Cuộc tranh luận về nguồn gốc của sự sống và tương lai của nó vẫn tiếp diễn cho đến ngày nay. Nhiều nhà tư tưởng đã đưa ra các giả thuyết khác nhau, dao động giữa hai thái cực: một bên là sự sáng tạo có kế hoạch tỉ mỉ, bên còn lại là sự ngẫu nhiên mù quáng. Tuy nhiên, chỉ trong vài trăm năm trở lại đây, các nhà khoa học mới có thể xây dựng một cơ sở thực nghiệm để giải thích nguồn gốc sự sống trên Trái Đất.

Tại đây, chúng ta sẽ xem xét năm cuốn sách đã thúc đẩy cuộc tranh luận về nguồn gốc sự sống bằng cách đào sâu hiểu biết của chúng ta về sự hình thành của sự sống và tương lai của nó.

Câu hỏi về lý do tại sao Trái Đất có hình dạng hiện tại đã thu hút sự quan tâm từ lâu trong lịch sử. Những câu chuyện về sự sáng tạo là một phần của hầu hết mọi nền văn hóa. Khoa học và triết học thời kỳ đầu cũng tập trung vào vấn đề này. Thales, triết gia đầu tiên, nổi tiếng với việc tìm kiếm nguyên lý đầu tiên của thế giới vật chất. Do đó, trước khi hiểu về nguồn gốc của sự sống, các nhà khoa học cần hiểu về hành tinh mà chúng ta đang sống.

Địa chất học hiện đại thực sự bắt đầu với công trình của James Hutton, một nhà bác học người Scotland sống vào thế kỷ 18. Vào thời điểm đó, các lý thuyết địa chất chủ đạo ở phương Tây cho rằng Trái Đất còn trẻ—chỉ vài nghìn năm tuổi—và các đặc điểm địa chất được giải thích theo thuyết tai biến. Thuyết này cho rằng để có những thay đổi xảy ra, các thảm họa đã đôi khi định hình lại bề mặt Trái Đất và khiến một số loài tuyệt chủng.

Trong các công trình nghiên cứu của mình, đặc biệt là cuốn "Theory of the Earth" Hutton đưa ra quan điểm ngược lại. Ông lập luận rằng các đặc điểm địa chất quan sát được có thể được giải thích hợp lý hơn nếu giả định rằng Trái Đất có niên đại rất cổ xưa và bề mặt của nó thay đổi dần dần theo thời gian. Những lập luận này được ông củng cố bằng nhiều năm quan sát thực nghiệm—ông đã dành 25 năm để viết cuốn sách này.

Một trong những ý tưởng quan trọng nhất mà ông đề xuất là thuyết đồng nhất luận (uniformitarianism), khái niệm khi đó chưa được công nhận đầy đủ, cho rằng các quy luật tự nhiên là như nhau ở mọi nơi và luôn tồn tại. Thuyết đồng nhất luận trở thành nền tảng cho quan điểm của ông rằng các đặc điểm địa chất được hình thành nhờ những thay đổi dần dần theo thời gian, thay vì những cú sốc thảm họa đột ngột. Ông cũng suy ngẫm về sự tiến hóa của sự sống và thậm chí đã đề xuất một phiên bản sơ khai của cơ chế chọn lọc tự nhiên.

Đáng tiếc, sự đón nhận cuốn sách đã bị cản trở bởi văn phong nặng nề của Hutton. Những ý tưởng cốt lõi của ông không được xem xét rộng rãi trong nhiều thập kỷ, cho đến khi các nhà địa chất khác phát triển lại chúng thành những mô hình dễ hiểu hơn. Ngay cả khi đó, khái niệm chọn lọc tự nhiên cũng không xuất hiện trong các công trình sau này. Ngày nay, cộng đồng khoa học coi nhiều ý tưởng này là hiển nhiên. Đặc biệt, thuyết đồng nhất (Uniformitarianism) không còn là chủ đề tranh luận nghiêm túc nữa.

Hutton đã giúp chúng ta hiểu về sự thay đổi của Trái Đất, nhưng còn sự sống thì sao? Mặc dù những ý tưởng về sự tiến hóa của sự sống đã có từ thời Aristotle, nhưng chúng không được đón nhận rộng rãi cho đến thế kỷ 19. Erasmus Darwin, ông nội của Charles Darwin, từng đề xuất một phiên bản của thuyết tiến hóa. Jean-Baptiste Lamarck cũng nổi tiếng với một mô hình tiến hóa mang tên ông. Tuy nhiên, những ý tưởng này bị đình trệ do thiếu bằng chứng thực nghiệm và sự thất bại trong việc giải thích đầy đủ sự đa dạng tuyệt diệu của các loài sinh vật trên thế giới.

Mãi đến năm 1859, một nhà khoa học mới đưa ra lời giải thích thuyết phục nhất về sự tiến hóa trong một trong những cuốn sách nổi tiếng nhất từng được xuất bản. Nguồn gốc các loài không chỉ là nền tảng của sinh học tiến hóa mà còn định hình toàn bộ sinh học hiện đại.

Tác giả của nó, Charles Darwin, đã tham gia chuyến hải trình kéo dài 5 năm trên con tàu HMS Beagle vào năm 1831 với vai trò nhà khoa học. Ban đầu, ông được đưa lên tàu nhờ chuyên môn về địa chất, nhưng ông cũng thu thập vô số mẫu vật, hóa thạch và ghi chép để phân tích sau này tại Anh. Những gì ông chứng kiến trong chuyến đi đã củng cố niềm tin vào các mô hình địa chất cho rằng Trái Đất thay đổi theo thời gian. Cuốn "Principles of Geology" (tạm dịch: Nguyên lý địa chất), của Charles Lyell, vốn ủng hộ thuyết đồng nhất, có ảnh hưởng lớn đến Darwin.

Darwin đã dành gần hai mươi năm tiếp theo để viết "Nguồn gốc các loài", làm việc xen kẽ giữa các dự án khác và chuẩn bị kỹ lưỡng để cuốn sách được hoàn thiện trước khi phát hành. Ông chỉ công bố tác phẩm khi biết một nhà khoa học khác, Alfred Russell Wallace, cũng đang trên đà xuất bản một công trình tương tự. Cả hai đã đồng ý công bố phát hiện của mình cùng lúc, và không lâu sau đó, Darwin phát hành cuốn sách như một phần của loạt nghiên cứu về sinh học tiến hóa.

"Nguồn gốc các loài" đưa ra nhiều ý tưởng nền tảng cho sinh học. Darwin lập luận rằng các động lực chính của tiến hóa là chọn lọc tự nhiên – khuynh hướng của các loài có đặc điểm thích nghi tốt nhất với môi trường sẽ sống sót và truyền lại đặc điểm đó – và chọn lọc giới tính – vai trò của sự chọn lọc bạn tình trong việc quyết định đặc điểm nào được di truyền. Vì hầu hết sinh vật đều có nhiều con hơn mức có thể sống sót và sinh sản, hai cơ chế này giải thích vì sao một số cá thể có thể thành công trong môi trường cạnh tranh. Cuốn sách cũng là nơi khởi nguồn cho ý tưởng về tổ tiên chung, từ đó tất cả các loài sau này tiến hóa. Nhờ vào dữ liệu phong phú và lập luận chặt chẽ của Darwin, phiên bản thuyết tiến hóa này đã được chấp nhận, trong khi các lý thuyết trước đó thì không.

Viết bằng một phong cách dễ hiểu,"Nguồn gốc các loài" đã được đọc rộng rãi kể từ khi xuất bản. Tuy nhiên, nó cũng gây tranh cãi với những người có niềm tin bị thách thức bởi phát hiện của Darwin. Mặc dù ông tránh xa hầu hết các cuộc tranh luận về cuốn sách – một phần do căn bệnh bí ẩn kéo dài – nhưng trong hơn 150 năm qua, tác phẩm này đã liên tục bị ca ngợi, cấm đoán, tôn vinh và lên án.

Dù đôi khi bị lu mờ bởi những lý thuyết khác về tiến hóa và được điều chỉnh theo thời gian để phù hợp với các phát hiện mới, sinh học hiện đại ngày nay vẫn dựa trên nền tảng của Darwin và các quy luật của chọn lọc tự nhiên.

Việc chấp nhận thuyết tiến hóa bằng chọn lọc tự nhiên ban đầu gặp một số vấn đề. Một trong số đó là câu hỏi làm thế nào các đặc điểm được di truyền. Dù việc chọn lọc đặc tính có lợi trên thực vật và động vật đã có từ lâu, nhưng các quy luật di truyền chỉ mới được khám phá gần đây. Và để làm được điều đó, thế giới đã cần đến một nhà sư kiêm nhà thực vật học cùng với hàng nghìn cây đậu Hà Lan của ông.

Gregor Mendel là một tu sĩ và nhà thực vật học người Áo làm việc vào giữa thế kỷ 19. Trong suốt bảy năm thử nghiệm, Mendel đã nghiên cứu các quy luật chi phối sự di truyền của một số đặc điểm ở cây đậu Hà Lan. Thông qua quan sát cẩn thận bảy cặp tính trạng qua nhiều thế hệ cây trồng, ông đã khám phá ra điều mà ngày nay được gọi là di truyền Mendel. Các khái niệm như tính trạng trội và tính trạng lặn có thể bắt nguồn từ các thí nghiệm của ông.

Những quy luật này đã giải quyết một vấn đề tồn tại trong phiên bản đầu tiên của thuyết tiến hóa Darwin. Darwin đề xuất một khái niệm gọi là “di truyền pha trộn”, trong đó đặc điểm của con cái là sự kết hợp trung bình giữa đặc điểm của cha mẹ. Ví dụ, một người đàn ông cao và một người phụ nữ thấp sẽ được mong đợi sinh ra những đứa trẻ có chiều cao trung bình. Tuy nhiên, thực tế không phải lúc nào cũng như vậy — con cái có xu hướng cao giống cha hoặc mẹ hơn là có chiều cao trung bình. Điều này mâu thuẫn với quan sát thực tế và tạo ra một vấn đề nghiêm trọng. Một số nhà phê bình đã chỉ ra rằng nếu di truyền pha trộn là đúng, thì bất kỳ lợi thế tiến hóa nào cũng sẽ nhanh chóng bị hòa lẫn với các đặc điểm tiêu cực chỉ sau vài thế hệ.

Di truyền Mendel giả định rằng các đặc điểm không bị pha trộn mà tồn tại dưới dạng riêng lẻ. Một sinh vật hoặc có đặc điểm màu đỏ, hoặc không có, chứ không phải là một sự pha trộn giữa hai màu. Mendel đã trình bày những phát hiện của mình vào năm 1865 và công bố chúng ngay sau đó. Mặc dù chỉ là một bài báo khoa học chứ không phải một cuốn sách, nhưng tầm quan trọng của “Các thí nghiệm lai tạo thực vật” là không thể phủ nhận.

Tuy nhiên, phát hiện của ông ban đầu không nhận được nhiều sự quan tâm. Bài báo chỉ nhận được ba trích dẫn trong vài thập kỷ đầu tiên sau khi xuất bản, và Darwin có lẽ chưa bao giờ biết đến nó. Mãi đến đầu thế kỷ 20, công trình này mới nhận được sự chú ý xứng đáng, đặt nền móng cho sự phát triển của di truyền học cổ điển.

Ngay cả những phát hiện của Mendel cũng chưa thể hoàn toàn giải quyết vấn đề. Mặc dù chúng xác định cách các đặc điểm được di truyền, nhưng vẫn chưa giải thích được cơ chế diễn ra quá trình này. Ngay cả khi ta biết rằng lai một bông hoa trắng với một bông hoa tím sẽ cho ra hạt giống nảy mầm thành hoa tím, thì vẫn chưa rõ điều này xảy ra như thế nào bên trong cây. Người đầu tiên đề xuất chính xác cơ chế này chính là nhà vật lý nổi tiếng Erwin Schrödinger.

Schrödinger vốn đã rất nổi tiếng với công trình nghiên cứu vật lý lượng tử của mình. Ngoài phương trình mang tên ông, Schrödinger còn đặt ra những vấn đề tiềm ẩn trong cách hiểu Copenhagen về cơ học lượng tử thông qua một thí nghiệm tưởng tượng liên quan đến con mèo may (hoặc không may). Năm 1938, do Anschluss (sự sáp nhập Áo vào Đức Quốc xã), Schrödinger đã chạy sang Ireland và năm 1943, ông giảng một loạt bài tại Trinity College, Dublin. Những bài giảng này sau đó được chỉnh sửa và xuất bản thành cuốn sách "What Is Life? The Physical Aspect of the Living Cell".

Cuốn sách khám phá cách thông tin di truyền có thể hoạt động trong khuôn khổ vật lý và sinh học. Schrödinger bắt đầu bằng cách thảo luận về việc các quy luật tự nhiên có trật tự thường là kết quả của những hành động hỗn loạn ở cấp độ vi mô. Đáng chú ý, ông chỉ ra rằng vật lý cổ điển không thể hoàn toàn giải thích một số yêu cầu đối với “cơ chế di truyền.”

Các chương tiếp theo xem xét khả năng tồn tại của một phân tử bền vững đủ để lưu trữ thông tin di truyền nhưng cũng đủ nhỏ để nằm bên trong tế bào. Schrödinger sau đó so sánh mô hình lý thuyết này với những hiểu biết thực tế đã biết và kết luận rằng nó có thể hoạt động. Những chương cuối cùng mang tính triết học nhiều hơn, thể hiện sự quan tâm của Schrödinger đối với Ấn Độ giáo.

Vào thời điểm đó, ADN đã được biết đến, nhưng chức năng, hình dạng và tầm quan trọng của nó vẫn chưa rõ ràng. Chỉ trong những thập kỷ sau đó, các nhà khoa học như Rosalind Franklin, James D. Watson, Francis Crick và Maurice Wilkins mới làm sáng tỏ ý nghĩa của phân tử này. Gây tranh cãi là việc chỉ có Watson, Crick và Wilkins được trao giải Nobel cho khám phá này, trong khi Rosalind Franklin không được công nhận xứng đáng. Dù vậy, cả ba nhà khoa học trên đều thừa nhận rằng ý tưởng của Schrödinger có ảnh hưởng quan trọng đến công trình của họ.

Khác biệt so với những cuốn sách khác trong danh sách này, "Vũ trụ" không phải là một cuốn sách mô tả một khám phá khoa học. Đây là một tác phẩm khoa học phổ thông đi kèm với chương trình truyền hình nổi tiếng cùng tên của Carl Sagan. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là nó kém quan trọng.

Carl Sagan là một nhà thiên văn học, giáo sư và nhà truyền bá khoa học người Mỹ. Ông từng giảng dạy tại Đại học Cornell (cùng nhiều tổ chức khác), đồng thời có đóng góp đáng kể trong việc biên soạn "Voyager Golden Record", huấn luyện các phi hành gia Apollo và đưa ra giả thuyết chính xác rằng khí hậu khắc nghiệt của sao Kim là kết quả của hiệu ứng nhà kính mất kiểm soát.

Tuy nhiên, Sagan được biết đến rộng rãi nhất với vai trò là một người truyền bá khoa học và một nhân vật công chúng, nhờ những tác phẩm và lần xuất hiện trên truyền hình cực kỳ nổi tiếng. Trong số đó, không gì có thể sánh với "Vũ trụ".

Sagan được mời đồng sáng tác và dẫn chương trình Cosmos: A Personal Voyage, đồng thời ông cũng viết cuốn sách đi kèm. Cuốn sách có 13 chương, mỗi chương tương ứng với một tập của chương trình truyền hình. Nội dung tập trung vào các chủ đề như vũ trụ học, tiến hóa, nền văn minh và bản chất của khoa học. Mỗi chương (cũng như mỗi tập phim) đều được trình bày một cách dễ hiểu nhưng vẫn mang đến những kiến thức chuyên sâu về chủ đề.

Dù "Vũ trụ" không trực tiếp mở rộng tri thức của nhân loại về những điều chưa biết, nhưng nó chắc chắn đã thay đổi cách hàng triệu người nhìn nhận thế giới xung quanh. Khác với trường hợp của James Hutton, sách của Sagan không cần qua những tài liệu trung gian để đến với độc giả. Nhờ tính dễ tiếp cận và sự hấp dẫn rộng rãi, cuốn sách đã vươn lên dẫn đầu danh sách bán chạy nhất. Nó từng là cuốn sách khoa học phổ thông bán chạy nhất mọi thời đại cho đến khi bị "Lược sử thời gian" của Stephen Hawking vượt qua (dù có lẽ nhiều người đã đọc hết "Vũ trụ" hơn).

Mọi nhà truyền bá khoa học nổi bật tại Mỹ, bao gồm cả hai học trò của Sagan là Bill Nye và Neil deGrasse Tyson, đều chịu ảnh hưởng từ cuốn sách. Đối với bất kỳ ai lần đầu tiếp cận khoa học, cuốn sách này có thể định hình cách họ hiểu về nguồn gốc sự sống và vị trí của mình trong vũ trụ.

 - Trạm Đọc

- Theo Big Think