TVVL trân trọng giới thiệu bản dịch tác phẩm Vật lí học của tương lai - Khoa học sẽ định hình số phận loài người và cuộc sống hàng ngày của chúng ta như thế nào vào năm 2100, tác phẩm best-seller năm 2010 của Michio Kaku.


Nội dung

Giới thiệu: Dự đoán vật lý 100 năm tiếp theo

1. Tương lai của Máy vi tính: Ý thức cao hơn vật chất

2. Tương lai của Trí tuệ nhân tạo: Sự phát triển của những cỗ máy

3. Tương lai của Y khoa: Người hoàn hảo và hơn thế nữa

4. Công nghệ nano: Mọi thứ từ hư vô?

5. Tương lai của Năng lượng: Năng lượng từ những vì sao

6. Tương lai của Du hành vũ trụ: Vươn tới những vì sao

7. Tương lai của Sự thịnh vượng: Người chiến thắng và kẻ thua cuộc

8. Tương lai của Nhân loại: Nền văn minh hành tinh

9. Một ngày thường nhật vào năm 2100

Giới thiệu: Dự đoán 100 năm tiếp theo

Khi tôi còn nhỏ, hai kinh nghiệm đã giúp định hình nên con người tôi ngày nay và đã xuất hiện hai cảm xúc giúp tạo nên toàn bộ cuộc sống của tôi.

Thứ nhất, năm tôi lên tám tuổi, tôi nhớ tất cả thầy cô giáo đều xì xầm tin tức mới nhất rằng một nhà khoa học lớn vừa mới từ trần. Đêm hôm đó, các tờ báo in một bức ảnh phòng làm việc của ông, với một bản thảo chưa hoàn thành ở trên bàn. Tiêu đề báo nêu rằng nhà khoa học vĩ đại nhất của thời đại chúng ta đã không thể hoàn thành công trình vĩ đại nhất của ông. Tôi tự hỏi mình, không biết cái gì mà khó đến mức một nhà khoa học vĩ đại như thế cũng không thể hoàn thành nó? Cái gì có thể phức tạp và quan trọng như thế chứ? Đối với tôi, rốt cuộc câu hỏi này trở nên cuốn hút hơn bất kì bí ẩn tội phạm nào, và nó kích thích sự tò mò hơn bất kì câu chuyện phiêu lưu nào. Tôi phải biết cái gì nằm trong mớ bản thảo chưa hoàn thành đó.

Sau đó, tôi biết rằng tên của nhà khoa học này là Albert Einstein và bản thảo chưa hoàn thành là thành tựu chu toàn của ông, nỗ lực của ông nhằm xây dựng một “lí thuyết của tất cả”, một phương trình, có lẽ không rộng hơn một inch, sẽ giải mã những bí ẩn của vũ trụ và có lẽ cho phép ông “đọc ra suy nghĩ của Chúa”.

Nhưng kinh nghiệm nòng cốt còn lại từ thời thơ ấu của tôi là khi tôi xem các chương trình truyền hình sáng thứ bảy, đặc biệt là bộ phim flash Gordon với Buster Crabbe. Mỗi tuần, mũi của tôi lại dí vào màn hình ti vi. Tôi bị cuốn hút vào một thế giới bí ẩn của những người ngoài hành tinh, những phi thuyền vũ trụ, những trận chiến súng bắn tia, những thành phố dưới nước, và những con quái vật. Tôi đã bị hớp hồn. Đây là sự trải nghiệm đầu tiên của tôi trước thế giới của tương lai. Kể từ đó, tôi luôn cảm thấy một sự kì diệu như trẻ nhỏ mỗi khi suy ngẫm về tương lai.

Nhưng sau khi dõi theo từng tập của loạt phim truyền hình đó, tôi bắt đầu nhận ra rằng mặc dù flash mang gương đi đánh khắp nơi, nhưng chính nhà khoa học, tiến sĩ Zarkov, mới thật sự là nhân vật trọng yếu. Ông đã phát minh ra phi thuyền tên lửa. lá chắn vô hình, nguồn năng lượng cho thành phố trên trời, vân vân. Không có nhà khoa học thì không có tương lai. Cái đẹp thể chất và cái đẹp tâm hồn có thể giành được sự ngưỡng mộ của xã hội, nhưng tất cả những phát minh kì diệu của tương lai đều là sản phẩm của những nhà khoa học vô danh, không được ca tụng.

Sau này, khi lên trung học, tôi quyết định đi theo bước chân của những nhà khoa học vĩ đại này và đưa một số thứ tôi học được vào thử nghiệm. Tôi muốn là một phần của cuộc cách mạng to lớn mà tôi biết sẽ làm thay đổi thế giới này. Tôi quyết định xây dựng một máy va chạm nguyên tử. Tôi xin mẹ tôi cho phép xây một máy gia tốc 2,3 triệu electron volt trong nhà để xe. Mẹ tôi có chút giật mình nhưng rồi cũng đồng ý. Sau đó, tôi đến Westinghouse và Varian Associates mua 400 pound thép biến áp, 22 dặm dây đồng, và lắp thành một máy gia tốc betatron trong nhà để xe của mẹ tôi.

Ban đầu, tôi xây dựng một buồng bọt với một từ trường mạnh và chụp ảnh đường đi của phản vật chất. Nhưng việc chụp ảnh phản vật chất là chưa đủ. Mục tiêu của tôi lúc này là tạo ra một chùm phản vật chất. Các cuộn dây từ tính của máy va chạm nguyên tử đã tạo ra thành công một từ trường khổng lồ 10 000 gauss (gấp khoảng 20 000 lần từ trường trái đất, trên nguyên tắc sẽ đủ để nhấc một cái búa ra khỏi tay bạn). Cỗ máy tiêu thụ 6 kilowatt công suất, ngốn hết lượng điện năng mà nhà tôi có thể cung cấp. Hễ khi tôi bật máy lên, tôi thường làm nổ tung hết cầu chì trong nhà. (Bà mẹ tội nghiệp của tôi phải ấm ức thắc mắc tại sao bà không có một thằng con trai thích chơi bóng đá kia chứ)

Vì thế, hai cảm xúc đã kích thích tôi trong suốt cuộc đời của mình: khát vọng tìm hiểu mọi định luật vật lí của vũ trụ trong một lí thuyết kết hợp duy nhất và khát vọng nhìn thấy tương lai. Cuối cùng, tôi nhận ra hai cảm xúc này thật sự bổ sung cho nhau. Chìa khóa để hiểu rõ tương lai là nắm vững các định luật cơ bản của tự nhiên và sau đó áp dụng chúng cho các phát minh, các máy móc, các giải pháp sẽ định hình lại nền văn minh của chúng ta trong tương lai xa.

Tôi nhận ra có vô số nỗ lực nhằm dự báo tương lai, nhiều nỗ lực là có ích và sáng suốt. Tuy nhiên, chủ yếu chúng được viết ra bởi các nhà sử học, nhà xã hội học, nhà văn khoa học viễn tưởng, và “nhà tương lai học”, tức là những người không chuyên môn tham gia dự báo thế giới khoa học nhưng không có kiến thức khoa học trực tiếp. Các nhà khoa học, những người trong cuộc thật sự đang sáng tạo ra tương lai trong những phòng thí nghiệm của họ, lại quá bận bịu với việc khám phá nên không có thời gian để viết sách nói về tương lai dành cho công chúng.

Đó là cái khác biệt của quyển sách này. Tôi hi vọng quyển sách này sẽ mang lại cái nhìn của một người trong cuộc về sự kì diệu mà những khám phá đang chờ đợi chúng ta và mang lại một cái nhìn đích xác, đáng tin cậy về thế giới năm 2100.

Tất nhiên, không thể nào dự đoán tương lai với sự chính xác hoàn toàn. Tôi cảm thấy cách tốt nhất là hãy xâm nhập vào suy nghĩ của những nhà khoa học đang ở tiền tuyến nghiên cứu, những người đang làm công việc của người lính tiên phong quả càm là phát minh ra tương lai. Họ là những người đang sáng tạo ra những dụng cụ, những phát minh, và những giải pháp sẽ làm cách mạng hóa nền văn minh nhân loại. Và quyển sách này là câu chuyện của họ. Tôi từng có cơ hội ngồi ở hàng ghế đầu của cuộc cách mạng lớn này, từng phỏng vấn hơn 300 nhà khoa học, nhà tư tưởng, và nhà hoài bão hàng đầu của thế giới trong các chương trình ti vi và radio. Tôi cũng từng đưa những đoàn làm phim truyền hình vào phòng thí nghiệm của họ để quay phim các nguyên mẫu của những dụng cụ tiên tiến sẽ làm thay đổi tương lai của chúng ta. Tôi từng vinh dự tham gia nhiều chương trình khoa học đặc biệt cho đài truyền hình BBC, kênh truyền hình Discovery, kênh Science, làm phim tư liệu về những phát minh và khám phá tiên tiến của những người nhìn ra trông rộng dám sáng tạo ra tương lai. Tự do theo đuổi công trình của mình về lí thuyết dây và trộm nghe những nghiên cứu mũi nhọn sẽ làm cách mạng hóa thế kỉ này, tôi cảm thấy mình có một trong những công việc đáng khao khát nhất trong khoa học. Đó là giấc mơ thời thơ ấu của tôi trở thành hiện thực.

Nhưng quyển sách này khác với những quyển sách trước đây của tôi. Trong những quyển sách như Hơn cả Einstein, Siêu không gian, và Vũ trụ song song, tôi đã trình bày những làn gió cách mạng, tươi mới thồi qua lĩnh vực nghiên cứu của tôi, vật lí lí thuyết, mở ra những lộ trình mới để tìm hiểu vũ trụ. Trong quyển Cơ sở vật lí của những cái không thể, tôi trình bày làm thế nào những khám phá mới nhất trong vật lí học cuối cùng có thể biến những kế hoạch mang tính hư cấu nhất của truyện khoa học viễn tưởng thành cái có thể.

Quyển sách này giống nhất với quyển Các tầm nhìn của tôi, trong đó tôi trình bày khoa học sẽ phát triển như thế nào trong những thập niên sắp tới. Tôi hân hoan khi thấy nhiều tiên đoán trong quyển sách đó đã và đang trong lịch trình hiện thực hóa. Độ chính xác của sách viết của tôi, với mức độ lớn, phụ thuộc vào sự tinh thông và tầm nhìn xa trông rộng của nhiều nhà khoa học mà tôi đã phỏng vấn khi viết sách.

Nhưng quyển sách này chọn một cái nhìn xa hơn nhiều về tương lai, trình bày những công nghệ có thể chín muồi trong 100 năm, những công nghệ cuối cùng sẽ xác định số phận của nhân loại. Cách chúng ta dàn xếp những cơ hội và thách thức của 100 năm tiếp theo sẽ xác định con đường tối hậu của nhân loại.

Dự báo vài năm sắp tới, chứ chưa nói dự báo cả một thế kỉ thuộc về tương lai, là một công việc không dễ nuốt. Nhưng đó là cái thách thức chúng ta mơ tới những công nghệ chúng ta tin rằng một ngày nào đó sẽ làm thay đổi vận mệnh của loài người.

Vào năm 1863, nhà tiểu thuyết lớn Jules Verne đã thực hiện dự án có lẽ là nhiều tham vọng nhất của ông. Ông đã viết một quyển tiểu thuyết tiên tri, tựa đề là Paris vào thế kỉ 20, trong đó ông vận động toàn bộ sức mạnh tài năng của ông để dự báo thế kỉ sắp tới. Thật không may, bản thảo đó đã bị thất lạc trong sự hỗn độn của thời gian, cho đến khi người cháu chút chít của ông tình cờ tìm thấy nó nằm an toàn ở nơi cất giữ thận trọng trong gần 130 năm trời. Nhận thấy mình đã tìm ra một kho báu, người cháu đã sắp xếp cho quyển sách được xuất bản vào năm 1994, và nó trở thành quyển sách bán chạy hàng đầu.

Trở lại năm 1863, các vị vua và hoàng đế vẫn thống trị các đế quốc cổ đại, với những người nông dân bần cùng làm việc quần quật trên những cánh đồng nông nghiệp. Nước Mĩ chìm trong một cuộc nội chiến khốc liệt dường như xé toạc quốc gia này ra, và máy hơi nước chỉ mới bắt đầu làm cách mạng hóa thế giới. Nhưng Verne dự báo Paris vào năm 1960 sẽ có những tòa nhà chọc trời lắp kính, máy điều hòa không khí, ti vi, thang máy, xe lửa cao tốc, xe hơi chạy bằng xăng, máy fax, và thậm chí cái na ná như Internet. Với độ chính xác phi thường, Verne đã mô tả cuộc sống ở Paris hiện đại.

Đây không phải là sự may mắn tình cờ, vì chỉ vài năm sau Verne còn có một dự báo ngoạn mục khác nữa. Vào năm 1865, ông viết quyển Từ Trái đất đến Mặt trăng, trong đó ông dự báo các chi tiết của sứ mệnh đưa các nhà du hành vũ trụ của chúng ta lên mặt trăng hơn 100 năm sau đó, vào năm 1969. Ông dự đoán chính xác kích cỡ của tổ hợp không gian với sai số vài phần trăm, vị trí của trạm phóng ở Florida không xa mũi Canaveral, số nhà du hành trên sứ mệnh đó, quãng thời gian của chuyến hành trình, sự không trọng lượng mà các nhà du hành sẽ cảm nhận, và sự hạ cánh sau cùng xuống đại dương. (Sai sót lớn duy nhất là ông sử dụng thuốc súng, chứ không phải nhiên liệu tên lửa, để đưa các nhà du hành vũ trụ của ông lên mặt trăng. Nhưng tên lửa nhiên liệu lỏng phải 70 năm sau nữa mới phát minh ra).

Làm thế nào Jules Verne có thể dự báo 100 xa về tương lai với độ chính xác khó tin như vậy? Những người viết tiểu sử của ông lưu ý rằng, mặc dù bản thân Verne không phải là một nhà khoa học, nhưng ông liên tục đi tìm các nhà khoa học, chất vấn họ những câu hỏi về cái nhìn tương lai của họ. Ông đã tích lũy một kho tài nguyên khổng lồ tóm tắt những khám phá khoa học lớn của thời đại của ông. Verne nhận ra rằng khoa học là động cơ làm lay chuyển các nền tảng của nền văn minh, đưa nó vào một thế kỉ mới với những kì công và kì tích bất ngờ. Chìa khóa cho tầm nhìn và sự sáng suốt uyên thâm của Verne là ông nắm vững sức mạnh làm cách mạng hóa xã hội của khoa học.

Một nhà tiên tri lớn nữa của công nghệ là Leonardo da Vinci, họa sĩ, nhà tư tưởng, người nhìn xa trông rộng. Vào cuối thế kỉ 15, ông đã vẽ những sơ đồ đẹp đẽ, chính xác của những máy móc một ngày nào đó sẽ bay rợp bầu trời: những bản phác thảo nhảy dù, trực thăng, tàu lượn, và cả máy bay. Đáng chú ý, nhiều phát minh của ông sẽ bay. (Tuy nhiên, máy bay của ông cần thêm một thành phần nữa: một động cơ ít nhất là một sức ngựa, cái phải chờ thêm 400 năm nữa).

Cái cũng bất ngờ không kém là Leonardo đã phác thảo bản thiết kế cho một máy cơ làm toán cộng, cái có lẽ đi trước 150 năm so với thời đại của nó. Vào năm 1967, một bản thảo để không đúng chỗ đã được phân tích lại, làm rõ ý tưởng của ông về một máy làm toán cộng với mười ba bánh xe số. Nếu người ta quay một tay quay, thì những bánh răng bên trong quay liên tiếp thực hiện những phép tính số học (Cỗ máy đã được chế tạo vào năm 1968 và nó hoạt động được).

Ngoài ra, vào thập niên 1950, một bản thảo khác đã được làm rõ có chứa một bản phác thảo cho một chiến binh người máy, mặc áo giáp kiểu German-Italy, có thể ngồi và cử động cánh tay, cổ và quai hàm. Sau đó, nó cũng được chế tạo và nhận thấy là hoạt động.

Giống như Jules Verne, Leonardo có thể nhìn xa về tương lai bằng cách tham khảo rất nhiều cá nhân lỗi lạc của thời đại của ông. Ông là một phần của một vòng tròn nhỏ gồm những người ở tại tiền tuyến của sự đổi mới. Ngoài ra, Leonardo luôn luôn làm thực nghiệm, xây dựng, và phác thảo các mô hình, một thuộc tính chủ chốt của những ai muốn biến suy nghĩ thành hiện thực.

Đã thấy tầm nhìn xa rộng rất mực của Verne và Leonardo da Vinci, chúng ta tự hỏi: Có thể nào dự báo thế giới của năm 2100 không? Theo truyền thống của Verne và Leonardo, quyển sách này sẽ khảo sát chặt chẽ công trình của những nhà khoa học hàng đầu đang xây dựng những nguyên mẫu của những công nghệ sẽ làm thay đổi tương lai của chúng ta. Quyển sách này không phải là một tác phẩm viễn tưởng, một sản phẩm của một sức tưởng tượng quá khích của một nhà biên kịch Hollywood, mà nó được xây dựng trên một nền tảng khoa học vững chắc đã được triển khai trong những phòng thí nghiệm lớn trên khắp thế giới ngày nay.

Nguyên mẫu của tất cả những công nghệ này đã có rồi. Như William Gibson, tác giả của Neuromancer, người đặt ra cái từ cyberspace [không gian điều khiển], từng nói, “Tương lai đã sẵn nơi đây. Nó chỉ phân bổ không đều mà thôi”.

Dự báo thế giới năm 2100 là một nhiệm vụ khó khăn, vì chúng ta đang sống trong một kỉ nguyên chuyển biến khoa học rõ rệt, trong đó nhịp độ khám phá luôn luôn tăng tốc. Nhiều kiến thức khoa học tích lũy chỉ trong vài thập niên vừa qua đã nhiều hơn kiến thức của toàn bộ lịch sử loài người. Và vào năm 2100, kiến thức khoa học này sẽ lại tăng lên gấp nhiều lần.

Nhưng có lẽ cách tốt nhất để nắm lấy tầm cỡ dự báo 100 năm tới trong tương lai là hãy nhắc lại thế giới năm 1900 và nhớ lại cuộc sống mà ông bà của chúng ta đã trải qua.

Nhà báo Mark Sullivan yêu cầu chúng ta hãy tưởng tượng một người nào đó đang đọc một tờ báo vào năm 1900:

Trích dẫn :

Trên tờ báo của ông ngày 1 tháng 1 năm 1900, người Mĩ đó không tìm thấy từ nào như radio, vì hai mươi năm sau nữa nó mới xuất hiện; ông cũng không tìm thấy từ “phim ảnh” vì nó chủ yếu thuộc về tương lai; cũng không có tài xế, vì xe ô tô chỉ mới xuất hiện và còn được gọi là “tàu hàng không ngựa kéo…” Cũng không có từ nào như phi công. Người nông dân không nghe nói tới máy kéo, cũng không có chủ nhà băng của Hệ thống Dự trữ Liên bang. Thương gia không nghe nói tới chuỗi cửa hàng hay “cửa hàng tự phục vụ”; người đi biển không biết tới động cơ đốt dầu… Những đàn bò có thể vẫn đi lại trên những con đường quê… Ngựa hoặc lừa chở hàng trên thực tế là phổ biến. Người thợ rèn làm việc dưới tán cây hạt dẻ là một thực tế.

Để hiểu cái khó của việc dự báo 100 năm tiếp theo, chúng ta phải đánh giá đúng cái khó của con người năm 1900 ở việc dự báo thế giới năm 2000. Vào năm 1893, là một phần của Triễn lãm Columbia thế giới ở Chicago, 74 cá nhân xuất sắc đã được yêu cầu dự báo cuộc sống sẽ trông như thế nào vào 100 năm sau. Một vấn đề là họ trước sau đánh giá thấp tốc độ phát triển của khoa học. Ví dụ, nhiều người dự báo chính xác rằng một ngày nào đó chúng ta sẽ có những phi thuyền thương mại xuyên đại dương, nhưng họ nghĩ chúng sẽ là khí cầu. Thượng nghị sĩ John J. Ingalls nói, “Người công dân sử dụng khí cầu điều khiển làm phương tiện đi lại sẽ là phổ biến”. Họ cũng đều bỏ lỡ sự xuất hiện của xe ô tô. Tổng cục trưởng cục bưu điện John Wanamaker phát biểu rằng thư từ ở Mĩ sẽ được phân phát bằng xe ngựa tuyến và trên lưng ngựa, kể cả 100 năm tương lai.

Sự đánh giá thấp tầm quan trọng của khoa học và đổi mới như thế này còn lan rộng sang sở cấp bằng sáng chế. Năm 1899, Charles H. Duell, ủy viên hội đồng Sở cấp bằng sáng chế Mĩ nói, “Mọi thứ có thể phát minh đã được phát minh rồi”.

Thỉnh thoảng các chuyên gia trong lĩnh vực của họ lại đánh giá thấp cái đang xảy ra ngay bên dưới mũi của họ. Năm 1927, Harry M. Warner, một trong những người sáng lập Warner Brothers, nhận xét trong thời đại phim câm, “Có ma nào thèm nghe diễn viên nói chứ?”

Và Thomas Watson, chủ tịch IBM, phát biểu vào năm 1943, “Tôi nghĩ có một thị trường thế giới chăng là năm máy vi tính”.

Sự đánh giá thấp sức mạnh của khám phá khoa học còn lan cả sang tờ báo danh giá New York Times. (Năm 1903, Times tuyên bố rằng những chiếc máy biết bay chỉ là sự lãng phí thời gian, đúng một tuần trước khi anh em nhà Wrights cho bay thành công chiếc máy bay của họ tại Kitty Hawk, Bắc Carolina. Vào năm 1920, Times chỉ trích nhà khoa học tên lửa Robert Goddard, tuyên bố rằng công trình của ông là vô nghĩa vì tên lửa không thể chuyển động trong chân không. 49 năm sau, khi các nhà du hành Apollo 11 hạ cánh lên mặt trăng, tờ Times chạy dòng đính chính, “Giờ thì đã rõ một tên lửa có thể hoạt động trong chân không. Times lấy làm tiếc đã sai”).

Bài học ở đây là rất nguy hiểm chuyện đặt cược vào tương lai.

Các dự báo cho tương lai, với một vài ngoại lệ, luôn luôn đánh giá thấp tốc độ tiến bộ khoa học. Khi xem lại bộ phim truyền hình thập niên 1960 Star Trek, hẳn bạn để ý thấy phần nhiều “công nghệ thế kỉ 23” này đã có mặt rồi. Trở lại khi ấy, khán giả truyền hình giật mình khi xem điện thoại di động, máy vi tính xách tay, những chiếc máy có thể nói chuyện, và máy đánh chữ có thể kiểm tra lỗi chính tả. Nhưng toàn bộ những công nghệ này ngày nay đã có mặt. Không bao lâu, chúng ta cũng sẽ có các phiên bản của máy phiên dịch đa năng có thể nhanh chóng dịch giữa các ngôn ngữ khi bạn nói, cũng như “tricoder”, máy chẩn đoán bệnh từ xa. (Ngoại trừ động cơ lái cong và máy viễn tải, phần lớn nền khoa học thế kỉ 23 này đã có mặt ở đây.)

Đã thấy cái sai rành rành của những người đánh giá thấp tương lai, vậy làm thế nào chúng ta có thể bắt đầu đưa ra một cơ sở khoa học vững chắc hơn cho những dự báo của chúng ta?

Michio Kaku - Vật lí học của tương lai