Văn Minh Khoa Học

 

(tiếp)

 

 

Thế là từ đó, từ thế kỷ 18, Âu Châu bước vào thời minh tri (Enlightenment hay Age of Reason), thời khao khát kiến thức, thời tìm kiếm và khám phá khoa học, bằng cách áp dụng phương pháp khoa học cho cả các ngành như sinh vật học (biology), địa chất học (geology) và hóa chất học (chemistry). Về sinh vật học có Carolus Linnaeus, một nhà thiên nhiên học và thực vật học người Thụy Điển, vị đã đặt ra một hệ thống mới để đặt tên và phân loại cây cối và thú vật. Về địa chất học có James Hutton, một nhà hóa học người Tô Cách Lan, nhân vật đã phổ biến một lý thuyết cho rằng trái đất quá cổ với những đặc tính liên tục đổi thay một cách từ từ. Về hóa chất học có Joseph Priestley, một hóa học gia người Anh, và Carl Scheele, một hóa học gia người Thụy Điển, mỗi người tự mình khám phá ra được chất dưỡng khí (oxygen). Sau đó, qua thí nghiệm, Antoine Lavoisier, một hóa học gia Pháp, đã khám phá ra sức bức cháy (combustion) là một phản ứng hóa học bao giờ cũng được phát tỏa bởi một chất nào đó với chất dưỡng khí oxygen. Cuốn Elementary Treatise on Chemistry (Khái Luận Căn Bản về Hóa Học) ông xuất bản năm 1789 là cuốn giáo khoa hóa học tân thời đầu tiên.

 

Năm 1803, nhà hóa học người Đại Anh Quốc John Dalton nêu lên một lý thuyết mới rất quan trọng về vật lý, đó là vật chất được tạo nên bởi các đơn vị li ti được gọi là nguyên tử, vì, theo quan sát và thí nghiệm, hầu hết các chất bị hư hoại đều do bởi phản ứng hóa học, song phản ứng hóa học sẽ hoàn toàn ngưng lại ở mức độ phản ứng cuối cùng làm nên chất than (carbon), sau đó phản ứng hóa học không xẩy ra nữa. Bấy giờ Dalton đã liệt kê ra 16 nguyên tố hóa học (chemical element) là những chất được tạo nên bởi một loại nguyên tử đặc biệt và những nguyên tử này dù bất khả phân chia song cũng có thể trở thành hợp chất bằng những đường lối khác nhau để tạo nên tất cả mọi chất liệu trên mặt đất này.

 

Thuyết nguyên tử của Dalton đã giúp cho các hóa học gia cuối hậu bán thế kỷ 19 khám phá ra được thêm các định luật về các hợp chất nguyên tử. Năm 1869, hai nhà hóa học, một của Nga là Dmitri Mendeleev, và một của Đức là Julius Lothar Meyer, mỗi người tự động tuyên bố rằng mình đã khám phá ra được định luật phân cách (periodic law), vì họ thấy rằng khi liệt kê các hóa chất theo trọng lượng nguyên tử của chúng thì các chất có đặc tính tương tự như nhau sẽ phân cách nhau một cách đều đặn. Nhờ khám phá này, các nhà hóa học đã lập thành một bảng phân cách hóa chất (periodic table of the elements) hoàn toàn để làm tiêu chuẩn chung cho tới ngày nay. Tuy nhiên, vấn đề tại sao các hóa chất lại có một trọng lượng thứ tự như vậy chỉ được giải quyết vào đầu thế kỷ 20 với thuyết cơ lượng (quantum mechanics) mà thôi.

 

Cũng vào thời điểm ngành hóa học đang nở rộ như thế thì ngành sinh vật học cũng tiến đến một bước hết sức quan trọng vào thập niên 1870, với đóng góp của nhà hóa học người Pháp, Louis Pasteur, cũng như của một y sĩ người Đức, Robert Koch. Căn cứ vào các nghiên cứu của mình, cả hai cho thấy rằng các thứ bệnh nạn, nhất là bệnh truyền nhiễm là do những vi khuẩn gây ra. Từ đó, Pasteur đã nghĩ tới việc sử dụng nhiệt độ để diệt các loại vi trùng ở trong rượu, trong bia, trong sữa và đồ ăn, một phương pháp sau đó được khoa học đặt tên cho là phá-tổ-di-trùng (pasteurization). Ngoài ra, nhà bác học Pasteur còn cho thấy tầm mức quan trọng và cần thiết của việc chích ngừa (vaccination) và ông cũng đã chế ra một số loại chủng ngừa (vaccines), trong đó có loại chủng ngừa rabies vaccine để đề phòng bị thú dại cắn (như bị chó dại cắn).

 

Trong thế kỷ 19, trước khi có bảng phân cách hóa học và có việc chích ngừa, thì thuyết tiến hóa (evolution) đã xuất hiện, một lý thuyết của Charles Darwin, một người Đại Anh Quốc, được phổ biến trong cuốn Nguồn Gốc Giống Loại (The Origin of Species) của ông xuất bản năm 1859. Thuyết tiến hóa này được bắt đầu từ kinh nghiệm việc nhân tạo lựa giống (artificial selection)  của tác giả là một người nuôi chim bồ câu bấy giờ. Theo tác giả, việc tự nhiên lựa giống (natural selection) xẩy ra lâu hơn là việc nhân tạo lựa giống, vì việc tự nhiên lựa giống là sự kiện tranh sống (competition) về đủ thứ giữa các phần tử chênh lệch nhau (variations) trong cùng một loại, và kết quả phải xẩy ra là phần tử nào có khả năng hơn sẽ sống còn (the survival of the fittest).

 

Chưa hết, cuối thế kỷ 19 còn đánh dấu những khám phá khoa học quan trọng nữa, đó là các khám phá về điện tính (electricity) và từ tính (magnetism), do nhà vật lý học người Tô Cách Lan, James Clerk Maxwell, người đã cho thấy hai lãnh vực này bắt nguồn và tương giao với nhau ra sao qua bốn phương trình (equations) được phổ biến vào năm 1865. Tác phẩm nổi danh nhất của nhà vật lý toán học này là cuốn Khái Luận về Điện Tính và Từ Tính (Treatise on Electricity and Magnetism) xuất bản năm 1873. Theo nhà khoc học này thì những làn sóng điện từ (electromagnetic waves) chuyển động giống như vận tốc của ánh sáng, bởi vì chính ánh sáng cũng bao gồm những làn sóng điện từ này, một giả thuyết đã được công nhận là xác thực vào năm 1887, qua các thí nghiệm của nhà vật lý học người Đức là Heineich R. Hertz.

 

Năm 1897, Joseph Thomson, một nhà vật lý học người Đại Anh Quốc, khám phá ra rằng các nguyên tử (atoms) có chứa đựng các vi thể (particles) mà ông gọi là các điện tử (electrons). Năm sau đó, hai vợ chồng vật lý gia, Marie Curie, người Pháp gốc Balan, và Pierre Curie, người Pháp, đã lấy được chất phóng xạ (radium), nhờ đó đẩy mạnh việc nghiên cứu năng lực phóng xạ (redioactivity).

 

Một trong những thành đạt về khoc học mở màn cho thế kỷ 20 xẩy ra vào năm 1905, đó là thuyết tương đối tính (theory of relativity) của Albert Einstein, một nhà vật lý học người Đức. Theo thuyết này thì các định luật về vật lý đều giống nhau nơi tất cả mọi trường hợp liên hệ, tức là, dù chúng ta ở đâu hay di động thế nào đi nữa, chúng ta cũng chỉ thấy các định luật vật lý giống nhau xẩy ra mà thôi. Thuyết này cho rằng một chiếc đồng hồ đang chạy, đối với một người ở nguyên một chỗ, sẽ có vẻ như chạy chậm hơn là chiếc đồng hồ của một người đang di chuyển. Sau khi được khoa học chứng nhận là đúng, thuyết tương đối tính này đã trở thành một phần chính yếu của ngành vật lý ngang hàng với định luật chuyển động của Newton.

 

Năm 1911, căn cứ vào thí nghiệm, nhà vật lý học Đại Anh Ernest Rutherford đã vẽ ra cho thấy cấu trúc của các nguyên tử, ở chỗ, mỗi nguyên tử như là một vi cầu có một nhân tử (nucleus) ở giữa, và có những điện tử (electrons) phóng phát rất nhanh. Năm 1913, nhà vật lý học người Danish, Niels Bohr, mới cắt nghĩa cho biết các điện tử của một nguyên tử hợp nhau lại thành một quĩ đạo ở chung quanh nhân tử, khi một điện tử phóng từ quĩ đạo phía ngoài vào quĩ đạo phía trong thì phát ra một số lượng nhiệt năng nhất định nào đó. Chính thuyết cơ lượng (quantum mechanics) này cũng đã cho thấy được lý do tại sao hóa chất cần phải được xếp thứ tự trên bảng phân cách hóa chất (periodic table of the elements). Vì theo cơ lượng thuyết, những tác động giống nhau của một nhóm nguyên tố là do nhóm nguyên tố ấy có cấu trúc giống nhau nơi các nguyên tử của mình.

 

Về thiên văn, từ thập niên 1860, loài người mới chỉ nhận thấy rằng các hành tinh cách nhau rất xa. Vào thập niên 1920, Edwin Hubble, một nhà thiên văn Hoa Kỳ làm việc tại Phòng Thí Nghiệm Mount Wilson ở California mới cho thấy là Giải Ngân Hà (the Milky Way) của chúng ta chỉ là một trong hàng tỉ giải ngân hà khác trong vũ trụ, khi ông chứng tỏ cho biết có những chùm sao rất lớn mờ mờ ở ngoài các giới hạn của Giải Ngân Hà, những giải ngân hà ấy đang di chuyển chẳng những xa dần chúng ta mà còn xa cả lẫn nhau nữa. Như thế có nghĩa là vũ trụ này đang giãn ra thêm và đã được xuất hiện bằng một cuộc đại bộc phát (big bang) vào một lúc nào đó ngay từ ban đầu. Theo các nhà thiên văn thì vũ trụ đã được hiện hữu và tồn tại khoảng từ 10 đến 20 tỉ năm.

 

Về sinh vật học, căn cứ vào những khám phá của Gregor Mendel, một Đan Sĩ Áo Quốc, vào giữa thế kỷ 19, các nhà sinh vật học mới chỉ biết được những đặc tính thể lý là do di truyền, song mãi đến năm 1953, nhờ hai nhà sinh vật học, một của Hoa Kỳ là James Watson và một của Đại Anh Quốc là Francis Crick, khoa học mới khám phá ra cấu trúc của DNA (deoxyribonucleic acid) là một thứ phân tử (molecule) làm nên chất di truyền (gene). Ngày 22/2/1997, thế giới bàng hoàng kinh ngạc trước sự xuất hiện của con Dolly bên Tô Cách Lan, hoàn toàn do việc phối bào nhân tạo (cloning) mà có, một trong những thí nghiệm bằng cách tạo sinh vô tính dục này là nhờ bởi kỹ thuật phối hợp giữa một tế bào vú (còn nguyên chất DNA) lấy từ con chiên cái đủ lớn thứ nhất, với một tế bào trứng (đã bỏ chất DNA đi) lấy từ một con chiên cái thứ hai, đem cấy vào trong bụng của một con chiên cái thứ ba, sau 148 ngày, con chiên cái thứ bốn giống hệt con chiên cái thứ nhất (vì có chất DNA của con chiên cái thứ nhất này) đã chào đời.

 

(còn tiếp)

 

Đaminh Maria Cao Tấn Tĩnh, BVL