt phẳng Hoàng đạo, nên lúc này bán cầu Bắc lại nhận được nhiệt của Mặt trời ít hơn so với bán cầu Nam. Người Thụy Điển bây giờ thấy ngày ngắn lại và tuyết phủ trắng làng mạc phố xá của họ. Trong khi đó người Chilê lại chuẩn bị đi nghỉ hè ngoài bờ biển. Vũ điệu các mùa cứ diễn ra như vậy... Tất cả những điều đó đều là do Trái đất không đứng thẳng mà nghiêng. Hình 6. Sự tạo thành các hố hình miệng núi lửa. a) Đa số các hố hình miệng núi lửa trên bề mặt Mặt trăng (hay Thủy tinh) đều là do sự va chạm với các thiên thạch tới đập vào bề mặt của nó với vận tốc cỡ 10km/s hoặc hơn nữa. b) Dưới tác dụng của va chạm, thiên thạch bị bốc hơi và sóng xung kích truyền vào phía trong của hành tinh. c) Sự bùng nổ ở trung tâm tạo ra một hố rất lớn đồng thời làm bắn ra nhiều mảnh vụn với khối lượng tổng cộng lớn hơn khối lượng của thiên thạch tới 100 lần. d) Đại đa số các mảnh vụn lại rơi xuống hố, một số khác bắn rải rác ra xung quanh, số còn lại thoát khỏi lực hấp dẫn của hành tinh và biến mất vào không gian. Một số các mảnh vụn đó sẽ còn quay trở lại thăm Trái đất. Những va đập... làm đảo lộn 52 Hỗn độn và hài hòa Vậy thì tại sao Trái đất lại đứng nghiêng? Để tìm ra chìa khóa cho điều bí mật này, chúng ta lại phải một lần nữa đi ngược dòng thời gian, trở lại cái thời mà Hệ Mặt trời mới thành hình, cách đây khoảng 4 tỷ năm. Lúc đó, phần lớn các viên sỏi đã được tập hợp lại dưới tác dụng của lực hấp dẫn để tạo ra các hành tinh. Số lượng của chúng bây giờ đã giảm đi nhiều và những va đập dữ dội giữa các hành tinh và các thiên thể (H. 6) - mà bằng chứng là các bộ mặt rỗ hoa của Mặt trăng (H. 7) và Thủy tinh (H. 8) - cũng đã ngày càng trở nên hiếm hoi hơn. Tuy vậy, đây đó vẫn còn những thiên thạch lớn, lao vun vút với vận tốc hàng chục km/s với quỹ đạo cắt ngang qua quỹ đạo các hành tinh. Thi thoảng một thiên thạch lớn lại va vào một hành tinh. Cú va đập mạnh đến nỗi khiến cho hành tinh bị chao đảo và nghiêng đi. Đó cũng là những gì đã xảy ra đối với Trái đất. Khi các thiên thạch còn đông đúc và những va đập diễn ra nhiều Hình 7. Những vết thương của Mặt trăng. Bức ảnh này được lắp ghép từ 1500 bức ảnh do con tàu thăm dò Clementine chụp xung quanh cực Nam của Mặt trăng. Rất nhiều hố hình miệng núi lửa của vùng này chứng tỏ sự bắn phá dữ dội của nhiều thiên thạch vào bề mặt Mặt trăng trong thời gian 100 triệu năm đầu tiên của lịch sử Hệ Mặt trời. (Ảnh NASA). hơn, ta có thể dễ dàng hình dung rằng số các va đập ở phía Bắc cũng nhiều như ở phía Nam đường xích đạo của hành Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 53 Hình 8. Bề mặt rỗ hoa của Thủy tinh. Đây là bức ảnh bề mặt Thủy tinh - hành tinh gần Mặt trời nhất - do con tàu thăm dò Mariner 10 chụp năm 1974. Toàn bộ bầu khí quyển nguyên thủy của Thủy tinh do bị đốt nóng bởi nhiệt của Mặt trời đã bị thổi dạt ra phía ngoài của Hệ Mặt trời. Nhiệt độ trung bình trên bề mặt của Thủy tinh là 3500C và giảm xuống còn - 1700C vào ban đêm. Do không có bầu khí quyển bảo vệ, nên trong quá trình hình thành Hệ Mặt trời, Thủy tinh luôn phơi mặt cho những thiên thạch bắn phá dữ dội. Vì vậy, giống như bề mặt của Mặt trăng, bề mặt Thủy tinh có tới hàng ngàn hố hình miệng núi lửa và các bồn với đường kính lên tới 1300km. Đa số các hố và bồn này đều mang tên các văn nghệ sĩ như Bach, Shakespeare, Goethe hoặc Mozart (trái lại, các vùng địa lý của Mặt trăng lại mang tên các nhà khoa học như Copernicus, Tycho, Kepler hay Descartes). (Ảnh NASA). 54 Hỗn độn và hài hòa tinh. Một va đập ở phía Bắc làm đổ nghiêng Trái đất thì một va đập khác ở phía Nam lại dựng nó lên. Tuy nhiên, vào cuối thời kỳ hình thành Hệ Mặt trời kéo dài khoảng 440 triệu năm, số lượng các thiên thạch đã giảm đi nhiều, các cú va đập hiếm xảy ra, tới mức việc sửa lại (độ nghiêng) lần cuối đã trở nên không thể thực hiện được nữa. Do vậy mà Trái đất vẫn đứng ở tư thế nghiêng, đem lại cho loài người vũ điệu bốn mùa. Cú va đập cuối cùng của hành tinh chúng ta với một thiên thể cỡ lớn thuộc về phạm vi của cái ngẫu nhiên, của sự tình cờ. Nó không hề được quy định trong các định luật của tự nhiên. Không có một định luật vật lý nào định trước cho Trái đất phải nghiêng 23,5o. Sự va đập tình cờ cũng có thể khiến cho Trái đất vẫn đứng thẳng như trường hợp Mộc tinh. Ngôi sao này chỉ nghiêng có 3o và nó không hề biết đến các mùa là gì. Nhiệt độ trên Mộc tinh thay đổi rất ít trong suốt vòng quay kéo dài 12 năm quanh Mặt trời. Hơn nữa, cho dù độ nghiêng của hành tinh khổng lồ này có nhiều hơn thì nó cũng không thể biết đến bốn mùa như trên Trái đất. Là một khối khí lớn, không có mặt đất vững chắc, Mộc tinh không bao giờ thấy màu hoa xuân cũng như không thể thấy mùa thu với những sắc vàng rực rỡ được. Trên Kim tinh, Mặt trời mọc ở đàng Tây Tất cả các hành tinh khác của Hệ Mặt trời đều ít nhiều có độ nghiêng. Thủy tinh là hành tinh gần Mặt trời nhất, giống như Mộc tinh, nó gần như đứng thẳng. Như một người lính ở tư thế đứng nghiêm, Thủy tinh chỉ nghiêng 2o, Kim tinh có độ nghiêng 13o. Song điều làm nên đặc điểm của “ngôi sao mục đồng” này không phải cái tên được đặt cho nó là sao Hôm (vì thực ra Kim tinh Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 55 không phải là một ngôi sao, nó chỉ là một hành tinh) mà là chiều quay của nó: nhờ đó, trên Kim tinh, Mặt trời mọc ở đàng Tây và lặn ở đàng Đông. Về một khía cạnh nào đó có thể xem như nó quay với đầu lộn xuống dưới, theo chiều trái với các hành tinh khác - những hành tinh đều quay từ Tây sang Đông. Không phải là chuyện ngẫu nhiên khi đa số các hành tinh đều quay cùng một chiều: chiều quay chung này là do chiều quay từ buổi ban đầu của tinh vân mặt trời. Song hướng quay riêng biệt của Kim tinh từ Đông sang Tây lại bắt nguồn từ cái ngẫu nhiên. Tinh vân mặt trời nguyên thủy thực ra cũng đã có thể quay từ Đông sang Tây. Trong trường hợp đó, thay vì Nhật Bản, nước Pháp sẽ là nước Mặt trời mọc và Việt Nam cũng như Trung Quốc sẽ là các nước phương Tây, còn nước Anh và Đức sẽ được gọi là các nước phương Đông. Cái ngẫu nhiên và cái tình cờ cũng là những cái gây nên sự lộn đầu xuống dưới của Kim tinh. Hành tinh này vốn lúc đầu cũng đã quay từ Tây sang Đông như các hành tinh khác. Sau đó, có lẽ nó đã chịu một cú va đập rất mạnh với một thiên thể lớn bay theo hướng ngược với chiều quay của tinh vân mặt trời. Vụ va đập này đã làm cho hành tinh này quay ngược hẳn lại khiến cho Mặt trời mọc ở đàng Tây và lặn ở đàng Đông. Trong khi đó Hỏa tinh, “hành tinh đỏ” ở gần Trái đất nhất, lại có độ nghiêng gần như độ nghiêng của hành tinh chúng ta (25,2o). Do đó, nó cũng có vòng quay của các mùa cùng với nhiệt độ thay đổi như trên Trái đất vậy. Tuy nhiên, các mùa trên Hỏa tinh không có vẻ đẹp lộng lẫy và rực rỡ như các mùa của chúng ta. Mùa đông ở đây biểu hiện ở chỗ có sự ngưng tụ rất mạnh của khí cacbonic (chiếm 98%) trong không khí của Hỏa tinh, khiến cho bề mặt của vùng chỏm cực phình ra và mặt đất được bao phủ bởi một lớp tuyết cacbonic. Khi mùa xuân đến, sức nóng của Mặt trời làm cho 56 Hỗn độn và hài hòa tuyết cacbonic bốc hơi và khí cacbonic trở lại bầu khí quyển của Hỏa tinh. Chỏm của vùng cực co trở lại như trước. Mùa hè, nhiệt độ mặt đất của Hỏa tinh nóng lên rất nhiều trong khi bầu khí quyển lại mát mẻ. Sự khác biệt rất lớn về nhiệt độ giữa mặt đất và không khí dẫn đến những trận bão cát dữ dội, giống như những trận bão xảy ra trong các sa mạc trên Trái đất. Những cơn bão cát này che khuất mặt đất Hỏa tinh, khiến cho các nhà quan sát trên Trái đất mất hàng tuần lễ không nhìn rõ bề mặt của nó. Các mùa trên Hỏa tinh cứ nối tiếp nhau như vậy, chỏm cực băng giá hết phình ra rồi co lại, tiếp nối với những trận bão cát dữ dội. Không có sự hẹn hò hoa trái mùa xuân và cảnh sắc rực rỡ mùa thu. Mặc dù đã có một thiên thạch từ Hỏa tinh rơi xuống Trái đất và đã được thu hồi tại Nam cực cho thấy dường như đã từng có sự sống nguyên thủy của một loài đơn bào trên Hỏa tinh từ cách đây 3 tỷ năm, song sự thần kỳ của đời sống thực vật như đã có trên Trái đất thì chưa hề tồn tại trên hành tinh đỏ này. Một hành tinh nằm ngang Bây giờ chúng ta hãy đến thăm hai hành tinh khổng lồ ở vòng ngoài của Hệ Mặt trời: Thổ tinh ở độ nghiêng 26,7o và Hải Vương tinh với độ nghiêng 29,6o. Điều này không có gì bất bình thường cả. Nhưng khi chúng ta gặp Thiên Vương tinh thì khác hẳn. Nó có độ nghiêng tới 98o, nói cách khác nó đang nằm ngang! (H. 9). Đường xích đạo của nó đáng lẽ ra như các hành tinh khác phải gần như nằm trên mặt phẳng Hoàng đạo, nhưng đằng này lại vuông góc với mặt phẳng đó. Tình trạng đặc biệt của Thiên Vương tinh đã làm cho các mùa ở đây cực kỳ khác lạ. Mùa hè, ở Nam cực của hành tinh này có thể thấy Mặt trời trong suốt 42 năm (bằng Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 57 nửa thời gian cần thiết để Thiên Vương tinh quay đúng một vòng quanh Mặt trời); trong khi đó Bắc cực ngập chìm trong bóng đêm băng giá. Tình hình sẽ đổi ngược hẳn lại trong nửa năm tiếp sau (tính theo năm Thổ tinh), tức 42 năm của Trái đất. Trên Thổ tinh tại hai cực, trong cả một đời người, chúng ta chỉ có thể được hai lần nhìn thấy cảnh tượng huy hoàng lúc Mặt trời mọc và lặn. Một lần nữa chúng ta lại thấy cái ngẫu nhiên là nguồn gốc gây ra sự kỳ lạ của các mùa trên Thiên Vương tinh. Và cũng lại một lần nữa, một thiên thạch có lẽ là thủ phạm gây ra tình trạng này. Người ta cho rằng, quả thực, sự đụng độ với một thiên thể cỡ lớn đã làm đổ nhào Thiên Vương tinh sang một bên như vậy. Mùa đông ở cực Bắc Mùa thu / Mùa xuân Mùa hè ở cực Nam Mặt trời Mùa hè ở cực Bắc Mùa đông ở cực Nam Mùa thu / Mùa xuân Hình 9. Các mùa kỳ lạ trên Thiên Vương tinh. Thiên Vương tinh hoàn toàn nằm ngang: trục quay của nó chỉ nghiêng 8o đối với mặt phẳng quỹ đạo quay quanh Mặt trời của nó. Vì vậy trong thời gian mùa hè, ở cực Nam Thiên Vương tinh, Mặt trời không hề lặn trong suốt 42 năm, trong khi cùng thời gian đó cực Bắc đắm chìm trong bóng đêm băng giá của mùa đông. Tình hình sẽ đảo ngược lại trong 42 năm tiếp sau, khi Thiên Vương tinh ở phía đối ngược trên quỹ đạo của nó quay quanh Mặt trời. 58 Hỗn độn và hài hòa Vậy là các sự kiện ngẫu nhiên không được quy định trong các định luật của tự nhiên, cũng không phải được tiền định, đã gây ra những hậu quả tác động đến mọi cấp độ của thực tại. Trên Trái đất, các sự kiện ngẫu nhiên ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống hằng ngày của chúng ta. Thực ra, Trái đất hoàn toàn có thể đứng thẳng như Mộc tinh và có nhiệt độ hằng ngày không đổi trong cả năm. Nó cũng có thể nghiêng hẳn sang một bên như Thiên Vương tinh và chúng ta đã có thể phải chứng kiến một đêm mùa đông kéo dài 6 tháng. Song cái ngẫu nhiên đã làm cho Trái đất có độ nghiêng 23,5o và điều đó cho phép ta được chiêm ngưỡng vẻ đẹp của mùa đông trắng tuyết và mùa xuân rực rỡ sắc hoa, hoặc toàn bộ gam màu từ đỏ son đến vàng nâu của rừng thu. Từ Chiêm tinh học (Astrology) ở đây mang một ý nghĩa mới: cuộc sống hằng ngày của chúng ta không phải được xác định bởi vị trí của ngôi sao ta cầm tinh mà bởi các sự kiện ngẫu nhiên của tạo hóa diễn ra từ rất xa xưa trong quá khứ của Hệ Mặt trời. Các mùa trên Trái đất không chỉ phụ thuộc vào độ nghiêng của nó. Hình thù của quỹ đạo quay quanh Mặt trời của Trái đất cũng đóng một vai trò quan trọng. Hình thù đó, như Kepler đã cho chúng ta biết từ năm 1609, không phải là một vòng tròn mà là hình elip với Mặt trời nằm tại một trong hai tiêu điểm của nó. Hình elip này làm cho khoảng cách giữa Mặt trời và Trái đất thay đổi với một sự sai khác không nhiều (khoảng dưới 1%) giữa hai khoảng cách khi Trái đất ở vị trí xa Mặt trời nhất và khi nó ở gần Mặt trời nhất. Sự sai khác nhỏ này cũng đủ để tạo ra sự khác biệt giữa các mùa ở Bán cầu Bắc và ở Bán cầu Nam. Ở đây, một lần nữa, cái ngẫu nhiên lại được thể hiện. Sự ngẫu hợp của hoàn cảnh đã làm cho khi ở Bán cầu Bắc là mùa hè, ở Bán cầu Nam là mùa đông, thì đó là lúc Trái đất ở vào vị trí xa Mặt trời nhất trên quỹ đạo của Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 59 nó, và do đó nhận được sức nóng của Mặt trời ít hơn. Những cư dân sống ở phía trên đường xích đạo được sống một mùa hè ít oi bức hơn trong khi cư dân sống ở dưới đường xích đạo lại chịu rét nhiều hơn. Sáu tháng sau, ở phía Bắc lại là mùa đông và phía Nam là mùa hè. Số phận tiếp tục ưu đãi những cư dân sống ở phía trên đường xích đạo. Trái đất bây giờ ở vào vị trí gần Mặt trời nhất, nó nhận được sức nóng Mặt trời nhiều hơn bình thường. Cư dân ở Bán cầu Bắc phải chịu rét ít hơn và cư dân ở Bán cầu Nam phải chịu cái nóng thiêu đốt hơn. Như vậy là cái ngẫu nhiên đã ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống của chúng ta. Nó tác động tới tất cả các cấp độ của thực tại. Sao Bắc Cực không còn là Bắc cực nữa Phải chăng tình hình cứ sẽ diễn ra như hiện thời? Có phải cư dân Bán cầu Bắc sẽ mãi mãi được ưu đãi, tức được hưởng một khí hậu luôn luôn ít khắc nghiệt hơn so với cư dân ở Bán cầu Nam không? Sẽ có thể là như vậy nếu trục quay của Trái đất luôn hướng về sao Bắc Cực. Trong số tất cả những ngôi sao nhấp nháy trên bầu trời đêm, ngôi sao trong chòm Tiểu hùng tinh này dường như cứ đứng yên bất động bất chấp sự chuyển động quay của Trái đất. Song hướng trục quay Trái đất lại không cố định. Nhà thiên văn học Hy Lạp Hipparchus đã biết rõ điều đó từ năm 120 trước Công nguyên (CN). Thời niên thiếu, chúng ta ai mà không mê mẩn trước chuyển động quay tít của con quay. Trong chuyển động đó, trục của con quay không cố định mà vẽ nên một hình nón. Giống như con quay của trẻ nhỏ, trục quay của Trái đất cũng vẽ nên hình nón, chỉ khác là nó không vẽ nên trong vài giây mà trong một thời gian dài tới 26.000 năm. Các nhà thiên văn gọi chuyển động này 60 Hỗn độn và hài hòa là “sự tiến động” (H.10). Như vậy là cách đây 4.000 năm, trục Bắc cực - Nam cực không hướng về phía sao Bắc Cực mà hướng về sao Alpha trong chòm sao Thiên Long. Trong vòng 14.000 năm tới, các cháu chắt chút chít của chúng ta sẽ thấy trục quay của Trái đất hướng về một ngôi sao khác: sao Vega (Chức Nữ) trong chòm sao Thiên Cầm1. Tới thời xa xăm đó, khi Bán cầu Bắc ở vào mùa hè, Trái đất sẽ ở gần Mặt trời hơn trên quỹ đạo của nó. Lúc đó các cư dân ở phía Bắc đường xích đạo sẽ phải chịu đựng những mùa hè nóng gắt hơn và những mùa đông khắc nghiệt hơn. Nhưng tại sao trục quay của Trái đất lại chuyển động như vậy? Nếu là con quay của trẻ nhỏ, thì nguyên nhân chính là do lực hấp dẫn của Trái đất gây ra. Trong trường hợp Trái đất, nguyên nhân là do tương tác hấp dẫn giữa hành tinh này, Mặt trời - ngôi sao của sự sống và Mặt trăng - vì tinh tú đêm đêm chiếu ánh sáng êm dịu xuống những xóm làng yên ngủ. Chúng ta vừa chứng kiến những diễn biến dẫn đến sự ra đời của Mặt trời, khởi đầu từ tinh vân mặt trời. Song nguồn gốc của Mặt trăng lại không hiển nhiên như vậy và các cuộc tranh luận về vấn đề này vẫn còn diễn ra hết sức gay gắt cho đến giữa thập kỷ 1980. Chúng ta sẽ thấy cái ngẫu nhiên và cái tình cờ lại một lần nữa đóng vai trò quan trọng như thế nào để tạo ra cho Trái đất một vệ tinh. Chúng ta cũng sẽ lại thấy, bên cạnh cái tất yếu, cái ngẫu nhiên đóng một vai trò hoàn toàn riêng biệt trong công cuộc tạo ra thực tại dưới tất cả mọi phương diện của nó, từ sự lên xuống của thủy triều đại dương cho đến tận sự phát triển của chính sự sống. 1. Jacques Laskar, “Mặt trăng và nguồn gốc của con người”, Tạp chí Pour la Science, tháng 8 năm 1993. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 61 Sao Vêga Hướng của trục Trái đất vào năm 16000 Trái đất 231/2o N Cực Bắc của mặt phẳng Hoàng đạo Sao Bắc Cực Hướng của trục Trái đất vào năm 2000 Hình 10. Sao Bắc Cực không còn là Bắc cực nữa. Các lực hấp dẫn do Mặt trời và Mặt trăng tác dụng lên chỗ phình ra ở xích đạo Trái đất (bán kính xích đạo Trái đất lớn hơn bán kính ở cực của nó khoảng vài chục km, nguyên nhân do sự quay của Trái đất tạo ra lực ly tâm làm phình vùng xích đạo của nó) nhằm nâng Trái đất đứng thẳng dậy (vì Trái đất nghiêng một góc 23,50 đối với đường vuông góc với mặt phẳng Hoàng đạo). Thay vì đứng thẳng dậy, trục của Trái đất lại thực hiện một chuyển động tròn, gọi là tiến động, quay một vòng hết 26000 năm. Sao Bắc Cực ở cách trục quay của Trái đất 1 độ góc, hiện đóng vai trò là sao Bắc Cực đúng như tên gọi của nó. Nhưng trong quá khứ nó không phải luôn luôn đóng vai trò đó và sẽ mất vai trò đó trong tương lai. Trong khoảng 14000 năm nữa (tức là vào năm 16000) sao Vega sẽ đóng vai trò này và sau đó 12000 năm nữa (tức là vào năm 28000) sao Bắc Cực lại giành vai trò đó. 62 Hỗn độn và hài hòa Cuộc điều tra về Mặt trăng Để đi ngược trở lại tới cội nguồn của Mặt trăng, các nhà thiên văn học, giống như Sherlock Holmes, phải thu thập tất cả các dấu hiệu có ý nghĩa nhất và dựng nên một kịch bản trong đó các dấu hiệu ấy được chắp nối lại với nhau một cách lôgic. Chúng ta hãy bắt đầu từ việc tìm kiếm các dấu hiệu có khả năng dẫn đến một hướng đi đúng. Dấu hiệu thứ nhất: cặp Trái đất - Mặt trăng rất không bình thường. Mặt trăng là vệ tinh quá lớn trong mối tương quan với Trái đất. Thật vậy, các hành tinh khổng lồ như Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh đều có các vệ tinh của chúng. Tuy nhiên, các vệ tinh này có khối lượng chỉ ngang với khối lượng Mặt trăng, trong khi đó các hành tinh khổng lồ nói trên lần lượt có khối lượng lớn gấp 318, 95, 15 và 17 lần khối lượng Trái đất. Đường kính của Mặt trăng (3.400km) bằng một phần tư đường kính Trái đất (12.700km), trong khi đó đường kính của Mộc tinh (143.000km) và của Thiên Vương tinh (51.000km) đều lớn gấp 30 lần, còn đường kính của Thổ tinh (120.500 km) và của Hải Vương tinh (49.500 km) lần lượt lớn gấp 23 và 18 lần đường kính vệ tinh lớn nhất của chúng. Thêm một chi tiết đáng bận tâm khác: trong số các hành tinh kiểu Trái đất, chỉ Trái đất là có một vệ tinh Mặt trăng lớn như thế (xem ảnh 3 của tập ảnh màu). Thủy tinh và Kim tinh không có vệ tinh. Hỏa tinh có hai, Phobos và Deimos, song kích thước của các vệ tinh này rất nhỏ - đường kính của chúng chỉ là 28 và 16km, tức là bằng một thiên thạch to. Điều này đã khiến cho nhà vật lý thiên văn người Nga Iossif Shklovski, vào những năm 1950, đưa ra ý kiến cho rằng đấy chẳng qua chỉ là các con tàu vũ trụ do những người Hỏa tinh phóng vào quỹ đạo! Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 63 Tiếp tục cuộc điều tra, nhà thiên văn-thám tử của chúng ta phát hiện ra rằng Mặt trăng có mật độ (cũng tức là khối lượng riêng - ND) trung bình rất thấp (chỉ bằng 3,3 lần mật độ của nước), thấp hơn mật độ Trái đất (bằng 5,5 lần mật độ của nước). Sở dĩ có sự khác biệt ấy là do hành tinh của chúng ta có một lõi sắt trong khi Mặt trăng không có. Song cũng có một sự trùng hợp rất hay là mật độ của Mặt trăng bằng mật độ của đá granit ở vỏ Trái đất. Vậy thì liệu giữa đá ở vỏ Trái đất và Mặt trăng có mối liên hệ gì không? Nhà thiên văn học tiếp tục cuộc điều tra với 382 kg đá do Neil Armstrong và mười một nhà du hành vũ trụ Mỹ khác của Chương trình Apollo lấy từ 6 điểm khác nhau trên Mặt trăng đem về Trái đất trong khoảng thời gian từ 1969-1984. Phân tích trong phòng thí nghiệm, người ta thấy các mẫu vật lấy từ Mặt trăng về có độ khô chưa từng thấy. Không có dấu tích của một phân tử nước nào, trong khi các khối đá ở Trái đất, kể cả đá ở các sa mạc khô cằn nhất, cũng vẫn có dấu tích nước. Một sự khác biệt nữa: so sánh với đá sỏi ở Trái đất, đá ở Mặt trăng thiếu những nguyên tố dễ bay hơi (ở nhiệt độ thấp) như kali, hoặc natri, nhưng chúng lại chứa nhiều hơn các nguyên tố chịu lửa như canxi và nhôm (các nguyên tố này nóng chảy và bốc hơi ở nhiệt độ cao). Nhà thiên văn-thám tử của chúng ta từ đó suy ra rằng Mặt trăng được cấu tạo bằng vật liệu được nung ở nhiệt độ cao (trên 1.000oC) hơn là vật liệu tạo nên Trái đất. Do vậy, các nguyên tố dễ bay hơi đã bay biến hết vào không gian để lại cho Mặt trăng chỉ còn các nguyên tố chịu lửa tốt hơn. 64 Hỗn độn và hài hòa Trái đất đẻ ra Mặt trăng Cũng như ở đoạn kết thúc của bất cứ cuốn tiểu thuyết trinh thám nào của Agatha Christie, tới thời điểm quyết định nhất, nhà thám tử tập hợp tất cả các nhân vật chủ chốt trong vụ án vào phòng khách để trình bày cho họ nghe lời giải của bài toán và kết cục là gọi ra tên của kẻ phạm tội. Và cũng như trường hợp của thám tử Hercule Poirot, cuộc điều tra về Mặt trăng hoàn toàn không dễ dàng gì và nhà thiên văn trước hết kể cho mọi người nghe mình đã nhiều lần bị lạc hướng như thế nào. Đầu tiên ông đã cho rằng Mặt trăng, cũng giống như tất cả các hành tinh và vệ tinh khác của Hệ Mặt trời, được sinh ra theo cùng một cách: đó là sự kết dính của các tiểu hành tinh cách đây 4,6 tỷ năm. Bằng cách này, Mặt trời đã xuất hiện cùng với 8 hành tinh (còn hành tinh thứ 9, Diêm Vương tinh, người ta coi như một tiểu hành tinh rất lớn quay ở biên của Hệ Mặt trời). Các hành tinh “khổng lồ” với cả một bầy đàn Hằng Nga vệ tinh đi theo (Mộc tinh có 16, Thổ tinh có gần hai tá) cũng đã xuất hiện như thế. Bào thai Mặt trăng lớn lên trong một vành vật chất chịu tác dụng từ lực hấp dẫn của Trái đất và quay quanh nó. Song giả thuyết này không cắt nghĩa được tại sao Mặt trăng lại quá lớn so với Trái đất trong khi các vệ tinh của Mộc tinh và Thổ tinh lại nhỏ hơn rất nhiều so với các hành tinh mẹ. Giả thuyết ấy cũng chưa nói được tại sao trong số bốn hành tinh rắn, Trái đất lại là hành tinh duy nhất có một vệ tinh lớn đến vậy. Ngoài ra Mặt trăng được cấu tạo bởi những vật liệu cực khô, chứa đựng ít nguyên tố dễ bay hơi và nhiều nguyên tố chịu lửa hơn, và Mặt trăng chỉ có một lõi sắt không đáng kể. Tất cả những điều đó còn nằm trong bí mật hoàn toàn. Vậy là bây giờ phải quay trở lại và lần theo một con đường mới: liệu có thể Mặt trăng là một thiên thể lang thang, vô tình bay đến Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 65 thăm Hệ Mặt trời và bị lực hấp dẫn của Trái đất bắt giữ, để rồi không bao giờ ra đi được nữa? Giả thuyết này giải thích được vì sao Trái đất là hành tinh duy nhất có một vệ tinh lớn đến vậy. Là một trong số bốn hành tinh kiểu Trái đất, Trái đất có cái may mắn là đã bắt được một bạn đường lý tưởng để kết thành lứa đôi mãi mãi. Chỉ nó mới có một Hằng Nga rạng rỡ, tạo cảm hứng cho các thi nhân và thi thoảng lại che lấp cái đĩa mặt trời, chặn ánh ngày lại, mang đến cho con người trên Trái đất chúng ta cảnh tượng nhật thực đầy ma lực. Và cuối cùng, nếu như Mặt trăng vốn chỉ là một vị khách vãng lai tới Hệ Mặt trời thì điều đó cũng có thể giải thích được tại sao thành phần hóa học của nó lại hơi khác... Giả thuyết này nghe ra khá hấp dẫn, nhưng nó không thể đứng vững được khi người ta xem xét nó một cách cụ thể. Việc bắt giữ một thiên thể khi nó đến gần Trái đất là điều cực kỳ khó xảy ra. Đã từng có rất nhiều thiên thể đều đặn đến thăm các vùng lân cận Trái đất, song chưa bao giờ chúng bị giữ lại ở đó, mà đều quay trở lại vùng biên của Hệ Mặt trời - nơi mà chúng đã xuất phát. Việc bắt giữ Mặt trăng cũng có thể xảy ra, nhưng phải xảy ra trong những điều kiện quá ư đặc biệt, khiến cho giả thuyết đó khó có thể được xem là nghiêm túc. Nhờ có các máy tính, chúng ta biết được rằng để một cuộc bắt giữ như vậy xẩy ra thì Mặt trăng nhất thiết phải đến gần Trái đất ở khoảng cách ít ra là 50.000 km (một phần mười vạn kích thước của Hệ Mặt trời, tựa như một sợi tóc so với chiều dài của một sân bóng đá) mà không bị va vỡ tan tành vào Trái đất; và Mặt trăng lại còn phải chuyển động với một vận tốc vừa đủ để không thể thoát ra khỏi sự kiềm tỏa của lực hấp dẫn của Trái đất. Hơn nữa, một thiên thể bị bắt giữ như thế, ắt phải có một quỹ đạo hình elip dẹt chứ không phải là một quỹ đạo gần tròn như ta quan sát thấy. Rốt cuộc, giả thuyết trên đã nhanh chóng đi 66 Hỗn độn và hài hòa vào quên lãng, và thế là nhà thiên văn-thám tử lại phải đi tìm một con đường mới. Con đường mới này đã được nhà thiên văn học người Anh George Darwin (1845-1912) khởi xướng vào cuối thế kỷ XIX. Ông là con trai của nhà phát minh ra thuyết tiến hóa của các loài. Theo ông, chính Trái đất đã sinh ra vệ tinh của nó. Cụ thể là Mặt trăng đã bị văng ra từ Trái đất dưới tác dụng của lực ly tâm do chuyển động quay của Trái đất. Lực ly tâm đó cũng chính là lực đã từng đẩy xô bạn ra phía cửa xe khi mà người tài xế cho xe vào cua quá gấp. Lúc mới ra đời, Trái đất có lẽ đã quay nhanh hơn nhiều so với hiện nay. Lực ly tâm rất mạnh khi đó đã làm bứt hẳn ra cả một vùng của vỏ Trái đất và ném nó vào không gian, tạo ra một lỗ hổng lớn trên bề mặt của hành tinh chúng ta. Lỗ hổng đó nay là lòng của Thái Bình Dương. Khối vật chất văng ra từ Trái đất sau đó đã kết tụ lại để tạo thành Mặt trăng. Liệu lý thuyết trên có thể giải thích được tất cả mọi dấu hiệu đã thu thập được không? Đương nhiên nó giải thích được sự tương tự về mật độ của vỏ Trái đất và của Mặt trăng, song nó vẫn chưa nói được gì về sự khác nhau trong thành phần hóa học của chúng. Nhưng rồi, cuối cùng, lý thuyết này cũng đã bị bác bỏ, khi nó phải đối mặt với câu hỏi sau đây: thời Trái đất còn thai nghén Mặt trăng thì liệu vận tốc quay của nó có đủ nhanh để tạo ra một lực ly tâm đủ mạnh để làm văng Mặt trăng ra ngoài hay không? Và các tính toán đã tuyên án một cách dứt khoát: thực tế Trái đất quay quá chậm để có thể tạo ra được cú văng ấy. Muốn có được một lực ly tâm lớn tới mức đó, Trái đất phải quay nhanh gấp 10 lần, có nghĩa là nó chỉ cần 2 tiếng rưỡi đồng hồ để quay hết trọn một vòng quanh mình nó. Khó hiểu nổi làm thế nào mà một Trái đất quay với vận tốc điên cuồng như thế lại có thể được tạo dựng bằng cách Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 67 kết dính các viên sỏi. Mặt khác, giả sử vận tốc quá cao ấy là có thật đi nữa, thì làm thế nào để nó có thể giảm mạnh tới mức kéo dài thời gian một ngày từ hai tiếng rưỡi lên tới những 24 tiếng như hiện nay? G. Darwin đã cố gắng bảo vệ lý thuyết của mình bằng cách viện ra hiện tượng cộng hưởng. Theo ông thì hiện tượng này có thể khuếch đại thêm chuyển động văng ra mà không cần đến vận tốc quay và lực ly tâm quá lớn. Song không ai tin vào điều đó. Hơn nữa, ngày nay người ta biết rằng trên Trái đất, các đại dương nói chung và Thái Bình Dương nói riêng, được tạo ra không phải là do những mảnh của vỏ Trái đất bị văng đi, mà bởi các mảng lục địa bị trôi dạt làm thành các hố sâu rộng lớn và nước đã lấp đầy. Kẻ đập phá vĩ đại Đến đây nhà thiên văn-thám tử của chúng ta xoa hai tay và mắt ánh lên vẻ tinh quái. Nghĩa là anh ta đã kết thúc câu chuyện về những con đường sai lầm của mình. Vốn là một đệ tử sáng giá của Sherlock Homes và Hercule Poirot, anh ta giờ đây sẽ trình bày cho chúng ta nghe về lý thuyết không những giải thích được mọi dấu hiệu đã thu thập mà còn chỉ ngay ra thủ phạm là kẻ nào. Trước hết anh ta đưa chúng ta trở lại thời kỳ còn hết sức lộn xộn của Hệ Mặt trời, khi mà các hành tinh vừa mới ra đời do sự kết dính của các tiểu hành tinh. Đây đó các thiên thạch lớn vẫn lao vun vút trong không gian với vận tốc hàng chục km/s. Thi thoảng lại xảy những cú va đập dữ dội giữa các hành tinh và các thiên thạch đó, làm văng ra những khối vật chất to lớn. Trong trường hợp các cú va đập với năng lượng không đủ lớn thì các khối vật chất văng ra lại rơi trở về Trái đất (H. 6). Song đối với các cú va đập dữ dội nhất, thì năng lượng truyền cho khối vật chất văng ra lớn 68 Hỗn độn và hài hòa tới mức nó có thể thoát khỏi lực hấp dẫn của hành tinh và văng hẳn ra ngoài. Chính cú va chạm tương tự của một trong số các khối thiên thạch điên cuồng đó vào Trái Đất, như chúng ta đã thấy ở trên, đã làm cho hành tinh chúng ta đổ nghiêng để mang lại cho chúng ta vũ điệu của bốn mùa và cảnh tượng rực rỡ của những cánh đồng oải hương nở hoa. Nhà thiên văn thám tử nêu ra giả thuyết rằng cũng chính một trong số những cú va đập dữ dội đó đã bứt Mặt trăng ra khỏi vỏ Trái đất. Rồi anh ta mô tả cho chúng ta về Kẻ đập phá vĩ đại ấy: đó là một thiên thạch cực lớn, có khối lượng bằng một phần mười khối lượng Trái đất và to gần bằng Hỏa tinh. Nó đến đâm vào Trái đất từ cách đây 4,6 tỷ năm. Trong cú va đập khủng khiếp đó, các khối vật chất từ cả Trái đất lẫn từ thiên thạch lớn đều bắn vào không gian. Một phần của năng lượng cực lớn trong cú va đập đó được chuyển hóa thành nhiệt làm nóng chảy và bốc hơi các khối vật chất bị bắn ra. Nước và các nguyên tố dễ bay hơi đều bay hơi hết rồi mất hút trong vũ trụ1. Phần còn lại không bốc hơi của các khối vật chất bắn ra gồm chủ yếu là các nguyên tố chịu lửa. Phần này về sau kết tụ lại để tạo thành Mặt trăng, nghèo các nguyên tố dễ bay hơi nhưng lại giàu các nguyên tố chịu lửa (H. 11). Lý thuyết về một cú va đập khổng lồ còn giải thích được nhiều sự kiện khác nữa. Mặt trăng có mật độ gần bằng mật độ vỏ Trái đất là bởi vì nó được bứt ra từ chính vỏ này. Nhân của Mặt trăng nghèo chất sắt, bởi vì phần trung tâm của thiên thạch va đập giàu chất sắt đã bị nhập vào Trái đất mất rồi. 1. Các mẩu của Mặt trăng và Hỏa tinh bị bắn ra trong những cú va chạm dữ dội ấy cũng đã từng rơi xuống Trái đất. Ngoài ra, gần đây một số nhà khoa học tuyên bố đã phát hiện ra ở Hỏa tinh có sự sống tồn tại ở trạng thái vi khuẩn, chính là ở trong một thiên thạch bắn ra từ Hỏa tinh và rơi xuống Nam cực Trái đất. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 69 Hình 11. Sự tạo thành Mặt trăng. Mặt trăng rất có thể đã được tạo ra là do sự va chạm dữ dội của một thiên thạch khổng lồ với Trái đất còn non trẻ diễn ra trong thời gian khoảng 100 triệu năm đầu tiên của lịch sử Hệ Mặt trời. Dãy hình ảnh từ a đến f ở trên cho thấy sự mô phỏng trên máy tính cú va đập của một thiên thạch nặng vào Trái đất. Trong mô phỏng đó, khối lượng của thiên thạch bằng một phần mười khối lượng Trái đất. Sự va chạm (H. a) làm bắn ra từ vỏ Trái đất những khối vật liệu mà sau này được kết tập thành một vật thể duy nhất dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Các hình từ b đến e cho thấy sự tiến hóa đó diễn ra trong những vùng không gian ngày càng rộng lớn xung quanh Trái đất. Kết quả cuối cùng là tạo thành Mặt trăng (được chỉ bởi mũi tên trên hình f). 70 Hỗn độn và hài hòa Sức mạnh của các máy tính hiện đại đã cho phép kiểm tra khả năng chấp nhận của một giả thuyết như thế. Lý thuyết Kẻ đập phá vĩ đại hiện đang là lý thuyết tốt nhất dùng để giải thích nguồn gốc của Mặt trăng. Nó dễ được chấp thuận so với các lý thuyết khác vì nó giải thích được tốt nhất các dấu hiệu đã thu thập được. Theo cách nhìn của lý thuyết này, Trái đất là hành tinh duy nhất trong số bốn hành tinh “vòng trong” (của Hệ Mặt trời) có được một Mặt trăng lớn như vậy, bởi vì đó là hành tinh duy nhất đã phải chịu một cuộc va đập mạnh đến thế với một thiên thạch lớn. Một thiên thạch như vậy nếu nó chỉ to hơn một chút thôi, thì đã có thể đập tan Trái đất thành muôn nghìn mảnh rồi. Thế là một lần nữa cái ngẫu nhiên và cái tình cờ đã can thiệp mạnh mẽ để xác định thực tại ở mức độ sâu xa nhất của nó. Nếu sự may rủi đã làm cho thiên thạch sát nhân kia to hơn một chút, thì Trái đất không còn tồn tại nữa và chúng ta cũng sẽ không có mặt ở đây để nói về nó. Một sự kiện ngẫu nhiên từng xảy ra cách đây 4,6 tỷ năm đã không những là nguyên nhân tạo ra “ánh trăng đêm” chiếu sáng các vùng quê của chúng ta trong những đêm rằm mà còn là nguyên nhân cho sự tồn tại của chính chúng ta nữa. Bởi vì ngoài vai trò là ngọn đèn đêm và là nguồn cảm hứng của các nhà thơ ra, Mặt trăng còn đóng một vai trò quan trọng khác nữa. Nó nhất thiết phải có để cho sự sống xuất hiện trên Trái đất, vì nó đóng vai trò làm ổn định khí hậu Trái đất. Dưới đây chúng ta sẽ thấy rõ điều đó. Băng giá xâm chiếm Trái đất Chúng ta vã mồ hôi trong cái nóng mùa hè và rét run trong cái lạnh cắt da cắt thịt của mùa đông, bởi vì như đã biết, Trái đất đứng nghiêng và chuyển động theo quỹ đạo elip quanh Mặt trời, lúc ở Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 71 gần lúc ở xa. Sự thay đổi khoảng cách Trái đất - Mặt trời không nhiều lắm, chỉ dưới 1% so với khoảng cách trung bình, song cũng đủ để làm cho người Chilê ở phía Nam đường xích đạo phải chịu đựng một cái nóng rát hơn của mùa hè và một cái rét khắc nghiệt hơn của mùa đông, so với người Mỹ ở phía Bắc đường xích đạo. Tình hình còn phức tạp hơn khi độ nghiêng của Trái đất và quỹ đạo của nó không phải là bất biến. Ảnh hưởng của lực hấp dẫn từ Mặt trăng, Mặt trời và các hành tinh khác đối với Trái đất cũng gây ra những nhiễu loạn làm cho độ nghiêng và quỹ đạo của Trái đất luôn biến đổi theo dòng thời gian. Ánh nắng của Mặt trời làm rám da bạn vào mùa hè và sưởi ấm bạn vào mùa đông, cũng thay đổi độ nóng của nó qua năm tháng. Song bạn hãy yên tâm. Những thay đổi đó không xảy ra trong một vòng đời của một con người mà thường ở quy mô hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn năm. Trước hết chúng ta hãy xem xét “hành vi” của trục quay Trái đất. Trục quay này xử sự một cách khá đúng mực. Trong vòng một triệu năm, độ nghiêng của Trái đất không thay đổi quá 1,30 so với độ nghiêng trung bình của nó là 23,5o. Chính sự xê dịch rất nhỏ đó đã làm cho khí hậu Trái đất ổn định, một điều hết sức cần thiết cho sự nẩy nở và phát triển của sự sống trên hành tinh chúng ta. Điều đó không có nghĩa là thêm độ nghiêng 1,3o về phía Mặt trời không gây hậu quả gì đối với cuộc sống Trái đất. Nếu sự thay đổi đó xảy ra chỉ trong ngày một ngày hai, thì một người Thụy Điển sống ở vĩ độ 65o phía trên đường xích đạo sẽ phải đột ngột chịu đựng 20% độ nóng tăng thêm vào mùa hè. Song điều quan trọng hơn nhiều là nhiệt lượng tăng thêm đó đã đóng và còn tiếp tục đóng một vai trò quyết định đối với sự cân bằng khí hậu Trái đất, bởi vì nhiệt lượng ấy sẽ làm tan chảy các tảng băng tích tụ trong mùa đông và ngăn cản chúng xâm chiếm các địa lục. 72 Hỗn độn và hài hòa Tuy nhiên, Trái đất trong quá khứ đã trải qua nhiều thời kỳ bị băng giá xâm chiếm. Các trầm tích tích tụ ở các lòng hồ, đáy biển đã cho chúng ta biết điều đó. Đất sét và cát bị bứt ra khỏi các lục địa do sự xói mòn, những bộ xương hóa thạch, những loại tảo nhỏ li ti, các mẫu băng - những ký ức của khí hậu cổ xưa ấy tự chúng đã kể lại cho chúng ta biết rằng: thời kỳ đóng băng cuối cùng đã xảy ra cách đây 20.000 năm. Lúc đó, toàn bộ nước Canada, cả miền Bắc nước Mỹ, xứ Groenland và miền Bắc châu Âu đều nằm sâu dưới lớp băng dày tới 4km. Theo nhà thiên văn học Nam Tư Miloutine Milankovitch, những thời kỳ đóng băng rộng lớn như thời kỳ ở vào kỷ thứ tư, đã xảy ra do một sự ngẫu hợp hoàn cảnh rất đặc biệt: Trái đất đang ở gần Mặt trời nhất trên quỹ đạo của nó, trong khi tại Bán cầu bắc đang là mùa đông, một mùa đông không rét lắm (vì Trái đất đang ở gần Mặt trời nhất, nên nhận được nhiều nhiệt nhất) và rất ngắn (vì lực hấp dẫn mạnh hơn của Mặt trời, do ở gần hơn, nên kéo Trái đất chuyển động nhanh hơn, rút ngắn thời gian của mùa đông). Trái lại, mùa hè lúc đó lại mát mẻ và kéo dài. Do mùa hè thời tiết mát mẻ, tuyết rơi từ mùa đông năm trước không tan chảy hết. Tuyết không tan tích tụ lại qua nhiều năm và chuyển thành băng. Khi đó, nó có tác dụng như một tấm gương soi, phản xạ sức nóng của Mặt trời vào không gian, làm cho mặt đất tăng thêm độ lạnh giá. Mặt khác, nếu vào thời kỳ đó, Trái đất nghiêng ít hơn một chút (ví dụ chỉ nghiêng khoảng 22o) thì mùa hè vốn đã mát mẻ sẽ càng mát mẻ hơn và Trái đất sẽ đi vào thời kỳ băng giá. Lý thuyết của Milankovitch đã không được chấp nhận ngay tức thời. Song từ hai thập kỷ qua, ngày càng có nhiều bằng chứng khẳng định lý thuyết ấy. Việc phân tích các trầm tích biển cho phép chúng ta tìm lại được khá chính xác khí hậu của quá khứ Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 73 và đi ngược dòng thời gian cho đến khoảng 3 triệu năm về trước. Những nghiên cứu địa chất học, ít chính xác hơn, đã đưa chúng ta đến tận 200 triệu năm trước. Những chứng tích địa chất học kể với chúng ta rằng nhiệt độ trung bình của các đại dương trong các mùa hè trước thời kỳ băng giá đều mát mẻ hơn, đúng như Milankovitch đã nghĩ. Nếu như Mặt trăng không còn nữa? Ngay cả khi trục quay của Trái đất luôn biết xử sự đúng mực như thế, thì Trái đất cũng đã bị băng xâm chiếm rồi. Vậy thử hỏi điều gì sẽ xảy ra, nếu như trục quay của nó tỏ ra phóng túng hơn? Hỏa tinh, hành tinh láng giềng của chúng ta, là một ví dụ về tính thất thường đó. Hiện nay Hỏa tinh có độ nghiêng là 25,2o. Song trong quá khứ độ nghiêng của nó đã xê dịch khoảng 10o. Khí hậu trên Hỏa tinh chắc chắn đã trải qua nhiều giai đoạn biến đổi ghê gớm. Rất có thể là khi hành tinh này nghiêng nhiều quá về phía Mặt trời, thì mùa hè ở đó sẽ nóng bỏng, làm cho các dòng sông trên đó bị bốc hơi hết, khiến cho nay chỉ còn lại những lòng sông khô cạn, gợi nhớ tới vẻ đẹp duyên dáng ngày xưa. Tại sao trục quay của “hành tinh đỏ” (Hỏa tinh) lại không ổn định như vậy? Phải chăng nguyên nhân là do nó thiếu một Mặt trăng lớn? Hai vệ tinh của Hỏa tinh, như chúng ta đã biết, là Phobos và Deimos rất nhỏ, chỉ có kích thước bằng cỡ các thiên thạch. Nhưng khi đó có một vấn đề được đặt ra là: liệu Trái đất sẽ ra sao nếu như nó giống như Hỏa tinh, cũng không có một Mặt trăng lớn làm vệ tinh? Để trả lời câu hỏi đó, dĩ nhiên chúng ta không thể làm lại Hệ Mặt trời theo ý muốn chúng ta và còn lâu chúng ta mới có thể cướp đi nguồn cảm hứng của các nhà thơ. Nhưng máy tính đã tới cứu 74 Hỗn độn và hài hòa giúp chúng ta: nhờ nó, chúng ta có thể đóng vai Đấng Sáng tạo và dựng lại lịch sử của Hệ Mặt trời mà không có Mặt trăng. Nhà thiên văn học người Pháp Jacques Laskar 1 thuộc Cơ quan kinh tuyến đặt tại Paris và các đồng nghiệp của ông đã thử làm thí nghiệm đó. Họ đã phát hiện ra rằng nếu không có Mặt trăng thì trục quay của Trái đất sẽ biến đổi rất kỳ cục. Nó có thể đứng thẳng góc với mặt phẳng Hoàng đạo hoặc nằm nghiêng hẳn, sát với mặt phẳng đó (nghiêng 85o). Những biến đổi như thế sẽ diễn ra trong khoảng thời gian chỉ vài triệu năm, tức là rất ngắn, xét trên phương diện địa chất học. Các nhà vật lý cho rằng trục quay của Trái đất lúc đó hoạt động rất hỗn độn. Sự hỗn độn đó (chúng ta sẽ khảo sát các hiện tượng hỗn độn với tất cả sự vinh quang của nó ở chương sau) dẫn đến những chuyển đổi khí hậu đầy tai họa đối với sự sống trên Trái đất. Trong những thời kỳ mà Trái đất đứng thẳng, lượng nhiệt của Mặt trời nhận được tại tất cả các điểm trên bề mặt Trái đất sẽ không đổi trong suốt một năm. Trái lại, vào những thời kỳ Trái đất nằm nghiêng hẳn sang một bên như Thiên Vương tinh thì con người trên Trái đất sẽ phải chịu đựng những biến đổi khí hậu cực đoan: trong suốt sáu tháng liền, một nửa Trái đất chìm ngập trong bóng tối băng giá của mùa đông dằng dặc và sáu tháng tiếp sau, chính nửa đó của Trái đất sẽ phải tắm mình trong ánh nắng chói chang, như thiêu như đốt của mùa hè kéo dài tới nửa năm. Với những điều kiện khí hậu cực đoan như thế bất ngờ sập xuống đầu chúng ta - bất ngờ vì chúng ta không thể tiên đoán trước tính tình thất thường của trục quay Trái đất - sự sống khó mà có thể phát triển trên mặt đất được. Và như vậy, bằng cách hãm bớt sự đỏng đảnh của Trái đất, Mặt trăng đã cho phép con người xuất hiện trên hành tinh này. 1. Xem chú thích trang 61 Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 75 Lại một lần nữa, chúng ta cần phải đánh giá được ở đây vai trò cơ bản của cái ngẫu nhiên trong việc nhào nặn nên thực tại. Một cú va chạm tình cờ của một thiên thạch với Trái đất đã tạo ra Mặt trăng và nhờ đó mà sự sống xuất hiện. Mặt Trăng làm cho nước các đại dương dâng lên Một nhóm trẻ em đang chơi bóng trên bãi biển. Những đứa trẻ khác lại thích chơi xây dựng các lâu đài bằng cát. Trời bắt đầu tối. Những người đi tắm biển sắp xếp các đồ đạc của họ và vội vã ra về. Bãi biển mỗi lúc một thêm vắng vẻ. Nước biển dâng cao. Các đợt sóng tràn vào bờ làm cho các tòa lâu đài cát đổ nhào. Bãi chơi của trẻ nhỏ bị ngập nước. Thi thoảng những đợt sóng mạnh xô vào tận chân ghế ngồi của những người canh bãi biển, giờ đây đã hoang vắng. Mặt trăng từ từ mọc lên và dường như nó lơ lửng bay trên đường chân trời. Ánh sáng êm dịu của nó làm cho các đợt sóng lóng lánh ánh vàng. Cảm giác thật kỳ lạ khi nghĩ rằng chính vành trăng đầy đặn, tưởng như rất mong manh dễ vỡ thành từng mảnh trong màn đêm ấy, lại là cái đang làm cho cả khối nước dâng cao ngập cả dải bờ biển dài và lật đổ các lâu đài cát của trẻ nhỏ. Thực tế, đúng Mặt trăng là nguồn gốc gây ra thủy triều. Thủy triều lên xuống là hậu quả của lực hấp dẫn do Mặt trăng tác dụng lên hai vùng đối chân nhau trên Trái đất. Thủy triều lên cao ở nơi Mặt trăng gần Trái đất nhất, ở đó lực hấp dẫn của Mặt trăng mạnh nhất, kéo nước đại dương lên. Nhưng điều nghịch lý là ở chỗ: phía bên kia của Trái đất, những nơi ở xa Mặt trăng nhất (H.12), thủy triều cũng dâng cao, mặc dù ở đó lực hấp dẫn của Mặt trăng yếu nhất và do đó tác động đến nước nhỏ hơn so với các vùng khác, khiến cho nước ở đó phồng lên và kết quả là thủy triều dâng cao. 76 Hỗn độn và hài hòa TRÁI ĐẤT Đại dương Mặt trăng Hình 12. Mặt trăng là nguyên nhân gây ra thủy triều trên Trái đất. Các lực hấp dẫn do Mặt trăng tác dụng lên Trái đất làm biến dạng bề mặt các đại dương, làm cho mức nước dâng cao (tương ứng với triều cường) tại những nơi nằm trên hướng Trái đất - Mặt trăng và mực nước hạ xuống (tương ứng với triều nhược) tại những nơi vuông góc với hướng đó. Do triều cường không chỉ xuất hiện ở những nơi gần Mặt trăng nhất, mà cả ở phía đối diện của Trái đất, cho nên hai triều cường (hay triều nhược) liên tiếp ở một nơi nào đó trên Trái đất xảy ra cách nhau 12,5 giờ (khoảng thời gian này không chính xác bằng 12 giờ là vì Mặt trăng cũng còn chuyển động xung quanh Trái đất nữa). Mặt trời cũng tác dụng lực thủy triều lên các đại dương trên Trái đất. Mặc dù có khối lượng rất lớn so với Mặt trăng, nhưng do Mặt trời ở xa Trái đất hơn Mặt trăng rất nhiều nên tác dụng của lực thủy triều của Mặt trời chỉ bằng một nửa lực thủy triều của Mặt trăng. Do vậy ở một vùng nào đó trên Trái đất, mỗi ngày có hai lần triều cường, cách nhau khoảng 12 giờ. Đợt thứ nhất khi Mặt trăng ở gần Trái đất nhất; đợt thứ hai xảy ra khi Trái đất quay được nửa vòng, khiến cho nơi gần Mặt trăng nhất trước đó trở thành nơi xa nhất1. Nếu Mặt trăng đã làm cho nước các đại dương dâng lên thì Mặt trời cũng không kém. Newton đã dạy chúng ta rằng: lực thủy triều do một vì sao tác động đến, tỷ lệ thuận với khối lượng của ngôi 1. Thực tế khoảng thời gian này không chính xác là 12 giờ mà là 12,5 giờ, vì Mặt trăng không bất động mà nhúc nhích đôi chút trên quỹ đạo của nó trong khoảng thời gian ấy. Ngẫu nhiên và tất yếu:lịch sử Hệ Mặt trời 77 sao đó và tỷ lệ nghịch với lập phương khoảng cách tới nó. Mặt trời lớn hơn rất nhiều so với Mặt trăng, khối lượng của nó gấp 27 triệu lần khối lượng Mặt trăng, song nó cũng ở rất xa: khoảng cách giữa Mặt trời và Trái đất dài gấp 389 lần khoảng cách giữa Mặt trăng và Trái đất. Chung quy lại khả năng của Mặt trời làm dâng nước biển lên chỉ bằng một nửa khả năng của Mặt trăng. Tùy theo vị trí tương ứng của cặp Mặt trời - Mặt trăng đối với Trái đất, mà Mặt trời có thể tăng cường hoặc cản trở tác động của Mặt trăng. Nhưng chính các vị trí tương ứng này lại xác định các pha của Mặt trăng, do đó biên độ (hay độ cao) của thủy triều luôn đi đôi với diện mạo Mặt trăng. Cụ thể là lúc trăng non hay lúc trăng tròn, Mặt trời và Mặt trăng đều ở vị trí thẳng hàng với Trái đất, nên khả năng làm dâng nước đại dương lên cao của chúng tăng cường cho nhau, và thủy triều có biên độ lớn. Sóng biển dâng lên rất cao, tràn vào sân chơi của trẻ nhỏ trên bãi cát, và làm sụp đổ các “lâu đài” cát của chúng. Trái lại, trong những ngày thượng huyền và hạ huyền, Mặt trời và Mặt trăng đều đứng ở vị trí thẳng góc với Trái đất, lúc đó Mặt trời sẽ làm giảm đi một nửa khả năng làm dâng nước đại dương của Mặt trăng, và biên độ của thủy triều bị thu nhỏ xuống. Những đợt sóng yếu lúc đó không thể bén mảng tới phần lớn sân chơi của trẻ nhỏ trên bãi biển, các tòa lâu đài bằng cát của các em cũng không lo bị sụp đổ nữa. Mặt trăng có một mặt bí hiểm Mặt trăng xưa nay hay làm ra vẻ bí mật. Một nửa bề mặt của nó luôn luôn bị che giấu, không một phút nào hé lộ. Đối với con người trên Trái đất, Mặt trăng chỉ để lộ một phía bề mặt của nó mà thôi (xem ảnh 4 của tập ảnh mầu). Tuy nhiên, vệ tinh này không đứng 78 Hỗn độn và hài hòa