Thiên nhiên dạy chúng ta điều gì?

“Xin hỏi loài thú, chúng sẽ chỉ dạy; hỏi loài chim trời, chúng sẽ kể cho. Hoặc chú ý trái đất, nó sẽ chỉ dạy; cá biển sẽ công bố cho anh hay”.​—GIÓP 12:7, 8.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học và kỹ sư đã dựa vào cây cối lẫn động vật để lấy ý tưởng thiết kế. Việc nghiên cứu và mô phỏng các đặc điểm của nhiều sinh vật (gọi là mô phỏng sinh học) nhằm tạo ra các sản phẩm mới và cải thiện những sản phẩm đã có. Khi xem những ví dụ dưới đây, bạn hãy tự hỏi: “Ai đáng được tôn vinh về những thiết kế này?”.

Học hỏi từ vây cá voi

Các nhà thiết kế máy bay có thể học được điều gì từ cá voi lưng gù? Dường như họ học được rất nhiều điều. Con cá voi lưng gù trưởng thành nặng khoảng 30 tấn (tương đương một xe tải chở đầy hàng), có một cơ thể tương đối cứng và đôi vây lớn như đôi cánh. Con vật dài 12m này bơi rất nhanh dưới nước. Ví dụ, khi săn mồi, một con cá voi lưng gù có thể bơi lên theo hình xoắn ốc bên dưới bữa ăn, gồm cá hoặc các loài giáp xác như tôm hay cua, đồng thời thổi ra hàng loạt bong bóng khí. Lưới bong bóng khí này với đường kính có thể nhỏ bằng khoảng 1,5m gom lại những con mồi gần bề mặt biển. Sau đó, con cá voi nuốt gọn bữa ăn ấy.

Điều khiến các nhà nghiên cứu tò mò là cách mà sinh vật với cơ thể cứng đơ này có thể bơi theo hình vòng tròn nhỏ. Họ khám phá bí quyết nằm ở hình dạng của cái vây. Rìa trước vây ngực của nó không phẳng như cánh của máy bay, nhưng có răng cưa với một dãy khối u nhô ra.

Khi nó lướt dưới nước, các khối u này làm tăng lực đẩy và giảm lực cản. Bằng cách nào? Tập san Natural History giải thích các khối u ấy khiến nước chuyển động xoay tròn xung quanh vây, thậm chí khi nó bơi gần như thẳng đứng. Nếu vây không các có khối u, cá voi không thể bơi theo hình vòng tròn nhỏ như thế vì nước sẽ bị xoáy phía sau vây và không tạo ra lực đẩy.

Khám phá này sẽ được ứng dụng thế nào vào thực tế? Nếu cánh máy bay dựa vào hình dạng vây cá voi lưng gù thì sẽ cần ít cánh máy bay con hoặc ít thiết bị để điều chỉnh luồng khí hơn. Đôi cánh này sẽ an toàn và dễ bảo trì hơn. Ông John Long, một chuyên gia về cơ khí sinh học, tin rằng vào một ngày không xa “chúng ta có thể thấy mỗi máy bay phản lực đều có các khối u của vây cá voi lưng gù”.

Mô phỏng cánh của mòng biển

Dĩ nhiên, cánh máy bay đã mô phỏng theo hình dạng của đôi cánh chim. Thế nhưng gần đây các kỹ sư đã đạt đến tầm cao mới trong việc mô phỏng điều này. Tạp chí New Scientist cho biết: “Các nhà nghiên cứu tại đại học Florida đã xây dựng mô hình máy bay điều khiển từ xa đầu tiên với khả năng lơ lửng, bổ nhào và bay vút lên như chim mòng biển”.

Con mòng biển thực hiện những cú nhào lộn đáng kinh ngạc trên không bằng cách điều chỉnh khớp vai và khuỷu cánh. Để bắt chước sự uyển chuyển này của đôi cánh chim, tạp chí ấy cho biết: “Chiếc máy bay điều khiển từ xa dài 61cm phải có một mô-tơ nhỏ để điều chỉnh các thanh kim loại hầu giúp đôi cánh cử động”. Đôi cánh được thiết kế thông minh này cho phép chiếc máy bay nhỏ bay lơ lửng và lao xuống giữa các tòa nhà cao tầng. Lực lượng không quân Hoa Kỳ muốn phát triển máy bay có khả năng điều chỉnh tương tự nhằm đưa vào việc tìm kiếm vũ khí hóa học hoặc sinh học tại những thành phố lớn.

Bắt chước chân của thằn lằn

Chúng ta cũng có thể học được nhiều điều từ động vật trên cạn. Ví dụ, con thằn lằn có khả năng leo tường và bám chặt trên trần nhà bất chấp quy luật của trọng lực. Ngay cả vào thời Kinh Thánh, sinh vật này đã được biết đến với khả năng tuyệt diệu ấy (Châm ngôn 30:28). Điều gì giúp nó có khả năng đó?

Thằn lằn có khả năng bám vào ngay cả bề mặt nhẵn như kính là nhờ những cấu trúc nhỏ như tóc che phủ chân của nó. Chân của nó không tiết ra chất keo. Thay vì thế, nó tận dụng lực liên kết phân tử. Những phân tử trên hai bề mặt bám vào nhau bởi lực hấp dẫn yếu, được gọi là lực van der Waals. Thông thường trọng lực dễ dàng áp đảo lực này. Đó là lý do chúng ta không thể leo tường đơn giản bằng cách chống tay vào tường. Tuy nhiên, sợi lông nhỏ của thằn lằn làm tăng diện tích tiếp xúc với bức tường. Vì chân thằn lằn có hàng ngàn sợi lông nên lực van der Waals được nhân lên, tạo ra một lực hút đủ mạnh để giữ lấy trọng lượng cơ thể nó.

Khám phá này có thể được dùng vào điều gì? Chất liệu nhân tạo được sáng chế dựa trên chân của thằn lằn có thể được dùng làm một lựa chọn khác ngoài khóa dán Velcro (cũng được mô phỏng từ thiên nhiên).a Tập san The Economist trích lời của một nhà nghiên cứu nói rằng vật liệu được tạo ra từ “keo thằn lằn” có thể được dùng đặc biệt trong “những ứng dụng về y khoa khi không thể sử dụng keo dán hóa học”.

Ai xứng đáng được tôn vinh?

Cơ quan Hàng không Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA) đang nghiên cứu một rô-bốt có thể di chuyển như con bọ cạp, các kỹ sư ở Phần Lan đã chế tạo một xe đầu kéo sáu chân có thể vượt qua các chướng ngại giống như một côn trùng khổng lồ. Các nhà nghiên cứu khác đã thiết kế một loại vải trên đó có những hình bán nguyệt nhỏ, bắt chước cách quả thông đóng và mở. Một hãng sản xuất xe hơi đang nghiên cứu và chế tạo chiếc xe phỏng theo khả năng giảm lực cản của cá nắp hòm. Các nhà nghiên cứu khác đang tìm hiểu đặc tính chống sốc của vỏ bào ngư nhằm tạo ra loại áo giáp nhẹ và chắc hơn.

Có quá nhiều ý tưởng hay đến từ thiên nhiên đến nỗi các nhà nghiên cứu thiết lập một hệ thống cơ sở dữ liệu ứng dụng sinh học từ hàng ngàn thiết kế tài tình trong thiên nhiên. Tập san The Economist cho biết các nhà khoa học có thể kiếm trong hệ thống dữ liệu này để tìm ra “các giải pháp từ thiên nhiên cho những vấn đề về thiết kế của họ”. Các thông tin trong hệ thống cơ sở dữ liệu đó được gọi là bằng sáng chế sinh học. Thông thường, chủ sở hữu bằng sáng chế là một người hoặc một công ty đã đăng ký bản quyền một ý tưởng hoặc máy mới. Nói về dữ liệu bằng sáng chế sinh học này, tập san The Economist cho biết: “Khi các nhà nghiên cứu gọi các ý tưởng mô phỏng sinh học là bằng sáng chế sinh học, thật ra họ đang nhấn mạnh rằng chủ sở hữu bằng sáng chế là thiên nhiên”.

Làm thế nào thiên nhiên có được các ý tưởng cực kỳ thông minh ấy? Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng những thiết kế tài tình đó trong thiên nhiên là kết quả của hàng triệu năm tiến hóa. Tuy nhiên, những nhà nghiên cứu khác không kết luận như thế. Nhà vi trùng học Michael Behe viết trong tờ The New York Times năm 2005: “Vì sự thiết kế [trong thiên nhiên] rất rõ ràng nên có thể giải thích một cách đơn giản: Nếu con vật có hình dạng, tướng đi và tiếng kêu giống con vịt và không bằng chứng nào khác chứng tỏ con vật ấy là con vật khác, chúng ta phải kết luận nó là con vịt”. Ông muốn nói gì? Ý của ông là: “Không nên bỏ qua sự kiện một sinh vật được tạo ra chỉ vì điều đó quá hiển nhiên”.

Chắc chắn, người kỹ sư thiết kế một cánh máy bay an toàn, hiệu quả hơn đáng được khen ngợi. Tương tự thế, người phát minh ra băng keo đa năng, chất liệu vải mặc thoải mái hơn hoặc một chiếc xe tiết kiệm nhiên liệu hơn cũng đáng được tôn vinh. Thật ra, một nhà sản xuất bắt chước mẫu thiết kế của người khác nhưng không công nhận người thiết kế thì có thể bị xem là vi phạm pháp luật.

Những nhà nghiên cứu có chuyên môn cao chỉ bắt chước phần nào các điều đã có trong thiên nhiên để giải quyết những vấn đề hóc búa, nhưng họ lại cho rằng nguồn gốc những công trình thông minh này là do tiến hóa. Đối với bạn, điều này có hợp lý không? Nếu sản phẩm sao chép đòi hỏi phải có người thiết kế thông minh, thế còn nguyên bản thì sao? Thật ra, ai xứng đáng được tôn vinh hơn, kỹ sư bậc thầy hay người mới tập sự bắt chước thiết kế của kỹ sư ấy?

Kết luận hợp lý

Sau khi xem xét các bằng chứng trong thiên nhiên, nhiều người có cùng cảm nghĩ với người viết sách Thi thiên: “Lạy Đức Giê-hô-va, các công việc ngài nhiều thay! Ngài làm hết thảy một cách khôn ngoan. Trái đất chứa đầy tạo vật của ngài” (Thi thiên 104:24). Một người viết Kinh Thánh là ông Phao-lô cũng kết luận tương tự: “Dù Đức Chúa Trời là vô hình, nhưng từ lúc thế gian được dựng nên, khi xem xét những vật ngài tạo ra thì người ta có thể thấy rõ các đặc tính của ngài, tức quyền năng muôn đời và cương vị Chúa Trời”.​—Rô-ma 1:19, 20.

Tuy nhiên, nhiều người tôn trọng Kinh Thánh và tin là có Đức Chúa Trời lý luận rằng có lẽ ngài dùng sự tiến hóa để tạo ra các kỳ quan thiên nhiên. Nhưng Kinh Thánh dạy gì?

[Chú thích]

[Câu nổi bật]

Làm thế nào thiên nhiên có được các ý tưởng hay như thế?

[Câu nổi bật]

Ai là chủ sở hữu “bằng sáng chế” trong thiên nhiên?

[Khung/Hình]

Nếu sản phẩm sao chép đòi hỏi phải có người thiết kế thông minh, thế còn nguyên bản thì sao?

Chiếc máy bay có khả năng nhào lộn này mô phỏng theo cánh của mòng biển

Chân của thằn lằn không bị dơ, không bao giờ để lại dấu vết, bám vào mọi bề mặt ngoại trừ Teflon, dính vào và gỡ ra một cách dễ dàng. Các nhà nghiên cứu đang cố bắt chước chân của chúng

Khả năng giảm lực cản đáng kinh ngạc của cá nắp hòm truyền cảm hứng cho con người để chế tạo xe hơi

[Hình ảnh]

Airplane: Kristen Bartlett/University of Florida; gecko foot: Breck P. Kent; box fish and car: Mercedes-Benz USA

[Khung/Hình]

BẢN NĂNG ĐỊNH VỊ TÀI TÌNH

Nhiều con vật có thể xác định phương hướng trên trái đất nhờ “khôn ngoan theo bản năng” (Châm ngôn 30:24, 25). Hãy xem hai ví dụ.

◼ Loài kiến điều tiết giao thông Làm thế nào những con kiến tìm được đường về tổ? Các nhà nghiên cứu ở Vương quốc Anh khám phá ra rằng ngoài việc để lại mùi làm dấu, một số con kiến dùng hình học để tạo đường đi nhằm giúp chúng tìm đường về tổ dễ dàng. Ví dụ, tạp chí New Scientist cho biết những con kiến pharaoh “rời tổ và tạo ra những con đường phân nhánh với một góc 50 đến 60 độ”. Có điều gì đáng chú ý về cách di chuyển này? Khi trên đường về tổ và gặp một ngã ba, theo bản năng một con kiến sẽ chọn đi đường thẳng nhất có thể, là đường chắc chắn dẫn về tổ. Tạp chí nói thêm: “Những con đường phân nhánh theo hình học giúp điều tiết hiệu quả luồng lưu thông của kiến, nhất là khi chúng đi ngược chiều nhau, và giúp mỗi con kiến đỡ hao sức vì đi sai đường”.

◼ La bàn của loài chim Nhiều con chim có khả năng định vị cực kỳ chính xác trên một chặng đường dài và trong mọi điều kiện thời tiết. Như thế nào? Các nhà nghiên cứu đã khám phá ra rằng chim có thể cảm nhận từ trường của trái đất. Tuy nhiên, tạp chí Science cho biết “đường của từ trường ở mỗi nơi mỗi khác, không phải nơi nào cũng chỉ về hướng chính bắc”. Điều gì giúp những con chim di trú không bay sai hướng? Dường như chim có thể điều chỉnh la bàn bên trong chúng theo hướng mặt trời lặn mỗi buổi chiều. Vị trí mặt trời lặn thay đổi theo vĩ độ và mùa, nên tạp chí Science cũng cho biết các nhà nghiên cứu nghĩ rằng những con chim này hẳn phải có khả năng thích nghi với những thay đổi nhờ “đồng hồ sinh học cho chúng biết thời điểm trong năm”.

Nhờ đâu con kiến khả năng hiểu hình học? Nhờ đâu loài chim có la bàn, đồng hồ sinh học và bộ não có khả năng hiểu được thông tin đến từ những công cụ ấy? Có phải do sự tiến hóa ngẫu nhiên? Hay nhờ một Đấng Tạo Hóa khôn ngoan?

[Hình ảnh]

© E.J.H. Robinson 2004