Thách thức định nghĩa sự sống không tồn tại

Điều mà khoa học hiện đại đã dạy chúng ta là sự sống không phải là một thuộc tính của vật chất.

Bạn đã từng tự hỏi điều gì làm bạn sống? Điều gì khiến bất cứ điều gì sống?

Tại hội nghị của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ năm 2012, trong một phiên thảo luận về nguồn gốc của sự sống, Andrew Ellington đã đề xuất một giả thuyết cấp tiến: Sự sống không tồn tại. Andy là một giáo sư hóa học đến từ Đại học Texas tại Austin, và đó là trang chiếu đầu tiên trong bài thuyết trình của ông về hóa học RNA và nguồn gốc của sự sống. Ý tưởng của ông đã khiến tôi vô cùng bối rối.

Cảm giác bối rối

Tôi cảm thấy bối rối vì có lẽ tôi nên đồng ý với Andy. Nhưng tôi không đồng ý. Khi tham dự bài giảng của Andy, tôi gần như chắc chắn rằng mình đang sống, như tôi đang cảm thấy lúc này. Bạn cũng có thể tự tin rằng bạn đang sống. Bạn đã không dành cả cuộc đời mình để… sống đấy sao? Sự sống có ý nghĩa. Nó hoàn toàn khác biệt với việc không sống.

Tuy nhiên, mặc dù chúng ta có niềm tin tự nhiên vào sự tồn tại của chính mình, một số nhà khoa học lại thách thức điều này và lập luận rằng sự sống có thể chỉ là một ảo ảnh hay một hiện tượng phụ, có thể được giải thích bằng vật lý và hóa học đã biết.

Nhà vật lý và trí thức công chúng Sean Carroll là một người như vậy. Trong một buổi giảng đông đúc vào buổi tối tại Đại học Bang Arizona, nơi tôi làm việc, tôi đã sững sờ khi Sean tuyên bố rằng các phương trình vật lý hạt là đủ để giải thích sự tồn tại của toàn bộ vật chất – bao gồm cả bạn và tôi. Jack Szostak, một người đoạt giải Nobel, cũng có quan điểm tương tự khi cho rằng việc tập trung vào định nghĩa về sự sống đang cản trở chúng ta hiểu về nguồn gốc của nó. Theo Jack, càng nhìn gần vào bất kỳ thuộc tính định nghĩa nào của sự sống, ranh giới giữa sự sống và phi sự sống càng trở nên mờ nhạt.

Kinh nghiệm thời thơ ấu và sự bất khả phục hồi của sự sống

Khi còn nhỏ, tôi nhớ đã cố gắng tháo rời một con côn trùng và rồi không thể khôi phục nó về trạng thái ban đầu. Lúc đó, tôi quá ngạc nhiên để cảm thấy buồn. Tất cả chúng ta đều quen thuộc với việc sự sống không thể bị giảm thành từng phần của nó, dù đó là các hạt cơ bản, nguyên tử hay thậm chí là phân tử. Có lẽ dễ nhất là nhìn nhận, như Andy, Jack và Sean đã làm, rằng sự sống không phải là một thuộc tính của từng phần riêng lẻ, và do đó chúng ta không cần bận tâm đến việc định nghĩa nó. Nếu đúng, điều này dẫn đến việc tất cả những gì chúng ta cần để hiểu được những gì sự sống thực hiện và cách nó xuất hiện chỉ là hiểu các phần đó.

Câu chuyện về sự huấn luyện trong vật lý lý thuyết

Trong quá trình được đào tạo như một nhà vật lý lý thuyết, tôi được dạy rằng sự sống không phải là một vấn đề khoa học sâu sắc về mặt khái niệm. Thay vào đó, những khái niệm căn bản nhất về bản chất của thực tại là điều mà các nhà vật lý khác đã nghiên cứu – như không gian, thời gian, ánh sáng, năng lượng và vật chất. Quả thực, những thành tựu của vật lý thật đáng kinh ngạc: chỉ trong khoảng bốn trăm năm ngắn ngủi, chúng ta đã đạt được sự hiểu biết sâu sắc về cách mà vũ trụ của chúng ta hoạt động. Chúng ta thậm chí đã định nghĩa được ý nghĩa của vũ trụ. Ở các quy mô rất nhỏ, chúng ta hiểu nhiều về các thành phần cơ bản của toàn bộ vật chất. Ở quy mô lớn nhất, chúng ta có thể chụp ảnh các thiên hà xa xôi mà ánh sáng đã mất hơn 13,5 tỷ năm để đến được kính thiên văn của chúng ta.

Thách thức lớn: Nguồn gốc của sự sống

Tuy nhiên, nguồn gốc của sự sống vẫn là một trong những bí ẩn lớn nhất trong khoa học. Vật lý, như chúng ta cùng hiểu tại thời điểm này trong lịch sử, cung cấp một mô tả cơ bản về một vũ trụ không có sự sống. Đó không phải là vũ trụ mà tôi sống, và tôi đoán bạn cũng không sống trong đó.

Nhưng nếu sự sống thực sự tồn tại, thì nó là gì?

Chúng ta là gì?

Nếu thuyết sinh lực đã chết, có thể bạn cũng thế

Trái ngược hoàn toàn với quan điểm của các nhà vật lý và hóa học hiện đại, các nhà khoa học trước đây tin rằng sự sống tồn tại như một phạm trù riêng biệt so với vật chất.

Vật chất có sự sống được cho là mang trong mình một lực sinh lực, đôi khi được gọi là élan vital. Aristotle gọi nó là entelechy; Gottfried Wilhelm Leibniz gọi nó là monads. Họ đều mô tả, như nhiều người khác, một phẩm chất đặc biệt chỉ có ở các thực thể sống, điều hướng các hành vi sống như sự phát triển của phôi thai, tái sinh của một chi bị mất, hay bất kỳ hoạt động có mục đích nào khác dường như chỉ đặc trưng cho sự sống. Khái niệm về sự sống này có phần giống với khái niệm tôn giáo về linh hồn, và một số người thậm chí đã gọi nó là như vậy. Dù bạn gọi nó là gì, chúng ta nghĩ rằng những đặc tính này là độc nhất của sự sống vì chúng ta không quan sát thấy chúng ở những vật không sống. Một hòn đá không tự khôi phục hình dạng khi bị cắt làm đôi, nhưng một con giun phẳng có thể và làm được. Chủ nghĩa sinh lực, như phong trào khoa học được gọi, được thúc đẩy bởi ý tưởng rằng điều gì làm cho vật chất có sự sống không thể được mô tả bằng cơ học và do đó không phải là vật chất.

Chủ nghĩa vật chất hiện đại và quan điểm về sự sống

Trong khi những nhà vật chất hiện đại như Andy, Sean và Jack cho rằng các thuộc tính đã biết của vật chất là đủ để giải thích sự sống, các nhà sinh lực lại có quan điểm hoàn toàn ngược lại. Họ tin rằng sự sống thực sự tồn tại, nhưng nó không thể được giải thích bằng các thuộc tính của vật chất. Thường thì ý tưởng về nguyên tắc sống được thảo luận dưới dạng một loại năng lượng sống hay tia lửa sống có thể làm vật chất chết trở nên sống động. Nếu điều này nghe có vẻ hơi giống Frankenstein, thì đó là vì đúng là như vậy. Mary Shelley chỉ mới 21 tuổi khi tiểu thuyết nổi tiếng của bà, Frankenstein, được xuất bản vào năm 1818. Khi viết cuốn sách, bà đã phản ánh về khoa học hàng đầu của thời đại mình, đặc biệt là các lý thuyết về linh hồn, điều gì làm cho chúng ta sống, và làm thế nào chúng ta có thể hồi sinh người chết bằng điện. Mary đã bị ảnh hưởng bởi công trình của Luigi Galvani, công trình sau đó được cháu trai ông, Giovanni Aldini, tiếp tục. Hai người này đã cố gắng làm cho các bộ phận cơ thể hoạt động trở lại thông qua kích thích điện; họ sẽ kích thích chân ếch chết bằng các cú sốc điện để khiến chúng nhảy múa. Mary cũng được cho là bị ảnh hưởng bởi Erasmus Darwin, ông nội của Charles Darwin nổi tiếng hơn. Cụ Darwin đã viết về chủ đề sinh sản tự phát, trích dẫn cách các vật liệu vô tri có thể tự phát trở nên sống động trong nước ấm bởi ánh nắng mặt trời.

Trong tiểu thuyết của Mary, các bộ phận cơ thể của người vừa qua đời có thể được hồi sinh bằng cách điện nếu được lắp ráp đúng cách. Đây là cách nhân vật chính của bà, Tiến sĩ Victor Frankenstein, tạo ra quái vật sống từ những cơ thể chết.