KHOA HỌC – THÁCH THỨC CỦA THẾ KỶ 21

Tác giả cuốn sách là người theo trường phái khoa học chính thống. Được viết ra năm 2010, nội dung cuốn sách là cái nhìn toàn cảnh về những thành tựu, sự phát triển của khoa học chính thống của các thế kỷ gần đây, từ đó giúp người đọc hình dung ra phần nào xu hướng vận động và các vấn đề đặt ra của khoa học và thế giới ở thế kỷ 21. Kèm theo đó là một vài gợi ‎ý‎ hành động.

Lời mở đầu:

Mặc dù sự đóng góp của các nhà khoa học là thầm lặng, nhưng hoa học làm thay đổi thế giới. Khoa học liên quan đến thiểu số và sự cách tân, dường như ở thế đối lập với chính phủ - gắn liền với đa số và sự kế hoạch hóa. Cần thận trọng với kế hoạch hóa trong khoa học, cứng nhắc quá, nó sẽ giết chết cái nó muốn khuyến khích. Trong sáng tạo, bí quyết là chấp nhận sự đa dạng và độ lượng. Cuối thế kỷ 20, phát minh về đèn bán dẫn và viên tránh thai đã thay đổi đời sống hàng tỷ người. Bán dẫn là cơ sở của mọi công nghệ hiện đại. Viên tránh thai cho phép giải phóng phụ nữ và làm thay đổi vai trò của họ trong xã hội. Những thay đổi mà khoa học đem đến cho thế giới không chỉ mang tính ứng dụng hay ‎ý nghĩa xã hội mà còn mang ‎‎ý nghĩa văn hóa và triết lý.

Trong thế kỷ 21, khoa học sẽ liên quan đến trái đất, con người, sự sống, bộ não, sự sinh sản, cái chết – nghĩa là những vấn đề cơ bản. Khoa học làm đảo lộn hiểu biết và niềm tin, đồng thời cũng làm thay đổi đời sống hàng ngày của con người. Các cản trở đáng ngại đối với khoa học và tiến bộ sẽ là phe môi sinh cực đoan ở các nước phát triển, và tôn giáo cực đoan ở các nước kém phát triển.

Tiên đoán sự phát triển của khoa học – tiên đoán tương lai – là một cuộc tìm kiếm bất khả thi nhưng không thể né tránh. Các kinh tế gia khẳng định rằng sự thịnh vượng kinh tế trong tương lai phụ thuộc vào hiểu biết khoa học, sự đổi mới, và những tìm tòi phát kiến. Tôi muốn dựng lên một viễn cảnh tương lai, một tương lai mà tôi tin chắc là phụ thuộc vào chúng ta, vào khả năng cơ bản của con người đó là: sự thích ứng.

Chương 1: Khoa học về vật chất – những phát hiện từ cuối thế kỷ 19 đến năm 1930 của thế kỷ 20

Electron: Điện được truyền đi bởi các hạt mang điện (electron)

 Nguyên tử: Điện được mang bởi vật chất, hoặc nói cách khác, vật chất có chứa điện. Điện là do sự chuyển động của các hạt tích điện cực nhỏ: electron. Vật chất cũng được cấu tạo từ các phần tử nhỏ bé: các nguyên tử. Thiên nhiên là tập hợp của số lớn/ hàng tỷ các phần tử độc lập, thế giới – như ta vẫn thấy – chỉ là một ảo giác, hay đúng hơn là các cảm giác cộng lại.

Tia X và Phóng xạ: Tia X được phát hiện một cách tình cờ trong phòng thí nghiệm, tuy người ta chưa hiểu được bản chất của nó nhưng đã dùng trong y học, làm nên cuộc cách mạng thứ 2 của y học (sau việc mổ xác chết). Trong khi nghiên cứu về tia X, các nhà khoa học lại tình cờ phát hiện là Urani phát ra các tia, đó là các tia phóng xạ. Từ đó có ‎ý tưởng rằng: nguyên tử của một số nguyên tố hóa học có thể tự phát biến đổi thành nguyên tử của nguyên tố khác, và khi đó phát ra tia X .

Hạt nhân nguyên tử và cấu trúc nguyên tử: Trong vật chất có các hạt nhân cứng, không cho các tia phóng xạ xuyên qua và làm cho chúng bật ngược trở lại. Hạt nhân mang phần lớn khối lượng của nguyên tử. Hạt nhân được phát hiện nhờ một phương pháp mới dùng để nghiên cứu vật chất, đó là bắn phá nó bằng các hạt rồi quan sát kết quả xảy ra. Cấu trúc của nguyên tử như một hệ mặt trời thu nhỏ, ở giữa là hạt nhân mang điện dương (mặt trời nguyên tử) và quay xung quanh là các electron mang điện âm (các vi - hành tinh), nói cách khác, nguyên tử là một đám electron quay quanh hạt nhân và không rơi vào hạt nhân.

Lượng tử: Năng lượng được chia thành các bó (gọi là lượng tử), nói cách khác, năng lượng là một tập hợp các lượng tử (lượng tử là năng lượng).

Cơ học lượng tử cũ: Mối liên hệ giữa quang học và các mức nhảy năng lượng của electron: ánh sáng không phải do các nguyên tử rung mạnh hay yếu mà phát ra các màu khác nhau, ánh sáng do các cú nhảy của electron giữa các mức năng lượng. W = hv (W là năng lượng, v là tần số của dao động sáng và h là hằng số Planck). Như vậy, điện, nguyên tử, quang học là những khái niệm hoàn toàn tách biệt giờ trở thành các yếu tố của một biểu hiện chung của vật chất.

 Sóng và hạt: Cơ học lượng tử: Những thành phần cơ bản của vật chất, electron và các hạt cấu tạo nên nguyên tử, vừa là sóng vừa là hạt. Sóng và hạt là hai biểu hiện của một thực thể duy nhất. Nguyên l‎‎ý bất định (Heisenberg) nói rằng người ta không thể biết đồng thời chính xác vị trí và tốc độ của một hạt; không thể nghiên cứu một hệ vi mô mà không làm nhiễu động nó, sự quan sát khách quan, trung lập, ở bên ngoài hệ là điều không thể.

=> Giải thích và hiểu: Vật lý nói chung và cơ học lượng tử nói riêng giải thích được tất cả, nhưng ta không thể hiểu được một cách thấu đáo. Ta không biết năng lượng là gì nhưng ta biết có nhiều dạng năng lượng, biết định luật bảo toàn năng lượng, các công thức toán học để tính toán. Feynmen phát biểu “Không ai hiểu được cơ học lượng tử cả. Nhưng có những quy tắc. Cứ áp dụng chúng là mọi thứ sẽ suôn sẻ.

 Các thuyết tương đối (Einstein): Thuyết tương đối hẹp là l‎ý thuyết hóa một hiện tượng mà ta đều biết: chuyển động chỉ là tương đối. Năng lượng và khối lượng không phải là một, nhưng cái này có thể chuyển hóa cái kia (W=mc²). Thời gian về cơ bản không khác gì các tọa độ không gian. Chúng ta sống trong một thế giới 4 chiều tương đương nhau (3 chiều không gian và 1 chiều thời gian). Thuyết tương đối thứ hai (1916) đề cập tới các chuyển động có gia tốc mạnh. Einstein chứng minh được khối lượng làm biến dạng thời gian, chẳng hạn như nó có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo của các tia sáng.

Vật l‎ý năng lượng cao và cấu trúc thầm kín của vật chất: Hạt nhân là một tập hợp phức tạo các hạt proton mang điện dương và nơtron trung hòa về điện. Trong hạt nhân có các lực khác với lực giữ electron quay quanh hạt nhân, đó là các lực hạt nhân mạnh và lực hạt nhân yếu; chúng giữ cho các proton mang điện dương ko đẩy lẫn nhau và phá vỡ hạt nhân; và giữ cho nơtron trung hòa về điện có thể liên kết với protron và nơtron khác. Để khám phá các hạt dưới proton và nơtron, người ta tiếp tục bắn phá các hạt. Nhưng hạt càng bé thì càng cần thật nhiều năng lượng để bắn phá, họ chế tạo ra các máy gia tốc hạt có thể đạt tốc độ ngày càng lớn. Trong suốt nửa thế kỷ, chi phí và số mảnh vỡ của hạt nhân do bắn phá ngày càng tăng và phức tạp lên. “Mô hình chuẩn” được phát triển, cho biết: mỗi proton và nơtron được cấu tạo từ 3 hạt quark khác nhau. Các hạt quark có bản chất khác nhau nhưng có cùng một tính chất: người ta không thể quan sát thấy chúng ở trạng thái tự do. Chúng chỉ tồn tại ẩn trong các hạt lớn hơn. Được giải phóng là chúng biến mất, tuy nhiên ta vẫn nhìn thấy chúng trong các thí nghiệm. Mô hình chuẩn cho phép hiểu được rằng tất cả các lực trong phạm vi hạt nhân, lực mạnh hay yếu, đều có cùng bản chất với lực giữ cho electron quay quanh hạt nhân: đó là các lực điện từ lượng tử, nhưng chúng tồn tại dưới những dạng “thích nghi” với hoàn cảnh. Tuy nhiên, một số hạt do mô hình tiên đoán còn chưa có trong thực nghiệm, chẳng hạn như hạt boson Higgs.

Vật lý thiên văn: xuất hiện khi các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu vũ trụ bằng cơ lượng tử và thuyết tương đối.‎‎ Sự phát triển của vật l‎ý thiên văn đã dẫn đến thuyết Big Bang, nó cho phép thiết lập các thang khảo sát vũ trụ từ các quark cho tới các kích thước của vũ trụ đã biết, nó làm cho vật l‎ý nhuốm màu lịch sử, từ đây người ta có thể viết lịch sử của vũ trụ và vật chất. Các phát hiện l‎ý thú của vật lý‎ thiên văn gồm: nhiễu vũ trụ (một bức xạ vô tuyến tràn ngập vũ trụ với nhiệt độ khoảng 2 -3 độ Kenvil; những phút giây đầu tiên của vũ trụ, thời kỳ mà các hạt quark bị nhốt lại để tạo proton và nowtron, được mô phỏng nhờ vật l‎‎ý năng lượng cao; nguồn năng lượng của các vì sao là do phản ứng hạt nhân (trong lòng các ngôi sao diễn ra các phản ứng hạt nhân giải phóng năng lượng, vỏ của chúng phân tán năng lượng này bằng cách phát ra các bức xạ khác nhau: nhìn thấy, vô tuyến, hồng ngoại, tử ngoại); tâm của các thiên hà là các lỗ đen.

=> Khoa học và xã hội: Khoa học được hoan nghênh là nhờ những đóng góp của nó trong việc thay đổi đời sống xã hội. Vật l‎ý vĩ đại nhờ vào hai mặt của nó: khám phá và tìm cách chinh phục thế giới.

Năng lượng hạt nhân: Ứng dụng của việc nghiên cứu cấu trúc thầm kín của vật chất là bom nguyên tử và pin nguyên tử (lò phản ứng hạt nhân). Hai điểm bất ổn của công nghệ này là chất thải phóng xạ và việc sử dụng thái quá uranium. Một kĩ thuật mới là siêu máy phát, chỉ đốt 96% uranium và phân hủy một phần chất thải bằng cách dùng nó như chất đốt. Vấn đề đặt ra ở thế kỷ 21 là mục đích quân sự có đè nặng lên sự phát triển của khoa học hay không.

Bán dẫn và laser: là hai phát kiến cơ bản đã định ra vị thế của vật l‎ý hiện đại và cơ lượng tử, với những ứng dụng thành công trong đời sống ngoài sức tưởng tượng của những người phát minh ra chúng. Bán dẫn (chất có tính chất dẫn điện tùy theo hoàn cảnh) là kết quả của nghiên cứu vật l‎ý chất rắn. Vật l‎ý‎‎‎ chất rắn là sự liên kết các hiểu biết về điện, nguyên tử, ứng dụng tia X (giúp ta biết các tinh thể gồm rất nhiều nguyên tử được sắp xếp theo các quy tắc hình học nhất định). Laser là sản phẩm xuất phát từ hiểu biết về mối quan hệ mỏng manh nhưng cơ bản giữa nguyên tử và ánh sáng, người ta tác động đến nguyên tử, kích thích nó để xem nó phát ra ánh sáng gì.

Siêu dẫn và phản ứng tổng hợp hạt nhân: Là hai phát kiến ‎của vật lý lượng tử được đầu tư rất nhiều thời gian và công sức nhưng không hoặc chưa thành công. Liệu đây là nỗi thất vọng hay chỉ là thất bại tạm thời? Chất siêu dẫn là‎ ý tưởng về chất dẫn điện không có trở kháng đối dòng điện, nên có thể dùng để tích trữ điện. Trở kháng đối dòng điện là trở kháng đối chuyển động của điện tử, làm tiêu hao một phần năng lượng điện, vật liệu bị nóng lên, đôi khi phát sáng như trong các bóng đèn. Nếu không còn trở kháng, ta có thể cho điện vào một vòng xuyến dẫn điện, và dòng điện sẽ tồn tại mãi mãi trong đó. Vấn đề là để có siêu dẫn, phải hạ nhiệt độ rất thấp và tiêu hao năng lượng nhiều hơn năng lượng được giữ. Phản ứng tổng hợp hạt nhân là phản ứng giải phóng rất nhiều năng lượng. Phản ứng được biết đến nhiều nhất là tổng hợp hạt nhân Hyđrô thành hạt nhân Hêli. Phản ứng này tạo ra năng lượng mặt trời, cũng như bom H. Người ta muốn điều khiển được phản ứng tổng hợp này để tạo ra nguồn năng lượng vô cùng lớn không ô nhiễm. Hàng tỷ đô được chi ra nhưng vẫn không có kết quả cụ thể nào, vì không thể kiểm soát được phản ứng tổng hợp này.

 Hóa học: Là một ngành nghiên cứu về vật chất, bổ sung cho vật l‎ý. Nếu vật lý‎ tìm kiếm sự thống nhất, đơn giản với hy vọng thống nhất tất cả các tương tác mà ta nhận thức được trong vũ trụ thành duy nhất, thì hóa học nghiên cứu sự kết hợp giữa các nguyên tố và tạo thành các phân tử. Nhà hóa học chăm chút cho sự đa dạng và phức tạp. Hóa học hiện đại áp dụng thuyết lượng tử, làm xuất hiện quang phổ học lượng tử (dựa trên sự tương tác lượng tử giữa ánh sáng và vật chất). Với việc sử dụng máy phân tích các bước sóng ánh sáng, cho ra kết quả là một biểu đồ với các phổ sóng điện từ, nhờ đó các nhà khoa học có thể xem xét chi tiết hình thù các phân tử.. Tiến bộ của vật lý nguyên tử và laser cho phép hiểu được cơ chế của các quá trình, phản ứng hóa học. Nguyên l‎ý làm việc vẫn là sử dụng quang phổ học lượng tử: tạo ra các tương tác ánh sáng – vật chất, ghi các phổ, tính các bước nhảy năng lượng…, điểm khác ở đây là phải làm nhanh, vì các va chạm của phân tử hay nguyên tử là rất ngắn ( khoảng femto giây), người ta ứng dụng laser để ghi nhận thông tin ở tốc độ đó. Từ việc hiểu được vật chất được tạo ra như thế nào, các nhà hóa học đã học được cách tạo ra vật chất, các hợp chất, và cách thay đổi chúng. Bí quyết của việc kết hợp các nguyên tử, phân tử, mẩu phân tử nằm ở chất xúc tác (một hợp chất tham gia phản ứng với vai trò trung gian. Chất xúc tác nổi tiếng nhất là enzym – chất xúc tác của mọi phản ứng sinh học.) Các phân tử với những hình thù và thành phần cấu tạo khác nhau sẽ có những tính chất khác nhau, với 92 nguyên tố và vô số các cách kết hợp, sự sáng tạo của các nhà hóa học là không giới hạn, có thể cho ra các phân tử siêu phức tạp như AND và Chlorophile, cũng như hàng ngàn phân tử mà tự nhiên không chế tạo ra được.

=> Hóa học và công nghiệp: Không có hóa học, thế giới không biết đến sự đa dạng của biết bao vật thể, vật liệu, sản phẩm. Trước hết người ta tìm ra các phương thức cho phép từ các nguyên liệu tạo ra các hợp chất cơ bản: axit, bazơ, muối, kim loại. Rồi người ta biết tổng hợp các hợp chất của cacbon. Đầu thế kỷ 20, dầu hỏa được sử dụng làm cơ sở của ngành công nghiệp hóa dầu, những ứng dụng của nó lan sang cả công nghiệp dược và mỹ phẩm. Vật liệu tổng hợp mà ta gọi là chất dẻo đã làm thay đổi cả thế giới. Vật liệu cômposit thay thế các kim loại vì nó nhẹ và bền hơn.

Vật l‎ý các chất mềm: liên quan đến các trạng thái vật chất không xác định, đó là các tinh thể lỏng, các chất lỏng có hạt, các chất kết dính, các loại sơn, xi, bùn… Các chất này không hoàn toàn lỏng nhưng cũng không hoàn toàn rắn, chúng có vai trò quan trọng trong đời sống hàng ngày. Hóa học các chất mềm có nhiệm vụ hình dung ra các phần tử có tính kết dính và sản xuất chúng. Đây là ngành kết hợp giữa vật l‎ý và hóa học, không phân biệt nghiên cứu cơ bản với ứng dụng.

Chương 2: Sự ra đời của các khoa học về sự sống – tiến triển của sinh học thế kỷ 20

CÁC CƠ SỞ: Những nghiên cứu đầu tiên về sinh học là sắp xếp các vật thể sống: thực vật và động vật. Người ta chỉ sắp xếp, không tìm cách hiểu. Chỉ có như thế nào mà không có tại sao. Cuối thế kỷ 18, đã có ‎‎ý tưởng đề xuất rằng: có mối liên hệ giữa các vật thể sống. “Sinh học” bản thân nghĩa của từ này khẳng định rằng thực vật và động vật thuộc gia đình sự sống. Sự sống là vĩnh cửu, nó là mãi mãi do sinh sản, nhưng các cơ chế mang nó lại có thể chết. Sự sống giống như ngọn lửa Olympic truyền từ người này sang người khác nhưng không bao giờ tắt. Khái niệm biến hình cho biết rằng các sinh vật là từ các sinh vật khác. Thuyết tiến hóa ra đời, cho rằng tiến hóa của các loài là do sự thích nghi với môi trường, di  truyền của các tập tính có được do thích nghi và thêm vào đó là sự đấu tranh sinh tồn, chọn lọc tự nhiên. Cuốn sách nguồn gốc muôn loài (Darwin) khiến nhà thờ Anh và nhà thờ Công giáo phải hoảng sợ. Một cống hiến cơ bản nữa là sự khám phá ra di truyền (Gregor Mendel), sau này được tái khám phá với một bổ sung cơ bản: đột biến – nền tảng cơ sở  cho thuyết tiến hóa. Nhờ có kính hiển vi mà người ta phát hiện ra tế bào – đơn vị cơ bản của thể sống.

ĐẦU THẾ KỶ 20: Nhiễm sắc thể được tìm ra nhờ kính hiển vi. Khi tế bào phân chia, nhân của chúng cũng phân chia và có các chuỗi dài mảnh mà ta có thể tô màu bằng các chất hóa học. Nhiễm sắc thể được giả thiết là nơi mang di truyền. Các đặc tính di truyền được mang bởi các đơn vị gọi là gen. Như vậy, có mối liên hệ giữa di truyền, tiến hóa và sinh học tế bào; cũng như có mối liên hệ giữa tế bào và phân tử. Sinh vật được tạo bởi các phân tử lớn, tập hợp các nguyên tử cácbon, hyđro, nitơ, ôxy, được tổng hợp trong tự nhiên bởi chính các cơ thể sống. Hóa học về cacsbon polyme hóa là hóa học của các cơ thể sống, gọi tắt là hóa hữu cơ. Cấu trúc thầm kín của nhiễm sắc thể, tức cái nôi phân tử của di truyền chính là ADN.

SINH HỌC TỔNG HỢP: Tìm hiểu về sự vận hành của các cơ thể sống. Cơ chế vận hành của một sinh vật là một hệ thống phức tạp. Tất cả các yếu tố, các cơ quan đều có quan hệ tương hỗ và bệnh lý, sự thiếu hụt nào đó của một cơ quan, có thể làm hư hại cả một cơ thể sống. Trong hệ thống phức tạp đó, các tương tác được tiến hành nhờ máu và các chất hóa học mà nó mang theo. Để nghiên cứu sự vận hành của cơ thể sống, cần phải biết rõ giải phẫu của nó và vai trò của từng cơ quan. Cơ thể con người là một hệ phức tạp, những các trung gian, các liên kết giữa các cơ quan, những cái truyền tải và biến đổi các thông tin sinh học là các hợp chất hóa học. Hệ sinh l‎ý thực ra là một hệ hóa học, để thay đổi, sửa chữa, trị bệnh, giải pháp là hóa học, là thuốc. Nếu muốn can thiệp vào trạng thái của cơ thể, phải đưa vào nó các chất hóa học, các thuốc. Hóa học trở thành chìa khóa của y học. Vi trùng học được sáng lập, chứng minh rằng thế hệ riêng rẻ của vật thể sống là không thể có, tất cả các vật thể sống là do các vật thể sống khác tạo ra. Các vi khuẩn có bản chất đa dạng, chúng sinh sản rất nhanh. Hệ quả của phát minh này là phát triển vệ sinh để tránh nhiễm các vi trùng gây bệnh. L‎ý luận về sự phổ cập tiêm chủng cho ra đời miễn dịch học. Cơ chế của hệ thống miễn dịch được phát hiện làm tăng mối quan tâm tới dược l‎‎ý và hóa học để chữa bệnh nhiễm trùng.

THỰC NGHIỆM SINH HỌC: Đầu thế kỷ 20, thực nghiệm trên động vật trở thành phương pháp phổ biến của sinh học. Nhờ thực nghiệm trên động vật mà ngành thú ý phát triển, đồng thời cho phép phát triển mạnh mẽ ngành chăn nuôi. Phôi học ra đời nghiên cứu mối liên hệ giữa sinh học tổng hợp và di truyền học, với giả thuyết của Haeckel là quá trình phát triển tử phôi tới con vật trưởng thành lặp lại quá trình tiến hóa.

SINH LÝ THỰC VẬT: Từ thời cổ đại,  nhà nông đã tìm cách lai tạo và chọn lọc để có các giống thực vật có lợi. Lai tạo và chọn lọc luôn được nhà nông tiến hành ở bất kỳ thời nào. Họ đều đã tiến hành các tác động lên di truyền mà không biết. Hầu hết mọi cây trồng đều trải qua quá trình lai tạo biến đổi gen và chọn lọc. Bên cạnh di truyền, người ta cũng nghiên cứu sinh l‎ý thực vật ở hai mặt thực nghiệm (dinh dưỡng) và l‎ý thuyết. Người ta tìm ra vai trò của vi khuẩn và nấm, từ đó có khái niệm cộng sinh: thực vật sống cộng sinh với vi khuẩn hay nấm vì lợi ích của cả hai. Các nghiên cứu này nhanh chóng dẫn đến khái niệm phân bón, rồi đến thuốc trừ sâu. Nghiên cứu l‎ý thuyết kỳ thú nhất gắn với thực vật là cơ chế của quang hợp và chất diệp lục. Ngày nay, nó có ‎ý nghĩa thực tiễn to lớn liên quan đến hiệu ứng nhà kính, khí hậu, sản sinh ra năng lượng nhờ sinh khối hay các tế bào quang.

TÍNH ĐA DẠNG CỦA SỰ SỐNG: Điểm nổi bật trong quá trình phát triển trước ADN là sự đa dạng hóa, các ngành khác nhau cùng phát triển và trở nên độc lập với nhau: di truyền, sinh lý‎ động vật, sinh l‎ý thực vật, giải phẫu, ‎‎y học… Việc sắp xếp trở thành hoạt động khoa học nhất: động vật và thực vật y học và nông học là trọng tâm của nghiên cứu sinh học, việc dạy và thực hành có xu hướng tách khỏi nghiên cứu hàn lâm.

QUẢ BOM ADN: Cấu trúc của ADN là một dây xoắn kép tập hợp hàng triệu phân tử mà ta gọi là nucleotid. Phân tử khổng lồ đó là chìa khóa của khoa học về sự sống. Nó mang các gen của di truyền và cấu trúc dây xoắn kép cho phép nó phân thành hai nhánh rồi tái tạo lại phần bổ sung. Các nhiễm sắc thể gồm các chuỗi ADN, các gen gồm nhiều mẩu ADN.

SINH HỌC PHÂN TỬ: Tất cả các sinh vật đều có phân tử ADN với chuỗi xoắn kép là nơi chứa đựng di truyền. Các chi tiết bên trong và độ dài thay đổi theo từng sinh vật, nhưng luôn là ADN. Sự thống nhất của sinh vật là ở đó, l‎‎ý thuyết về tiến hóa được chứng minh. Cơ chế của biến dị được hiểu rõ. Sự đa dạng của sinh vật chỉ là các biến tấu quanh khái niệm trung tâm: ADN.

CÔNG NGHỆ SINH HỌC: Một số vi khuẩn có thể tương tác với ADN lạ, có những enzym cho phép cắt các mẩu ADN và dán chúng lại với nhau, hơn nữa còn có thể xác định chỗ định cắt. Công nghệ sinh học sử dụng chính sinh vật tác động lên sinh vật. Công nghệ này được phát triển dựa trên quan điểm: tất cả diễn ra trong phạm vi phân tử và tế bào. Hóa học đóng vai trò quan trọng, làm đảo lộn toàn bộ nghiên cứu về sinh học. Hình học của sự sắp xếp phân tử đóng vai trò chủ yếu trong việc tìm hiểu tính chất phân tử, gọi là hóa học hình thể. Có rất nhiều nỗ lực nhằm xác định thành phần và hình dạng của các phân tử sinh học.

MIỄN DỊCH HỌC VÀ DI TRUYỀN: Các kháng thể, có nghĩa là các tên lính tế bào che chở chúng ta, được chế tạo bởi các tế bào lympho của máu. Chúng được chuyên môn hóa, mỗi cái nhằm một mục tiêu. Trong cơ thể ta có 10 đến 100 triệu phân tử khác nhau có chức năng đó. Chúng phân biệt trong số các phân tử lưu truyền trong máu, cái của ta và cái không phải của ta, một khi kẻ thù được nhận biết, các tế bào lympho gia tăng các kháng thể có nhiệm vụ đặc biệt khiến chúng trở nên đông đảo để chiến đấu chống lại kẻ thù. Sau khi kẻ xâm nhập bị trấn áp, các kháng thể trở về với tỷ lệ bình thường. Đôi khi các tế bào Lympho (được gọi là T, kẻ tiêu diệt), tự mình lĩnh lấy trách nhiệm phá hủy kẻ đột nhập. Nhờ các tiến bộ đó có thể xác định các nhóm máu, truyền máu và cấy ghép phủ tạng.

THẦN KINH HỌC: Sinh l‎‎ý và ý học đã tìm ra hệ thống nơron kỳ diệu tạo nên vỏ đại não. Sau đó là nghiên cứ về sự lan truyền điện của luồng thần kinh. Các tín hiệu điện được truyền đi trong nơron bởi một cơ chế điện hóa học, những thông tin giữa nơron với nhau, với cơ bắp thì dùng các tác nhân trung gian hóa học để truyền tín hiệu. Cái nhìn não bộ như một tổ hợp vừa điện vừa hóa đã làm cho dược học phát triển mạnh. Gần đây, sự ra đời của các kỹ thuật mới cho phép theo dõi được não đang hoạt động.

=> Thông điệp di truyền được mã hóa trong ADN, ARN là phân tử nhỏ hơn và linh động hơn, cho phép sao chép các mẩu ADN. ARN đi xuyên qua nhân tế bào, tới thể tấm ribosome, nơi sản xuất protein. ARN chuyển thông tin cho ribosome sản xuất protein tương ứng - một emzym có vai trò xúc tác thúc đẩy việc sản ra protein cần thiết cho cá nhân, từ đó tạo ra tế bào, mô... ADN được hình thành bởi 4 nucleotid (ATGC). Các protein là các axit amin nối thẳng hàng. Có khoảng 20 loại axit amin. Với những hiểu biết này, bộ gen của con người đã được giải mã trong 3 năm, cho thấy 98% các ADN không mang thông tin di truyền, các gen chỉ chiếm 2% của các ADN ở người, tinh tinh và người chỉ khác nhau 1% về gen. Gen là những cấu trúc phân tử rất phức tạp. Chúng không phải là những mẩu ADN đồng nhất, chúng bị cắt khúc, giữa các gen là các đoạn nucleotid. Tuy nhiên, người ta chưa biết vai trò của nó là gì. Một đặc tính hay một bệnh l‎‎ý là do nhiều gen kiểm soát. Sơ đồ ADN – ARN – ribosome quá đơn giản, các ARN can thiệp vào nhau và có thể làm triệt tiêu tác động của một ARN khác. Các gen có đặc tính phức tạp và ‎ý‎ nghĩ rằng một gen tương ứng với một đặc tính là không phù hợp. Một số gen phối hợp hoặc chi phối hoạt động của các gen khác.

NGUỒN GỐC SỰ SỐNG - cách từ thế giới vô cơ hình thành nên sự sống ?

Cho đến này kỹ thuật tiến bộ nhất là PCR, cho phép từ một mẩu ADN tổng hợp được phần còn lại của chuỗi xoắn kép ADN. Nhưng ta không thể tạo ra một mẩu ADN mới hoàn toàn. Con người chưa tổng hợp được sự sống.

SẢN PHẨM BIẾN ĐỔI GEN VÀ NHÂN BẢN VÔ TÍNH : Hai ứng dụng sinh học hiện đại trong nông nghiệp là cây trồng biến đổi gen và nhân bản vô tính. Trong trường hợp cây trồng, người ta tiến hành thực nghiệm phân tử. Người ta đã nhân bản được một số vật nuôi như cừu, lợn, bò, chó. Ứng dụng nhân bản vô tính trong y học được tranh cãi gay gắt. Nhân bản vô tính ở người bị cấm ở nhiều nước.

TẾ BÀO GỐC : Các tế bào của phôi là các tế bào đa năng, có thể sản sinh ra các dòng tế bào khác nhau. Tế bào của sinh vật là đơn năng, chúng có thể sinh sản nhưng chỉ cho ra đời một loại tế bào. Sinh học đã thành công trong việc lấy ra một số tế bào đa năng của phôi, nuôi cấy chúng, làm cho chúng sinh sản và hướng được tương lai chúng trở thành tế bào gì. Thành công này có thể hỗ trợ y học trong việc tái tạo cơ quan bị bệnh. Nhưng việc lấy các tế bào từ phôi gặp phải rào cản đạo đức và đến nay vẫn bị cấm tại Pháp.

VIÊN TRÁNH THAI : Là kết quả của việc nghiên cứu chu kỳ hóc môn nữ và sự phát hiện ra chất progesteron ngăn chặn trứng rụng, cho phép giải phóng phụ nữ (và nam giới), đồng thời đặt ra cơ chế duy nhất có thể tránh bùng nổ dân số.

Chương 3 : Các khoa học về Trái Đất

Khoa học về trái đất trước thế kỷ 20 là địa chất học, cho rằng các chu kỳ địa chất lặp đi lặp lại. Địa chất phục vụ cho kinh tế, nghiên cứu các khu đất, lập bản đồ địa chất, nghiên cứu chi tiết một khu vực cụ thể. Thế kỷ 20 chứng kiến sự ra đời của địa chấn học, dùng các sóng âm thanh phát ra bởi địa chấn để xem xét các cấu trúc bên trong của trái đất, tương tự việc chụt ảnh cắt lớp bằng siêu âm để tìm hiểu cơ thể người ngày nay, phát hiện ra cấu trúc 3 lớp của trái đất. Phát hiện cơ bản thứ 2 là từ trường quá khứ, các nham thạch núi lửa khi nguội, làm hóa thạch luôn cả từ trường tại nơi và thời kỳ mà nó phun ra. Từ trường Trái Đất trong quá khứ bị đảo ngược, cực Bắc trở thành Nam và ngược lại, la bàn bị mất hướng Bắc (Một bằng chứng cho thấy sự đảo cực của Trái Đất). Một tiến bộ nữa là việc dùng phóng xạ để định tuổi của đá. Cuối cùng là sự xuất hiện của thuyết lục địa trôi.

Địa chất học phát triển với hai mục tiêu: các mỏ dầu và các vỉa kim loại. Bản đồ địa chất trở thành mối quan tâm hàng đầu, người ta tìm cách sắp xếp, hệ thống hóa các nguồn khoáng sản, hơn là hiểu biết về chúng. Địa chấn học nghiên cứu cấu trúc bên trong trái đất nhờ máy đo lực hấp dẫn, phát hiện từ trường trái đất có nguồn gốc là ở lõi trái đất. Ngành vật l‎ý địa cầu ứng dụng ra đời sau thế chiến thứ 2 dựa trên địa chấn học nhân tạo và việc khai thác dầu hỏa.

Như vậy, địa chất và vật l‎ý địa cầu là hai ngành nghiên cứu về Trái Đất, địa chất quan tâm tới lớp vỏ mỏng bề mặt Trái Đất, trong khi vật l‎ý địa cầu quan tâm tới phần lõi bên trong, nhưng giữa họ không có liên hệ gì. Các nhà địa chất tiến xa trong việc xác định tuổi các vùng đất, trước hết bởi phát triển cổ vi sinh học (hóa thạch sinh học) rồi với phát triển của xác định niên đại bằng các đồng vị phóng xạ (hóa thạch hóa học) và ứng dụng của nghiên cứu từ trường cổ. Sau thế chiến thứ 2, người ta đã nghiên cứu tỉ mỷ đáy đại dương và các loại đất đá bao phủ chúng, vì chúng quan trọng với tàu ngầm. Lĩnh vực này là nơi duy nhất mà vật l‎ý‎ địa cầu và địa chất hợp tác với nhau.

Thuyết kiến tạo địa tầng ra đời, cho phép tập hợp được tất cả các bộ môn của khoa học Trái Đất, trong đó có địa chất và vật l‎ý địa cầu. Thuyết này nói rằng bề mặt Trái Đất được che phủ bởi các địa tầng hình cầu, có độ dày từ 60 – 100 km. Các địa tầng cứng đó luôn thay đổi, chúng trôi dạt như một tấm thảm cuốn. Hình dạng hình học của các địa tầng luôn thay đổi, các lục địa bị kẹt vào các địa tầng và chuyển động cùng các địa tầng nhưng không bị chìm vào lớp vỏ Trái Đất, mà luôn ở trên bề mặt.

Cuộc thám hiểm Mặt Trăng không phải là một cuộc phiêu lưu trong không gian mà là một chương trình nghiên cứu địa chất học. Người ta áp dụng cho Mặt Trăng các phương pháp và kiểu tư duy của khoa học về Trái Đất. Ngược lại, lĩnh vực nghiên cứu về Trái Đất được mở rộng, lần đầu tiên nó được xếp vào các hành tinh.

Cùng với cuộc vận động tới các hành tinh, tư duy của các khoa học về Trái Đất cũng thay đổi, thay vì tư duy đơn giản về các hiện tượng tự nhiên bằng mô tả, phân loại, các khoa học về Trái Đất đã cố phân tích chúng theo suy l‎ý của hóa học và vật l‎ý. Bộ môn địa hóa động học ra đời với mục tiêu tìm hiểu lịch sử Trái Đất.

Sự ra đời của máy tính và các vệ tinh nhân tạo đã thúc đẩy sự phát triển của các ngành hải dương học, khí tượng học và một nhánh của nó, khi hậu học; tóm lại là khoa học về khí quyển. Tiến triển thứ hai của khoa học về khí quyển là sự thâm nhập của hóa học, giúp người ta nhận ra vai trò của mặt trời đối với sự cân bằng của khí quyển, sự gia tăng nồng độ CO2 và việc thủng lớp Ôzôn ở độ cao 30km tại Nam cực vào mùa thu. Từ đó đặt ra giả thiết nếu lớp này bị thủng, các tia tử ngoại của Mặt trời sẽ chiếu lên Trái Đất với cường độ lớn, gây ra hậu quả tai hại về mặt sinh học ; hay nếu nồng độ CO2 tăng lên quá, gây hiệu ứng nhà kính, thì nhiệt độ bề mặt Trái đất sẽ tăng lên, băng tan ở các cực và nước biển dâng. Các tiên đoán về đại họa do con người gây ra được đặt ra mà không có sự kiểm soát hay kiểm chứng thực sự. Nhờ máy tính, các nhà khoa học đưa ra các cảnh báo nhưng tránh không nên ra những điều không chắc chắn do các tính toán đơn giản của họ mang lại. Họ bỏ qua các hiện tượng về sự hỗn loạn, phát hiện bởi Lorentz, để khẳng định rằng về lâu về dài các trạng thái của khí quyển có thể dự báo được.

Ngành địa hóa học đã cung cấp cho các nghiên cứu về cổ khí hậu những công cụ mạnh mẽ như tỉnh tuổi bằng phóng xạ hay ghi nhiệt độ cổ xưa bằng các đồng vị của ôxy, cho phép tái hiện khí hậu của thời kỳ xa xưa. Không có sự can thiệp của con người, các khí hậu trên Trái Đất vẫn đã thay đổi qua hàng triệu năm của lịch sử. Người ta đã chứng minh được rằng, trong 4 triệu năm gần đây, các thời kỳ lạnh giá (kỷ băng hà ?) mà Trái Đất đã trải qua, trong đó băng hà bao phủ Canada, miền bắc nước Mỹ, nước Anh, bán đảo Scandinavie, bắc Siberie và thời kỳ ấm áp như ta đang sống là đan xen nhau. Nhà thiên văn học Siberia, Milankovitch, đã liên hệ khí hậu của Trái Đất với sự chiếu sáng của mặt trời. Chuyển động của Trái Đất tự quay quanh Mặt Trời, khiến cho thời lượng mỗi vùng trên Trái Đất được chiếu sáng thay đổi theo thời gian. Những thay đổi nhiệt độ, quyết định các thời kỳ băng hà và giữa băng hà, và hình như chúng tuân theo các khoảng thời gian là 100.000,  41.000, 23.000 năm. Kỷ Phấn Trắng là thời kỳ nóng và kỷ Thứ Tư là thời kỳ lạnh lẽo ; cách đây 700 đến 600 triệu năm, Trái Đất bị bao phủ hoàn toàn bở băng hà kể cả đại dương, lúc đó, Trái Đất được gọi là một hòn tuyết.

Một vài người đi xa hơn nữa, cho rằng chính sự sống, với tiến hóa của nó đã làm thay đổi và điều tiết khí hậu. Sự sống là một máy điều nhiệt đối với Trái Đất. Gỉa thuyết Gaia (Lovelock) dược đưa ra nhưng chưa thể kiểm chứng trong tình hình hiểu biết hiện nay của con người.

Đại dương: là yếu tố chủ yếu cho sự cân bằng khí hậu. Một mặt nó đóng vai trò điều hòa nhiệt độ, mặt khác nó làm tiêu biến một số khí trong khí quyển (như CO2). Như vậy đại dương là yếu tố chủ yếu giữ cân bằng các quá trình xảy ra trên bề mặt Trái Đất. Các chuyển động của đại dương có 3 nguyên nhân: thứ nhất là sự chuyển động của khí quyển cuốn theo lớp nước bề mặt, thứ hai là các hiệu ứng do thủy triều khi độ sâu không lớn lắm, cuối cùng là mật độ nước khiến cho lớp nước nặng chìm xuống còn lớp nước nhẹ nổi lên. Nước trở nên nặng khi nhiễm mặn và lạnh. Như vậy, trong tuần hoàn của nước có dòng chảy bề mặt, dòng chảy ở độ sâu, dòng chảy đi lên và đi xuống. Vì đáy đại dương chứa nhiều chất hữu cơ, các vùng có dòng hải lưu đi lên là vùng có nhiều cá. Các dao động không tuần hoàn được gọi là El nino, đó là thực tế bề ngoài có vẻ hỗn loạn mà không thể dự đoán.

Toàn cầu và khu vực: Sau một thời kỳ thiết lập l‎ý thuyết chung cho sự vận hành của Trái Đất, nhìn nhận tổng thể về Trái Đất, các nhà khoa học trở lại vùng (các địa phương) với các công cụ của tổng thể. Mỗi vùng là một trường hợp, một ví dụ của cái tổng thể. Các quy tắc chung cho phép hiểu được cái riêng, những nghiên cứu cái riêng cho phép hiểu, minh họa được các quyết định của cái chung. Cách tiếp cận này cũng sẽ được áp dụng với đại dương và khí quyển, đặc biệt là với khí hậu và sự ô nhiễm. Các chuyên gia về khí hậu bị giam hãm trong các mô hình toàn cầu, đơn giản hóa trên máy tính không hiểu rằng con người quan tâm tới khí hậu từng vùng và các khí hậu này có những đặc thù theo thời gian. Thiện nhiên sẽ buộc họ phải xem lại cách nhìn đơn giản hóa.

Kết quả của khoa học về Trái Đất thế kỷ 20 nhận định con người với các hoạt động của mình trở thành một trong những tác nhân địa chất, tác nhân toàn cầu; làm thay đổi các hiện tượng chủ yếu trên bề mặt Trái Đất như xói mòn, thay đổi và hao mòn các địa hình, cạn kiệt mạch nước ngầm, thay đổi chu trình nước, ô nhiễm không khí, cạn kiệt khoáng sản...

4 Phương pháp khảo sát hữu hiệu của các khoa học về Trái Đất bao gồm : dựng hình ảnh ba chiều; quan sát bằng vệ tinh; địa hóa học đồng vị phóng xạ và động học các chất lỏng. Các chuyển động trong lòng, sự cong lên của vỏ Trái Đất, núi lửa, lưu chuyển các dòng chảy (dầu hỏa, nước) trong vỏ Trái Đất, đại dương, sông, khí quyển, hố sụt... đều bị chi phối bởi cơ học các chất lỏng.

Chương 4 : Máy tính và cách nhìn thế giới mới 

Là hiện tượng quan trọng nhất của thế kỷ 20, máy tính không phải là một công cụ thuận tiện hay dụng cụ bổ trợ, mà nó ngự trị ở ngay trung tâm nền văn minh của chúng ta. Máy tính là con đẻ của bán dẫn và cơ lượng tử, tức là sản phẩm của khoa học. Máy tính có cơ sở là một logic kép nhị nguyên, dựa trên phép tính nhị nguyên. Lo gic nhị nguyên cũng là kết hợp của phần mềm, phần cứng, một cái máy vật l‎ý – chương trình được thiết kế và thực hiện. Phát triển xung quanh logic kép đó là sự tương tác ngày càng nhiều giữa phần mềm và phần cứng, sẽ không có một máy tính mới nếu không có một phần mềm tương thích.

Mã nhị nguyên: Tất cả xuất phát từ các đánh số nhị nguyên (1,0). Hệ này rất rườm rà về số (chẳng hạn cần 14 chữ số để viết số 9000) nhưng phép tính nhân lại trở nên đơn giản (0.0=0 ; 1.0=1 ; 1.1=1). Ngôn ngữ nhị nguyên từ lâu chỉ dành cho nhà toán học, người bình thường chỉ dùng hệ thập phân với các số ít chữ số hơn và cho phép dùng ngón tay để làm. Sự nổi trộ của mã nhị nguyên – chưa phải là chiến thắng hiện nay – là do điện. Trong một mạch điện, dòng điện có hay không, công tắc đóng hay mở, 1 hay 0. Người ta muốn thực hiện các phép tính trên máy điện, ngôn ngữ nhị nguyên tự nhiên xuất hiện trong tâm trí.

Số hóa:  Song song với các máy tính dùng mã nhị nguyên, những năm 1960 xuất hiện hàng loạt máy tính không sử dụng mã nhị nguyên. Những máy này sử dụng tối đa khả năng của các mạch mà điện tử học mới xuất hiện đã được phát triển trong vô tuyến điện và điện thoại. Đây là một cách xử l‎‎ý biểu đồ: người ta tạo ra các đương cong, cộng chúng, cắt chúng, tách cái này khỏi cái kia, tập hợp chúng lại. Thoại tiên chúng có vẻ linh hoạt, nhẹ nhàng hơn, nhưng bất tiện ở chỗ sự chuyên biệt của chúng trong các loại tính toán này hay kia. Mỗi máy xử l‎‎ý một một loại biểu đồ, nghĩa là một loại tính toán. Mỗi loại có một lượng người ủng hộ nó. Sau nửa thế kỷ, số hóa mới thống trị trong viễn thông, truyền hình và phát thanh.

Người ta có xu hướng coi nhà toán học John Von Neumann là cha đẻ duy nhất của máy tính, nhưng thực ra các kỹ sư đã chế ra các máy tính cơ học đầu tiên, rồi cơ điện. 1948, người ta tìm ra hiệu ứng bán dẫn, tiền đề của sự ra đời microchip sau này. Thời kỳ này người ta chết tạo các máy tính càng ngày càng lớn và mạnh. Việc sử dụng transitor trong chế tạo các bộ nhớ cho ra đời một thế hệ máy tính mới. Năm 1970, bộ vi xử l‎‎ý ra đời. Việc thu nhỏ các linh kiện cho phép thu nhỏ các máy tính. Sau sự xuất hiện của các máy tính nhỏ, của vi xử lý và các con rệp, các mạch tích hợp chứa nhiều transitor được kết hợp dưới nhiều dạng khác nhau, khiến chúng trở thánh các máy tính nano, tạo ra cuộc cách mạng trong đời sống hàng ngày. Con người sử dụng máy tính, nhiều khi tin tưởng quá, trong hầu hết mọi hoạt động khoa học.

Các xung điện truyền đi với tốc độ ánh sáng, do vậy tốc độ ánh sáng giờ đây là yếu tố giới hạn các năng lực của máy tính. Yếu tố thứ hai giới hạn là việc tản nhiện, cần phải rút nhiệt nhanh chóng để không làm thay đổi tính chất vật lý của các linh kiện máy tính. Đối với máy tính nhỏ thì không thành vấn đề, nhưng khi hàng ngàn máy tính kết hợp với nhau thì tản nhiệt trở thành vấn đề cơ bản.

Ngôn ngữ: Vấn đề là làm thế nào mà con người làm chủ việc viết các chương trình ngày càng to lớn, ngày càng phức tạp mà các máy tính mới đòi hỏi. Phần lớn các chương trình chỉ là tổ hợp của các chương trình có sắn, được viết cho mục đích khác, chúng thường không đơn giản lắm, cần đơn giản hóa, viết lại chúng, nhưng điều này đắt đỏ. Máy tính chỉ thực hiện tính toán trên một sự gần đúng, khi tính toán gần đúng này bị nhân lên 1 triệu lần thì kết quả sẽ hoàn toàn sai. Như vậy phải luôn luôn sửa chữa. Việc làm chủ tin học về mặt khoa học là rất tinh vi và ngày càng phức tạp. Chìa khóa cho tất cả là bộ vi xử l‎ý. Sẽ đến thời điểm người ta cho không bạn máy tính, nhưng bạn phải mua các bộ vi xử l‎ý‎ rất đắt để nó hoạt động.

Ba phát kiến cơ bản có được nhờ máy tính là trạng thái hỗn độn có tính xác định, khái niệm định lượng thông tin và các fractale.

Hỗn độn có tính xác định:  Trong việc sắp xếp các phương trình toán học, người ta phân biệt một cách cổ điển loại được gọi là xác định và loại có xác suất. Với việc tìm ra lý thuyết hỗn độn, người ta thấy rằng có tồn tại các phương trình mà việc thiết lập là hoàn toàn xác định nhưng các kết quả liên tiếp lại hoàn toàn không thể lường trước. Với một phương trình xác định ta lại tạo ra một kết quả bất định. Ta đã vượt qua ranh giới giữa xác định và xác suất, ranh giới mà người ta tưởng là kín và không thể giảm thiểu. Hệ quả hực tiễn hùng hồn là với một phương trình có tính xác định, ta vẫn không thể tiên đoán được tương lai. Chính nhà khí tượng học Lorenz đã tìm ra kết quả đó trong việc tiên đoán thời tiết, cho thấy rằng chỉ có thể tiên đoán thời tiết trước vài ngày mà thôi. Việc nắm được các định luật chi phối tính chất của một hệ không cho phép nắm được tương lai của hệ đó. Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là ta không thể nghiên cứu cũng như xác định thuộc tính của chúng. Không thể nói rằng, không thể tiên đoán được tương lai nên ta không thể chuẩn bị ứng phó.

Thông tin: Lượng thông tin, đó là giảm độ bất định trong phòng tính nghiệm. Học hỏi có nghĩa là loại bỏ. Shannon, giáo sư đại học MIT đã định ra một hàm số toán học cho phép đo lượng thông tin. Từ đó có thể định được lượng thông tin chứa trong một tập hợp. Lượng thông tin được Leon Brillouin chứng minh là nghịch của Entropi, một đại lượng nhiệt động học, đo độ hỗn loạn của một hệ. Khi độ hỗn loạn giảm đi, nó sẽ sản sinh ra thông tin. Khái niệm này sẽ trở thành cơ sở l‎ý thuyết cho khoa học máy tính (tin học), nhưng nó cũng sẽ xâm chiếm cả sinh học và ngành logic các hệ thống. Thông tin sẽ xâm chiếm toàn xã hội, khiến nó trở thành một xã hội thông tin. Vấn đề đặt ra là đưa thông tin vào phạm trù đạo đức ?

Các fractale: Hình học fractale (phân dạng) do Benoit sáng lập. Ta biết rằng đường thẳng có số đo một, mặt phẳng có số đo 2, thể tích số đo 3. Một cấu trúc fractale có số đo phân số, các cấu trúc này tương ứng với cấu trúc của một đám mây, một bắp súp lơ, hình dạng một quả núi. Trong mọi trường hợp, các cấu trúc giống nhau trên một tỷ lệ nào đó khi ta quan sát chúng, các cấu trúc đó bao gồm các cấu trúc giống nhau được lồng vào nhau ở tất cả các kích cỡ. Ta nói là chúng tự giống nhau. Các cấu trúc này không tuân theo các quy tắc của hình học, cũng như các diễn tả toán học của các đường cong và khối thông thường. Cần định ra một logic đặc biệt. Các fractale cho phép diễn tả thiên nhiên mà ta không biết trước đây. Các nhà thiên văn cho rằng vũ trụ có cấu trúc fractale. Khoa học thông tin thực sự là một khoa học độc lập.

Máy tính là anh em họ của toán học, nó không phải là một khám phá mà là một sáng tạo. Điều khác là nó không phải là một thực thể tư duy mà là một thực thể thực tế. Một máy tính là một tập hợp phức tạp của các yếu tố đơn giản, tuân theo các quy tắc của một tập hợp lớn đa dạng. Chính sự tập hợp (kết hợp) và nhân lên đã tạo ra sự phức tạp. Máy tính lật ngược lại logic của thế kỷ 19 giữa khoa học và ứng dụng. Có lẽ chúng ta đang đối mặt với một khoa học do một sản phẩm tạo ra. Một khoa học mang trong nó thông điệp về sức mạnh của sự phối hợp. Với nhị nguyên 1 và 0 đã tạo ra vô hạn hoặc gần vậy. Máy tính khiến ta phải xem xét lại toán học như một phụ trợ không thể thiếu của khoa học, và như một môn học để đào tạo trí tưởng tượng. Toán học là một ngôn ngữ không thể thiếu trong suy lý khoa học, và nó cần giữ vị trí trung tâm đối với khoa học về tự nhiên, nhưng khía cạnh tính toán có ích của nó có lẽ dần tiêu biến chăng? Có cần thay đổi cơ bản việc dạy toán không, nhất là khi tin học dần có xu hướng độc lập?

Sự phát triển của phần mềm đã tạo ra một môn khoa học mới: logic của các ngôn ngữ tin học. Đây là lĩnh vực của một thứ ngôn ngữ học hình thức, nhằm tìm kiếm các quy tắc để viết phần mềm hoặc thiết kế các cấu trúc mới của máy tính. Các nghiên cứu nhằm tự động viết phần mềm cũng rất hấp dẫn.

Năng lực tính toán và mô phỏng các hệ phức tạp trên máy tính là rất to lớn. Máy tính làm giảm thời gian tính toán bằng tay của các nhà khoa học đến hàng chục năm, không có máy tính thì không có các máy đo hiện đại. Ý tưởng cho rằng mô hình tính toán bởi máy tính sẽ thay thế sự quan sát trong tự nhiên có thể là mối nguy chết người của khoa học. Các nhà kinh tế học đã lao vào việc mô phỏng các hiện tượng kinh tế trên máy tính và thất bại thảm hại với cuộc khủng hoảng do những khoản nợ khó đòi, ấy thế mà mô hình tin học lại chỉ ra rằng có thể hành động với tất cả sự an toàn. Cần có sự khảo sát, nghiên cứu bằng cách thực nghiệm số hóa kết hợp so sánh nó với các kết quả quan sát thực tế, thì mới có thể hiểu cái mà ta chưa hiểu.

Ngẫu nhiên chỉ là một từ để che dấu sự không hiểu biết của ta, Emile Borel, nhà chuyên môn vĩ đại về sác xuất đã nói vậy. Tuy nhiên điều đó là sai. Điều là logic các nhiễu loạn cho ta biết là ta có thể hiểu tường tận một hiện tượng, lập được phương trình mô tả tiến triển của nó, nhưng không thể tiên đoán được tương lai của nó. Tất cả đều chứng minh rằng nhiều hệ trong tự nhiên tuân theo logic các hỗn độn. Sự kết hợp các định luật đơn giản dẫn đến hỗn độn phức tạp. Các hệ tự nhiên bị chi phối bở ba hay bố thông số độc lập nhưng tương tác lẫn nhau thì đều hỗn độn.

Hai từ khóa để đón đầu những bất trắc là: dự phòng và thích ứng. Phản ứng nhanh với điều bất ngờ là chìa khóa của tương lai.

Chương 5 : Các khoa học vật l‎ý của thế kỷ 21

Các nhà khoa học đã tìm cách hợp nhất các ‎‎ý niệm về tương đối và lượng tử, suốt 30 năm nay, họ đã phát triển một lý thuyết mới : l‎ý thuyết các dây. Ý tưởng cơ bản là tượng trưng cho một hạt, phải chấp nhận rằng nó không phải là một điểm, một quả cầu nhỏ, mà là một mẩu dây có thể cuộn lại hay mở ra. Mẩu dây vi mô đó rung và có những chuyển động độc đáo, trong khuôn khổ lượng tử. Cho tới nay, vẫn chưa có kết quả cuối cùng nào được đưa ra, công cuộc tìm kiếm về mặt thực nghiệm này khó khăn giống như việc tìm một chiếc kim trong đống rơm.

Rất có thể, trong thế kỷ 21, vật lý năng lượng cao và vật l‎ý vũ trụ sẽ ngày càng hợp nhất. Về phương diện quan sát, các nhà vật l‎‎ý về hạt cần các lượng năng lượng mà chỉ vũ trụ mới cung cấp được. Thách thức lớn nhất của cộng đồng này là bản chất của vật chất đen và năng lượng đen. Vật chất nhìn thấy được chỉ chiếm 10% khối lượng của các thiên hà được tính toán. Câu hỏi đặt ra là bản chất của khối lượng mà ta không nhìn thấy được này là gì, và ta gọi khối lượng này là đen. Một phát hiện khác là sự nở do Hubble tìm ra sẽ chậm dần lại, bị hãm bởi lực hấp dẫn giữa các thiên Hà. Một số người còn tiên đoán rằng những sự nở đó sẽ đảo chiều, vật chất sẽ tích tụ trở lại và sẽ có một vụ Big Crunch, một sự co cụm tất cả vào một điểm trong vũ trụ. Thực tế thì sự nở vẫn đang gia tăng. Vậy đâu là lực đẩy giữa các thiên hà khiến cho Big Bang gia tăng? Bản chất của năng lượng đen này là gì? Về vật chất đen, người ta đưa ra sự tồn tại của các lỗ đen nhỏ, có lẽ được hình thành vào buổi ban đầu của vũ trụ, chúng đã góp phần vào sự hụt khối. Người ta cũng thừa nhận sự tồn tại của các hạt lạ có khối lượng lớn.

Tiếp tục tìm hiểu cấu trúc thầm kín của vật chất, câu hỏi đặt ra cho các nhà vật l‎ý‎ năng lượng cao là đơn giản: 1. Mô hình chuẩn của các hạt cơ bản có đúng không ? Thực ra mô hình chuẩn là chưa đủ, chừng nào hạt Boson và Higg chưa được tìm ra. Nếu không tìm ra các hạt này thì cái gì không tương thích với mô hình chuẩn ? 2. Các hạt quark có phải là thành phần cuối cùng của vật chất hay không?

Vật l‎‎ý trung gian sẽ có sự phát triển kỳ thú nhất, nó tập hợp tất cả các nghiên cứu hiện nay đang tản mạn nhưng có đặc điểm chung là sự thay đổi kích cỡ, tầm mức. Tại sao vật lý‎ vi mô là thống kê trong khi vật l‎ý của thế giới mà ta tiếp xúc hàng ngày lại là xác định ? Sự chuyển hóa đó có thể được giải thích như thế nào? Cách tiếp cận gọi là tái bình thường hóa, và các định luật về kích cỡ đã cho phép có tiến bộ trong việc hiểu các trạng thái tới hạn và sự chuyển pha.

Khoa học về nano: nano mét là 10^-9 mét. Khoa học nano là khoa học thực nghiệm với các kích thức nano mét. Với các công nghệ nano, ta làm việc với một hay một vài nguyên tử mà thôi. Nhờ kính hiển vi với hiệu ứng đường hầm, có thể chụp ảnh một nguyên tử, bứt nó ra khỏi bề mặt kim loại, làm nó di chuyển, đặt nó ở một nơi khác. Với các kỹ thuật khác, ta cũng có thể bứt một điện tử ra khỏi nguyên tử, dẫn nó đi và cho nó qua một cái cổng. Hiện nay, người ta có thể sản xuất ra các động cơ phân tử, nghĩa là các động cơ quay và hoạt động của nó có thể được hướng dẫn hay kích thích, nhưng ở kích cỡ một vài phân tử. Tóm lại là có thể quan sát và thao tác trên cái vô cùng bé.Nhờ đó mà thu nhỏ được kích cỡ của các transitor. Công nghệ mặt nạ được sử dụng cho công việc này với các bước sóng ngày càng bé. Có lẽ ta sẽ bị giới hạn bởi kích thước nguyên tử, phân tử.

Trong các nghiên cứu về nano, bằng cách dùng các kỹ thuật các lớp mỏng (phủ lên bề mặt các lớp nano nguyên tử), Albert Fert đã tìm ra sự kháng từ khổng lồ, mở ra một ngành mới: spintronique (điện trở học spin) Con đường thứ hai của nano là quang học, hay vật l‎ý nguyên tử. Nhờ tia laser ngày càng mạnh, được phát xung ngày càng nhanh, người ta bắt đầu thao tác trên từng nguyên tử, khiến chúng đứng yên, làm lạnh và dịch chuyển chúng, và còn có thể nghiên cứu dao động của một nguyên tử riêng lẻ.

Người ta đang loay hoay với việc phát minh ra máy tính lượng tử. Vi phẫu thuật phân tử cũng là một hướng đi của tương lai. Ứng dụng để chế tạo ra các vật thể nano cũng vô cùng kỳ thú. Ý tưởng về các máy tính sinh học, hóa học, sử dụng công nghệ na nô và bắt chước mô hình ADN cũng được cá nhà khoa học nghĩ đến. Các sản phẩm, phát kiến khác: điện tử phân tử, quang điện tử phân tử, vật lý chất mềm diễn giải cỡ nano, thần kinh điện tử học. Một số nhà nghiên cứu Mỹ đã chế tạo ra các hình tám cạnh bằng cách gấp các đầu của phân tử AND rồi đưa nó vào con vi khuẩn Ecoli, và con vi khuẩn này sau đó đã sản ra các hình tám cạnh (nanobot?).

Mặt trái: Có một số ‎ý kiến cho rằng có thể hít phải các hạt nano không nhìn thấy. Nghiêm trọng hơn, qua từng nguyên tử một, người ta có thể thay đổi cơ thể sống và can thiệp vào bộ não người. Khái niệm OAM và siêu OAM được đưa ra, nghĩa là các cơ chế bị thay đổi về nguyên tử.

Nano cũng có thể mở đường cho hóa học tiến một bước mới: nghiên cứu, làm phản ứng hóa học với từng nguyên tử, phân tử. Hóa học hứa hẹn sẽ là tâm điểm của công nghệ nano cũng như của công nghiệp dược, mỹ phẩm, và năng lượng. Thách thức thứ nhất của hóa học là chuyển từ hóa dầu sang hóa nông nghiệp. Thách thức thứ hai là về kim loại, cần có có công nghệ khai thác mới để khai thác trong cá mỏ có trữ lượng thấp và có khi là trong đá bình thường, cũng cần phát triển các công nghệ tái chế. Thách thức thứ 3 là tạo ra các pin và các phản ứng quang hóa sinh ra năng lượng. Cuối cùng là tất cả những gì liên quan đến năng lượng của hyđrô.

Chương 6: Một sự sống cần khám phá và những sự sống cần thay đổi:

Việc giải mã bộ gen di truyền: thực ra chỉ là một bản thống kê, một bức hình mô phỏng bộ gen di truyền với bốn chữ cơ bản: ATCG. Những chữ này là chữ đầu của bốn nucleotide có tron AND: ademine, thymine, cytosine, guanine. Giải mã các thông điệp phải là hiểu cấu trúc và sinh l‎ý‎ của mỗi cơ thể sống đã được ghi lại trong hệ di truyền như thế nào, và theo một bộ mã cần khám phá, và rằng từ thông điệp tồn trữ đó là thế nào có thể sản sinh ra một cơ thể sống với giải phẫu và sinh lý của nó. Làm thế nào để tạo ra một con giun từ AND của nó? Nghiên cứu vấn đề như vậy gọi là sinh học topo: Các tế bào đã chuyên môn hóa như thế nào trong quá trình phát triển của một cá thể từ phôi? Qúa trình phức tạp hơn nhiều so với những gì ta đã hình dung. Một gen kiểm soát nhiều đặc tính, nhiều gen can thiệp để tạo ra một tính cách. Có những gen sản sinh, có những gen kiểm soát hay ngăn chặn. Môi trường đóng một vai trò nào đó. Những đoạn AND không đóng vai trò gì trong di truyền gọi là intron có nhiệm vụ gì?

Sự sống và tiến hóa: Các cơ chế của biến dị siêu lớn vẫn chưa được tìm hiểu đầy đủ. Các biến dị tạo ra trong phòng thí nghiệm chỉ cho ra các cá thể mới chứ không sinh ra loài mới. Người ta cho rằng, để có loài mới, phải là các siêu biến dị, nhưng chưa bao dờ chúng được thực hiện trong phòng thí nghiệm. Nếu có các siêu biến dị thực sự, thì ta có thể định hướng được chúng không?

Sinh học tích hợp: là sinh học của các cơ chế, cách chúng phát triển và hoạt động, nó đi từ phôi học cho tới sinh l‎‎ý học. Lĩnh vực này sẽ rất phát triển vì nó thiết lập mối liên hệ giữa sinh học phân tử và sinh học vật l‎ý. Sinh học vật l‎‎ý sẽ phát triển nhờ cơ học các chất lỏng với các tiến bộ của nano và vật l‎‎ý các chất mềm, các bề mặt, rồi sự phát triển các kỹ thuật quan sát đi từ hình ảnh tới công nghệ nano. Thần kinh học có vị trí trong quá trình phát triển này. Các tiến bộ của sinh học tích hợp dẽ tập trung phần lớn vào các vấn đề về con người và chữa bệnh ở người.

Sinh sản của con người: Thế kỷ 21 đặt ra các vấn đề đạo đức về sinh sản. Công nghệ hiện nay cho phép mường tượng những điều giống như trong phim khoa học viễn tưởng: Phụ nữ sản ra các trứng, nam giới cho ra tinh trùng, người ta kết hợp trứng với tinh trùng trong ống nghiệm, cho chúng thụ tinh và phát triển thành phôi trong ống nghiệm, và thực hiện một phân tích di truyền. Các cặp vợ chồng được lựa chọn phôi - đứa trẻ tiềm năng có những đặc điểm mà học thích. Rồi đưa nó vào tử cung của người mẹ chờ sinh. Điều bất ngờ là ta phải xem đứa bé có phù hợp với cái ta đã chọn không? Tưởng tượn rằng có một vụ kiện xảy ra: tôi đã chọn một bé trai tóc vàng mắt xanh mà bây giờ một đứa bé da nâu, mắt đen được sinh ra. Có cần lên án nhà di truyền học hay không trong khi hiểu biết của họ chỉ dựa trên dữ liệu xác suất và thống kê? Ý tưởng được đặt ra: tại sao không mua trứng và tinh trùng của những người được cho là có phẩm chất này kia? Vậy là mở ra khả năng lựa chọn di truyền ngoài dòng họ. Sau khi chọn trứng đã thụ tinh đáp ứng các mong muốn của bố mẹ, tại sao không chọn một người phụ nữ được trả công xứng đáng để đặt nó vào tử cung của cô ta? Trong quá trình đó còn có sự tham gia của một đội ngũ các chuyên viên, nhà di truyền học, thầy thuốc, cố vấn tâm l‎ý… Như vậy sẽ cho ra đời một kỹ nghệ sinh sản, không còn là thương mại hóa cơ thể con người mà là kỹ nghệ hóa thực thụ. Nạn thất nghiệp được ngăn chặn, thế hệ những đứa trẻ đẹp, lành lặn, thông minh được sinh ra. Một thuyết ưu sinh mạnh mẽ, được kiểm soát một cách khoa học, và nhờ máy tính có thể định vị, kế hoạch hóa và kiểm soát.

Tương lai về kỹ thuật là có thể phát hiện ở người nhập cư tất cả các phẩm chất, độ nhạy cảm với các bệnh, sự nhiệt tình làm việc…; chính điều này khiến nhiều nhà khoa học, triết gia phản ứng khi người ta định xét nghiệm ADN người nhập cư. Thuyết ưu sinh sẽ là một chủ đề lớn của thế kỷ 21. Các tiến bộ sinh học kiến người ta có thể ưu sinh ngay từ gốc. Khi đàn ông và đàn bà gặp nhau, ADN của họ được ghi lại trên một con rệp từ tính, nhờ những chương trình đơn giản, họ kiểm tra xem chúng có tương thích với nhau hay không. Xu hướng hiện nay là tìm tòi đối tượng trên internet. Có gì ngăn chặn việc bổ sung vào l‎ý lịch mã ADN của chúng ta? Tại sao không ứng dụng nhận diện mã AND trong tuyển dụng và loại bỏ mọi phỏng vấn thi cử? Nhưng tự do sẽ còn lại gì trong đó? Chúng ta bị lập trình hóa hết cả. (Những ADN nguy hiểm cho hệ thống có bị săn lùng và tiêu diệt?) Với việc sử dụng các kỹ thuật tiền sinh sản, chúng ta đang tiến gần tới chủ nghĩa Ưu Sinh mà không bàn luận, không cảnh báo gì. Hãy thức tỉnh!

Mục tiêu: bất tử

Thủy tức có trong lòng nó các tế bào, các phân tử có khả năng chữa lành và tái tạo tất cả. Nó kháng lại được mọi thứ và tái tạo mọi thứ. Như vậy nó có đặc tính là bất tử. Khi thủy tức thấy cô đơn, nó có thể phân thành hai con giống hệt nhau. Để sinh sản, thủy tức chỉ cần mình nó. Nhưng khi thức ăn khan hiếm, thủy tức phải liên kết với một con thủy tức khác để sinh sản. Tóm lại, liên kết tình dục là xu hướng của kẻ nghèo. Kẻ giàu thì tập trung vào lạc thú đơn chiếc để có sinh sản. Ở một số loài giun, khi ta cắt chúng ra thành ba thì chúng lại tạo ra ba con giun… Các kỹ thuật mới của sinh học phân tử và di truyền cho phép phân lập các gen chịu trách nhiệm về sự bất tử với các quá trình phức tạp về ngăn chặn chéo nhau. Nhưng các tế bào bất tử, người ta có thể đưa chúng vào các gen của mô này hay mô kia không? Như tim, máu, và khiến chúng trở nên bất tử không? Đó là một mục tiêu mới của sinh học.

Y học sửa chữa:

Dưới cái tên ý học sửa chữa, người ta nhóm lại tất cả các kỹ thuật cho phép thay thế tế bào hư tổn bằng các tế bào lành mạnh, và như vậy làm mới cái cũ. Cơ sở của kỹ thuật này là sự tái sản xuất của tế bào. Hai kỹ thuật lớn hiện là tế bào gốc và công nghệ trị liệu. Ý tưởng tế bào gốc là lấy các tế bào đa năng, làm cho chúng chuyên môn hóa, rồi ghép vào cơ quan bị bệnh để thay thế các tế bào hư tổn. Công nghệ trị liệu là phương pháp cải thiện các tế bào ốm yếu bằng cách thay thế gen ốm ýếu bằng một ADN khỏe mạnh vào nhân tế bào ốm yếu. Để làm điều đó, người ta dùng các siêu vi trung có đặc tính là có thể vượt qua màng của các nhân tế bào để mang các ADN khỏe mạnh vào nhân. Tiếc thay các siêu vi trùng đó có đời sống riêng của chúng, chúng sinh sản rất nhanh và thường giết chết các tế bào mà chúng có nhiệm vụ chữa trị. Kết quả khả quan đã có với các em bé bong bóng nhưng còn hạn chế.

Miễn dịch học - mối đe dọa của sinh học: Thế kỷ 21 sẽ có các vacxin chống lại các bệnh này kia, biết đâu kể cả aids, nhưng các dịch bệnh mới sẽ xuất hiện và lây lan trên toàn cầu do các biến đổi tự nhiên, hoặc do hoạt động chiến tranh và khủng bố.

Với nghiên cứu về dược học, nghiên cứu lâm sàng sẽ đóng vai trò cơ bản trong y học tương lai. Ngoại khoa sẽ có tiến bộ vượt bậc nhờ tin học, chẩn đoán bằng hình ảnh và miễn dịch học tránh các thải loại ghép tạng.

Cái chết – một chủ đề chính trị: Những người quá 80 tuổi đa số rơi vào tình trạng lệ thuộc, và họ có xu hướng kết thúc cuộc đời tại các nhà dưỡng lão. Việc gia tăng tuổi thọ trung bình dẫn đến vấn đề cái chết tự nguyện được đặt ra một cách cấp bách. Tiếp đến là vấn đề tuổi nghỉ hưu. Gia đình sẽ trở thành một khái niệm mờ nhạt, vì cùng với việc tăng tuổi thọ, các gia đình sẽ được tiếp nối liên tục với thế hệ con cái cách tuổi nhau rất xa. Để họp gia đình, phải cần đến khách sạn, sẽ có dịch vụ chuyên dùng cho việc này. Tiến triển của tri thức và kỹ thuật khiến ta không thể hành nghề nếu không được đào tạo lại nhiều lần. Giáo dục từ xa và việc trở lại ghế nhà trường sẽ là thường xuyên, và nó dựa trên sự trao đổi giữa các lao động cá nhân.

Cách mạng nông nghiệp: Thế kỷ mới sẽ có sự bùng nổ của nông nghiệp được kiểm soát về di truyền và sạch. Người ta vẫn tưởng rằng thực vật thì hạ đẳng hơn động vật nhưng thực tế chúng chỉ khác chứ không kém phức tạp. Thực vật theo các tiến hóa mà ta không ngờ tới. Các phương pháp chọn lọc tự nhiên bằng các phương pháp cổ điển về lai giống đã được phát triển. Có thể giải cứu tình trạng đa dạng sinh học bị đe dọa bằng cách tạo ra các cá thể, các loài có nguy cơ bị tiêu diệt hay ốm yếu nhờ công nghệ di truyền.

Quang hợp: Nhờ có công nghệ di truyền, ta bắt đầu hiểu cơ chế l‎‎ý hóa biến năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa. Có hai ứng dụng, thứ nhất là sản ra cây xanh hút CO2 gấp đôi các cây hiện thời, nhân rộng giống này để điều hòa CO2; thứ hai là sản xuất trực tiếp vật liệu có khả năng sản năng lượng nhờ ánh sáng Mặt Trời.

Chương 7: Khoa học về thần kinh và tin học

Thế kỷ 21sẽ xuất hiện khoa học mới mà tôi gọi là cognitique (khoa học về hiểu biết). Các khái niệm khó như ‎‎ý thức, đạo đức, hiểu biết, cái thiện, cái đẹp… sẽ sáng tỏ nhờ thần kinh học. Việc kết hợp hình ảnh não với quan sát và hấp thụ các loại thuốc sẽ cho phép đi sâu tìm hiểu tính cách con người, ý thức và phương cách mà tư duy được tiến hành. Các tiến bộ đó sẽ gắn với tin học và tin học lúc đó cũng sẽ tiến bộ ghê gớm, chúng đặt ra các vấn đề về đạo đức gai góc chẳng kém di truyền.

Não bộ và máy tính là các hệ thống tương tự có mục đích xử l‎ý đại lượng chủ yếu là thông tin bằng các quá trình vật l‎ý. Tuy nhiên, não không hoạt động như một máy tính phân đoạn hay song song. Thông tin trong não di chuyển rất chậm, nhưng cấu trúc của não khiến một số thao tác như nhận biết hình dạng mạnh hơn máy tính rất nhiều. Máy tính lại nhanh hơn não rất nhiều về một số phép tính số học hay toán học. Người ta đã tìm cách chế tạo máy tính phỏng theo hoạt động của não. Ý tưởng là kết hợp tốc độ máy tính với sức mạnh do cấu trúc của não. Người ta thiết kế máy gọi là mạng nơron hoạt động theo nguyên tắc đó.

Hiện nay các kỹ thuật chẩn đoán bằng hình ảnh đều được thực hiện nhờ máy tính. Có thể xử l‎‎ý số lượng vô cùng lớn. Ở thập kỷ tới, có thể chụp được vùng não chưa 10.000 nơron hay 30.000 nơron, tức là kích cỡ các đơn vị chức năng. Tuy nhiên, việc này đòi hỏi đặt đầu người bệnh vào các nham châm mạnh 15 – 30 tesla, sẽ có những nguy hiểm và khó khăn. Tiến bộ kỹ thuật sẽ cho phép tạo ra hình ảnh với thời gian thực. Khi đó có thể làm các thí nghiệm về các suy nghĩ, tương tác. Hơn nữa, trong các thí nghiệm hỗ tương có thể sử dụng các chất ma túy trong các hoạt động để ngăn chặn, kích thích chức năng này chức năng kia nhờ các tác nhân trung gian hóa học.

Máy tính cũng có khả năng kéo dài hoạt động của não bộ, nghĩa là tăng cường công suất của não. Với công nghệ nano và quang lượng tử, máy tính sẽ tiếp tục được thu nhỏ và có khả năng xử l‎‎ý ngày càng nhiều thông tin trên thể tích ngày càng nhỏ. Các máy tính bỏ túi chỉ còn lại một điểm trên mắt kính hay sau tai, làm các phép tính do suy nghĩ trong đầu. Dịch thuật đồng thời các ngoại ngữ sẽ được tiến hành tự động trên điện thoại, tra cứu google được thực hiện nhờ một chiếc tai nghe nhỏ, hoặc chiếu trực tiếp lên kính mắt. Tiếng nói sẽ điều khiển các thao tác đó, sau này thay bằng các xung của các nơron tương ứng và truyền lệnh cho máy. Trí nhớ được hỗ trợ bở một con rệp giúp ghi nhớ gắn sau tai hoặc gắn vào não, xuất hiện con người thông tin. Chỉ cần đặt một cái máy cạnh đầu khi ta ngủ và tri thức tự động xâm nhập vào óc ta.

Ảnh hưởng của sóng điện từ đối với não là môt mối lo ngại thực tế. Ta có thể kích thích điện từ từ bên ngoài làm xáo trộn hoạt động của một vùng não, làm thay đổi tư duy của một người. Người ta đang toan tính việc đọc ‎‎ý nghĩ với hình ảnh của não. Các kỹ thuật này có thể được áp dụng để điều khiển quần chúng, chữa bệnh, sử dụng trong ngành cảnh sát hay do thám.

Người bionique, là ý tưởng đã trở thành hiện thực một phần. Ngày nay, người ta ghép được một tay giả cho bệnh nhân bị cụt và các cử động của tay tuần theo một cách trực tiếp các lệnh được đưa vào não. Sự liên kết giữa người và máy đã được thực hiện. Và sẽ có thể chế tạo một con người hỗn hợp với não người và cơ quan phủ tạng nhân tạo. Có hai thí nghiệm đã được tiến hành. Thí nghiệm thứ nhất là tiến hành các liên kết transitor nơron: đưa một con rệp vào một mạng nơ ron, do đó có thể dễ dàng truyền lệnh cho con rệp bằng các bức xạ điện từ, ta có thể can thiệp trực tiếp lên mạng nơ ron. Thí nghiệm thứ hai là ghép một mạch tích hợp lên đầu một con côn trùng. Não của nó được cắm các điện cực nối với mạch tích hợp, cho phép điều khiển nó từ bên ngoài: bay, đậu, tiến, lùi… biến nó thành một con rôbot sống. Não có thể điều khiển một cái máy hay một cái máy có thể điều khiển não, khi đó có thể chế tạo ra robot nô lệ là con vật hay con người.

Trong khi đó, máy tính thu nhỏ cho phép phát triển các robot thông minh, có thể được điều khiển bằng não.

Công nghệ nano có thể giúp điều chỉnh não bộ bằng cách đưa vào não một lượng rất nhỏ chất hóa học, hoặc các vật thể lạ, đặt chúng chính xác vào chỗ cần chữa trị. Thậm chí, ta có thể đặt vào các tế bào gốc, và khi chúng nhân lên sẽ thay thế các tế bào ốm yếu.

Ý tưởng có thể tác động lên não từ bên ngoài khó được chấp nhận bởi những người tranh đấu cho sự tự do của con người. Ta có quyền thâm nhập vào, thay đổi não của người khác để cải tiến nó hay không? Con người có thể tìm lại cá tính của mình, nghĩa là bản thể của mình không? Có thẻ hình dung, với di truyền sẽ tạo ra một thế giới kinh khủng. Nhà khoa học vì vậy phải cảnh giác với công việc của mình.

Chương 8: Lịch sử thế giới

Ta từ đâu tới? Ta đã đi theo con đường nào? Nguồn gốc của ta, Trái Đất, của vũ trụ là đâu? Đó là các câu hỏi muôn thuở. Thiên văn học phát hiện ra Big Bang, địa chất học cho biết Trái đất hình thành vào lúc nào, như thế nào? Cổ sinh học cho biết con người tiến hóa từ khỉ. Nhưng ta muốn biết nhiều hơn thế. Thế kỉ 21 có đặt dấu chấm hết cho những câu chuyện hay vẫn khiến ta băn khoăn? Đằng sau cuộc tìm kiếm là một thách thức lớn, bảo vệ cái gì là của riêng con người: văn hóa, bởi tất cả những gì thuộc về văn hóa đều xuất phát từ việc tìm kiếm nguồn gốc con người.

Về thiên văn, có ba thách thức lớn: Sự hình thành các ngôi sao, các hành tinh và các đám tinh vân hành tinh? Sự hình thành của thiên hà? Sự hình thành các nguyên tố hóa học, bởi các phản ứng hạt nhân trong các ngôi sao? Ngày nay, ta biết rằng vũ trụ không đồng nhất và sự phân bố vật chất nhìn thấy được là cấu trúc fractale với các sợi, các đống. Có gì trước Big Bang? Trong cảm tính ngây thơ của ta thì thời gian chẳng có bắt đầu cũng như tận cùng, nhưng nếu ta theo đến chi tiết Big Bang thì thời gian bắt đầu với nó.

Địa chất học sẽ tiếp tục nghiên cứu để dựng lại lịch sử Trái Đất. Vẫn còn đó những hiện tượng khó hiểu: El nino, gió mùa, từ trường Trái Đất, có phải tất cả chúng thuộc về một hiện tượng cơ học các chất lỏng mà ta gọi là nhiễu loạn, rất khó hiểu đối với nhà vật l‎ý? Điểm nổi bật của các hiện tượng tự nhiên là chúng đều tuân theo logic hỗn độn và cấu trúc fractale.

Nguồn gốc sự sống là vấn đề sẽ được tranh cãi quyết liệt. Sự sống đến từ các nguyên tố C, O2, H2, N2, hay là do tập hợp các phân tử hữu cơ phức tạp trong vũ trụ? Việc đối chiếu kết quả phân tích thiên thạch với quan sát của các  nhà vật l‎ý vũ trụ sẽ là quyết định.

Các tiến bộ sẽ được khuyến khích bởi công cuộc thám hiểm các hành tinh, và sẽ tiếp tục trong thế kỷ 21. Nghiên cứu về các hành tinh sẽ giúp nguồn gốc của chúng ta được sáng tỏ thêm, lịch sử khí hậu Trái Đất nhờ đó mà được tìm hiểu sâu hơn.

Con người, được cho là tiến hóa cách đây 2 triệu năm, cùng phả hệ với khỉ, với người anh em họ Australopitheque. Nhưng theo một phát hiện mới thì còn người xuất hiện cách đây 4 triệu năm trong vùng rừng rậm. Thế kỷ 21 có thể có những phát kiến to lớn về nguồn gốc con người cũng như quá trình di cư của chúng ta ra toàn thế giới. Con người có thật sự là khỉ tiến hóa không?

Một cách kinh điển, người ta chia Trái Đất thành hai phần để nghiên cứu là bên trong (địa chất) và bên ngoài (sinh quyển). Dần dần người ta thấy chúng chỉ là một: Hệ Trái Đất. Câu hỏi đặt ra là vũ trụ tương tác thế nào với Trái Đất?

Sự phát triển của vệ tinh cho phép phát triển nghiên cứu các chu kỳ địa hóa học. Việc kết hợp sinh địa hóa học, nghĩa là ảnh hưởng của sinh vật, được đề ra. Chu kỳ của nước là một hiện tượng hàng đầu cần nghiên cứu để cho phép hiểu khí hậu. Chu kì của các thành tố then chốt khác như C, N2, P liệu có được tái tạo?

Máy tính sẽ là một công cụ khảo sát tuyệt vời, nhưng có nguy cơ bị lạm dụng. Để hiểu các hệ phức tạp, cần phải tìm logic chung của cả hệ chứ không phải cứ chồng chất các phương trình mô tả từng yếu tố là được. Chỉ có quan sát và đo đạc thực tế các hiện tượng tự nhiên mới cho phép hiểu biết chúng.

Chương 9: Khủng hoảng năng lượng?

Các trữ lượng nhiên liệu hóa thạch (dầu hỏa, dầu nặng, khí đốt, than đá) tuy lớn, nhưng có lẽ sẽ cạn kiệt vào cuối thế kỷ này.

Các nhà máy điện hạt nhân được phát triển, dựa trên phản ứng phân rã của uranium 235 được làm giàu. Vấn đề của năng lượng hạt nhân, thứ nhất, nằm ở chất thải của nó. Phản ứng phân rã hạt nhân làm vỡ các hạt nguyên tử, tạo ra nhiều thành phần phóng xạ có hại và có tuổi thọ khác nhau từ một vài phần trăm giây cho đến hàng triệu năm. Các chất thải nguy hiểm cho người và động vật được bao bọc bởi một lớp bột nhão rồi được tồn trữ và cô lập bằng cách chôn. Các chất đó nếu tiếp xúc với các mạch nước ngầm sẽ gây độc hại lâu dài. Điểm bất lợi thứ hai là trữ lượng uranium, nó là một nguyên tố hiếm trong vỏ Trái Đất. Trữ lượng uranium trên toàn thế giới được ước tính là 150 năm. Nếu thế giới dùng mạnh hạt nhân thì con số này còn bé hơn. Như vậy phân rã uranium 235 trong các nhà máy truyền thống chỉ là một nguồn năng lượng cố định, tạm thời.

Một giải pháp cho việc sử dụng năng lượng hạt nhân là máy phát tăng cường (siêu máy phát). Ý tưởng là sử dụng uranium 238 (với trữ lượng lớn hơn uranium 135 gấp trăm lần), ta sử dụng các nơtron nhanh làm kíp nổ, biến uranium 238 thành plutonium 239, sẽ phân rã như uranium 235 với các nơtron chậm. Uranium 235 vẫn được sử dụng như là kíp nổ với lượng nhỏ. Tuy nhiên, một vấn đề nảy sinh là sự truyền nhiệt, Plutonium 239 rất hiệu suất về mặt truyền nhiệt, đến mức không thể là trung gian để truyền nhiệt tới hệ thứ cấp, khiến cho các tuốc bin hoạt động. Cần có tác nhân truyền nhiệt nhanh hơn. Người ta nghĩ đến natri lỏng, nhưng nó là một chất lỏng bẩn, nó ăn mòn kim loại, do đó không thể được sử dụng trong các nhà máy tăng cường. Hoặc là cần tiếp tục tìm kiếm cái thay thế natri lỏng, hoặc là phải phối hợp một nhóm nhiều nhà máy nhỏ để sản ra điện như một nhà máy tăng cường. Vấn đề là cần có thời gian, và việc phổ biến hạt nhân đặt ra nhiều vấn đề cốt lõi

Việc xử l‎ý‎ và chôn chất thải hạt nhân cần được giải quyết tại địa phương, nếu không việc chuyển chờ các chất thải đó sẽ là mối đe dọa khủng khiếp với môi trường. Tất cả các nước có cơ sở hạt nhân dân sự đều có thể nhanh chóng có hạt nhân quân sự, đó cũng là một hiểm họa. Tất cả các nước muốn có điện hạt nhân đều cần phải được kiểm soát bởi một hệ thống quốc tế.

Một ‎‎ý tưởng khác trong việc sử dụng năng lượng hạt nhân là phản ứng tổng hợp hạt nhân. Khác với phân rã - làm tan vỡ hạt nhân, tổng hợp là kết hợp chúng để có một hạt nhân lớn hơn. Về l‎ý thuyết, đây sẽ là một phương cách sạch, hữu hiệu, tự nhiên nhất để sản năng lượng. Tuy nhiên đây là một công nghệ phức tạp, phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ rát cao, người ta chưa làm chủ được phản ứng này.

Các nguồn năng lượng tự nhiên: Thủy điện là nguồn năng lượng tiềm năng lớn, và thủy điện nhỏ rất có lợi, vì nó không tiềm ẩn nguy cơ làm ngập các vùng đất trồng trọt và cư trú rộng lớn như các đập thủy điện lớn. Tuy nhiên, thủy điện vấp phải sự chống đối của các nhà bảo vệ môi trường, vì nó ngăn cho cá không thể hồi ngược các dòng sông. Năng lượng gió, về mặt môi sinh thì không thể bàn cãi, nhưng nó sản ra điện một các rất gián đoạn. Để có nhà máy điện gió, cần tiêu thụ nhiều năng lượng và nó làm xấu cảnh quan. Nếu đặt nó ngoài khơi thì cần các cơ sở hạ tầng tốn kém. Năng lượng thủy triều là một chủ đề cần tiếp tục nghiên cứu, nhưng trước hết nó phải chứng minh được tính ứng dụng. Năng lượng địa nhiệt cũng là một ý tưởng hay về mặt l‎‎ý thuyết, nhưng 20 năm nay không có nghiên cứu nào theo hướng này. Năng lượng này gồm 3 dạng: năng lượng cao sử dụng nước nóng của các núi lửa; năng lượng thấp là dùng dòng nước nóng từ 20-60 độ C ở dưới đất; năng lượng khô có được nhờ làm vỡ đá theo chiều sâu rồi phun nước lên bề mặt, chờ cho nước này nóng lên và dùng nó. Năng lượng mặt trời cũng gặp vấn đề ở chỗ, ta không biết cách tập trung nó để làm chạy các nhà máy điện. Hiện nay nhờ các tế bào quang điện có thể sản ra điện để sưởi ấm, nhưng giá thành vẫn còn cao.

Tiết kiệm năng lượng: cũng là một hướng đi hữu hiệu. Hiện nay có thể xây dựng các tòa nhà hay nhà riêng hầu như tự chủ về năng lượng. Cách nhiệt, kết hợp với một ít địa nhiệt và điện mặt trời có thể sưởi ấm, làm mát và sản sinh ra điện tiêu thụ trong nhà. Thời gian đầu giá sẽ đắt nhưng nhanh chóng giảm, nhưng giải pháp này không tương thích với các nền kinh tế mới nổi.

Thế kỉ 21 sẽ xuất hiện vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ nếu không bình thường thì cũng gần nước đá đang tan. Điều đó hiển nhiên có thể thay đổi hoàn toàn chiến lược sản xuất điện.

Năng lượng lưu động: có ba dạng: ô tô, tàu thủy và máy bay (tàu hỏa sẽ chạy bằng điện).

Ý tưởng ô tô chạy bằng hydro rất đơn giản: các nguyên tử oxy kết hợp với hydro trong các điều kiện nhất định để tạo ra phân tử nước và làm thoát ra một lượng năng lượng lớn. Mục tiêu là tổng hợp nước để tạo ra năng lượng là hydro và chỉ để lại chất thải là nước. Có ba khó khăn để có thể sử dụng toàn diện công nghệ này là: chuẩn bị hydro, phân phối nó, tồn trữ và đảm bảo an toàn. Một phương pháp để có hydro là điện phân nước, nó rất hữu hiệu nhưng đòi hỏi điện năng. Giữa thế kỷ này sẽ xuất hiện xe kết hợp giữa hyđrô và điện. Tỷ lệ hydro – pin sẽ là 1/10, vấn đề tồn trữ và an toàn cho hydro cũng đơn giản hơn nhiều.

Nhiên liệu sinh học – là nhiên liệu được sản sinh bằng các dùng cây xanh. Chúng ta không tin vào sự phát triển ồ ạt của nhiên liệu sinh học vì với việc tăng dân số thế giới, trong tương lai, chúng ta sẽ cần đến tất cả các diện tích canh tác được để trồng cây lương thực.

Nguồn thứ ba, sau hyđrô và điện, cần xét như là năng lượng lưu động chính là năng lượng hạt nhân. Ý tưởng là sử dụng các lò phản ứng nhỏ dùng cho vận tải biển. Tuy nhiên, có cản trở về mặt tài chính và tâm l‎ý‎. Ngược lại, với động cơ hyđrô sẽ được chấp nhận dễ dàng, trong tương lai sẽ có công nghiệp đóng tàu Hyđrô.

Đối với máy bay, hiện nay không có gì có thể thay thế được dầu nhẹ dành cho máy bay, cũng chẳng có triển vọng hay nghiên cứu để thay thế. Gía máy bay sẽ tăng gấp 3,4 lần vào giữa thế kỷ này là có thể. Nếu không có hướng nghiên cứu từ bây giờ, và nếu ta không tồn trữ dầu, sẽ không có vận tải hàng không vào cuối thế kỷ này. Các khối dầu ít ỏi còn sót lại và nhiên liệu sinh học sẽ bị giới quân sự chiếm dụng.

Dù sao đi nữa, về năng lượng, sẽ có một thời kỳ quá độ rất khó khăn từ 2010 đến 2040. Cùng lúc đó sẽ có những chao đảo dữ dội về kinh tế. Thay vì huy động xung quanh các cảnh báo không chắc chắn về khí hậu, ta nên tập trung vào các vấn đề năng lượng tương lai, vì thời hạn là không cản được. Nếu quan tâm từ bây giờ, sẽ tránh được các thảm kịch.

Chương 10: LƯU THÔNG

Ta hiểu, lưu thông là vận chuyển người và hàng hóa cũng như liên lạc bằng điện thoại, Internet, hình ảnh, sự truyền hình ảnh, thông tin… Thế kỷ 20 đã chứng kiến sự bùng nổ của lưu thông. Thế kỷ 21 sẽ chứng kiến sự chậm lại, thậm chí đảo ngược xu hướng. Thế giới đã nở ra, nay nó co lại. Du lịch sẽ giảm do đấu tranh chống di cư và sự tăng giá vận chuyển hàng không. Sự trao đổi hàng hóa sẽ giảm. Người ta thường nghĩ vận chuyển càng xa thì giá càng đắt, nhưng điều đó là sai. Hàng rào thuế quan bị triệt tiêu, cạnh tranh đã diễn ra ở tầm toàn cầu. Gía bán một sản phẩm được quyết định bởi giá thành tại nơi sản xuất chứ không phải công vận chuyển. Và gía thành các mặt hàng sẽ sát lại gần nhau ở mọi miền, do tiến bộ xã hội không cưỡng được ở các nước mới nổi, khiến cho vận chuyển đi xa trở thành vô ích. Toàn cầu hóa sẽ giảm, ta sẽ đi vào thời kỳ địa phương hóa hay đại lục hóa. Người ta không tìm cách tăng tốc độ vận chuyển, chỉ vận chuyển cái cần thiết.

Tất nhiên, việc sử dụng máy tính sẽ không giảm đi, ngược lại nó sẽ có mặt ở khắp nơi. Máy tính tương lai không chỉ phụ thuộc vào việc viết phần mềm mà vào cả việc ít hỏng hóc, dễ phát hiện hỏng hóc và dễ sửa chữa. Vấn đề an toàn trong quan hệ với cái thực cũng được đặt ra. Máy tính sẽ tồn tại và có thể là cột trụ của xã hội, những người chủ của thế giới vẫn sẽ là các lập trình viên. Thế giới ảo sẽ phát triển. Một số người sẽ bị nô lệ vào máy tính. Nhiều người sẽ đạt được ước mơ và khoái lạc trong thế giới ảo. Giấc mơ về quyền lực, giàu sang, và hiển nhiên cả về tình dục nhờ có các robot giả người. Có một vấn đề cũng rất quan trọng đó là sự cô đơn của con người là do lưu thông phát triển. Cần phải tìm ra sự cân bằng, vì Internet đối với người trẻ là một nguồn tự do, nhưng cũng là cội rễ của tha hóa, nguồn cảm hứng cũng như nguồn đầu độc về ‎‎ý thức và làm cạn kiệt sức lực. Một giá trị khác cũng sẽ biến đổi đó là: ‎ý thức trách nhiệm. Y học từ xa, y tế tại nhà phát triển, đem lại nhiều tiện ích nhưng cũng sẽ đặt ra một số vấn đề đáng ngại. Thứ nhất là việc trả công chữa trị cho các bác sĩ từ xa, thứ hai là những sai lầm trong y học do hỏng hóc máy tính. Y tế sẽ bị chi phối bởi luật pháp. Đối với ‎y học thần kinh, liệu có thể tác động lên bệnh nhân từ xa không? Xu hướng là sẽ phải giảm dần việc ứng dụng các phương tiện công nghệ. Các vấn đề đặt ra cho công dân tương lai rất cơ bản, đó là việc chia sẻ thời gian cá nhân. Ngày nay, một người trẻ không có đủ thời gian để tự tu dưỡng. họ bận rộn với các thiết bị công nghệ và không có thời gian đọc sách, đi xem kịch, mơ mộng, giao tiếp xã hội.. và đối với một số người là yêu đương. Tình yêu tàn lụi và tình hữu ái cũng mờ nhạt dần, sự yên tĩnh và bình yên không còn nữa, anh ta bị tràn ngập bởi các thông tin nhất thời và không có thời giờ tiêu hóa nó. Thời kỳ tự do chinh phục cái ảo sẽ kết thúc, nếu không thế giới sẽ xuất hiện một tình trạng nan giải và sẽ xuất hiện một dàng người mới hoàn toàn bị lệ thuộc vào thông tin. Khả năng tưởng tượng đã mai một dần, người ta tin vào máy tính hơn là đầu óc của mình. Khả năng tư duy, biến cái quan sát được thành mô hình đã giảm xuống, nó bị thay bằng suy nghĩ phổ biến là dùng những chương trình có sẵn. Trong nhiều ngành, sáng kiến bị tê liệt, nó là nạn nhân của sự dư thừa thông tin.

Tóm lại, dần dần lưu thông sẽ tự thu hẹp lại và tự điều tiết. Trao đổi toàn cầu chỉ áp dụng với các nhiên liệu cần thiết và rất ít sản phẩm nông nghiệp. Các trao đổi kinh tế cũng được thu hẹp, chủ yếu là trong một lục địa, và thị trường tài chính sẽ được kiểm soát chặt chẽ. Dân số sẽ chia thành hai loại: một loại bị lệ thuộc vào thông tin, và loại kia biết làm chủ thời gian sống mà không lệ thuộc vào thông tin. Đó là thách thức của thế kỷ 21: học lại cách sống và ngừng cuộc chạy đua không đích đến và không có kết cục.

Chương 11: Học cách quản l‎ý hành tinh của chúng ta

Đầu thế kỷ này, đấu tranh vì môi sinh đã trở thành trào lưu. Ý thức về môi trường đã lôi kéo được các nhà lãnh đạo chính trị. Ý thức đó cùng với việc làm rùm beng về sự nóng lên của khí hậu và trao giải Nobel hòa bình cho cựu Phó tổng thống Mỹ Al Gore đã đóng vai trò quyết định. Các tiên đoán về khí hậu, kinh tế hay tài chính do các chương trình tin học, hay các phương tiện ảo vẽ ra thực chất đều không đáng tin. Chúng chỉ là các yếu tố gây nhiễu. Một mặt, việc ‎ý thức được tầm quan trọng của môi sinh là quan trọng, mặt khác việc làm lan truyền tâm l‎‎ý sợ hãi, chống lại sự tiến bộ đã gây ra nhiều tai hại. Các vấn đề đặt ra cho hành tinh của chúng ta quan trọng và đa dạng hơn nhiều so với việc phát ra khí thải CO2, và chúng cần được giải quyết cấp bách, không thể chờ đến cuối thế kỷ này. Việc triệt tiêu 1000 việc làm đáng ngại hơn nhiều so với việc 1000 con ong bị diệt. Không thể bảo vệ thiên nhiên mà chống lại loài người. Các chủ đề về quản lý  một cách cân bằng hành tinh của chúng ta gồm có.

Dân số:

Dân số thể giới và hơn nữa là sự phân bố dân cư theo vùng với hình chóp về tuổi tác sẽ là vấn đề thời sự nóng bỏng, gắn với nó là vấn đề về di dân và khủng bố. Dân số nếu tăng một cách hài hòa sẽ cho ra những người tiêu thụ, làm động lực của nền kinh tế. Trong từ “phát triển bền vững” có từ “phát triển”.

Phân bố dân số theo vùng cho ta thấy một thực trạng sau đây: những vùng có dân số tăng nhiều lại là vùng khó có thể tăng sản lượng, nhất là lương thực (thường là do nguồn nước). Làn sóng di cư sẽ ngày càng tăng và nó có thể trở thành bạo lực khi hòa nhập không thành.Giải pháp cho vấn đề này có thể là sự làm tăng chậm dân số, thông qua giáo dục phụ nữ. Giải pháp khác là các nước này phải phát triển kinh tế. Tất cả phục thuộc vào hai yếu tố: năng lượng và nước.

Như vậy, không phải dân số toàn cầu gây ra các vấn đề, mà chính sự mất cân bằng giữa việc tăng dân số, tài nguyên thiên nhiên, và tăng trưởng kinh tế tại địa phương mới là nguyên nhân.

Di cư đến các nước giàu sẽ tăng (vì các nước này có dân số già). Xu hướng di chuyển đến thành thị cũng đang diễn ra, nhưng về lâu dài, trong bối cảnh dân số đang tăng và khan hiếm dần các sản phẩm tự nhiên thì ngược lại, phải tìm cách chiếm lĩnh không gian. Cần khuyến khích xu hướng hình thành các thành phố nhỏ, nhưng không được làm mất đất nông nghiệp. Thiết lập hệ thống phân phối lương thực ở các nước thế giới thứ ba là điều cần phải thực hiện dần dần, vì những nước có dân số tăng mạnh khó có thể tăng sản lượng, do thiếu nước. Nếu không ngăn chặn nạn đói, bạo hành do vấn đề nhập cư và lương thực sẽ phổ biến trong tương lai. Tiếc thay, nó là tương lai chắc chắn nhất khi chủ nghĩa dân tộc ích kỷ ngày càng được hiển lộ.

Một khi dân số của một nước phát triển tiếp tục già đi, vấn đề hưu trí và bảo trợ xã hội sẽ gây ra các xung đột chu kỳ. Lớp trẻ thiểu số sẽ chống lại việc chi trả để nuôi dưỡng người già, chiếm đa số, và chống lại hệ thống dân chủ của đa số này. Như vậy, cơ sở của nền móng dân chủ đã bị động chạm.

Tài nguyên thiên nhiên:

Gồm nước, đất đai, năng lượng, nguyên liệu cần được quản l‎ý và bảo tồn; bước vào kỷ nguyên của tái chế và tái sử dụng phổ biến. Những nguồn nước ngọt dùng được là ở đâu? Đối với nông nghiệp, nguồn thứ nhất là nước mưa, nguồn thứ hai trong nông nghiệp và sinh hoạt là nước từ sông suối. Thứ ba là nước ngầm. Nước được dùng chủ yếu cho 3 hoạt động: nông nghiệp (70%), công nghiệp (20%) và sinh hoạt (10%). Trong tương lai, ngu cầu nước sẽ chỉ tăng do dân số tăng và phát triển kinh tế. Có hai cản trở đối với sự gia tăng này, thứ nhất là do biến đổi khí hậu, bởi vì thực sự có biến đổi khí hậu (không phải do con người). Nó làm di chuyển các vùng nước mưa, làm hạn hán và lụt lội luân phiên một cách hung bạo. Mưa trở thành một kẻ thù. Thứ hai là các sông, chúng ta bơm 23% nước của các sông. Đầu thế kỷ trước, ta chỉ bơm 2,3 %. Không thể tiếp tục chu trình này, nếu không sẽ dẫn đến thảm họa bay hơi của các con sông một cách phổ biến. Xung đột do các con sông cũng phải được cảnh tỉnh. Nông nghiệp tới đây chỉ có ở nơi có mưa, điều đó làm giảm mạnh địa l‎‎ý nông nghiệp. Nước ngầm, nếu khai thác quá mức cũng sẽ trở nên cạn kiệt. 6 khuyến cáo đặt ra là: không lãng phí nước, tồn trữ nước mưa hay khi lụt lội để có lúc dùng, khử mặt nước biển, vận chuyển nước khi không thể làm khác, tái sử dụng nước.

Tiếp sau vấn đề về nước và sự khan hiếm các mỏ dầu, than, khí đốt, là vấn đề về kim loại. Ngay sau khủng hoảng hiện tại, nhu cầu sẽ tăng lên, giá sẽ tăng, một số trữ lượng sẽ cạn. Vấn đề cấp bách là phải tiến hành thăm dò và phát triển tái chế các kim loại hiếm.

Ô nhiễm hành tinh: cần phải giảm và có kiểm soát.

Chống lại ô nhiễm không được cản trở phát triển công nghiệp mà cần được bao hàm trong các biện pháp công nghiệp. Bằng nguyên tắc phòng ngừa, các nhà môi sinh đã làm lan truyền sợ hãi, nhưng cái đích của họ là con số không. Nó ẩn chứa niềm tin tôn giáo rằng con người là kẻ tồi tệ, kẻ đã không thể kiểm soát được những điều xấu. Sinh thái là từ chối tiến bộ.

Đất đai không ngừng bị thoái hóa, ô nhiễm, xói mòn, có nơi do lạm dụng đất đai và cày bừa thái quá, có nơi do hạn hán và bỏ hoang quá. Một số phương cách ngăn chặn xói mòn là làm ruộng bậc thang, làm các đập nhỏ để đưa sự xói mòn lên cao, hạn chế phân bón hóa học. Đất càng ngày càng nghèo vi khuẩn, do đó phải tái tạo đất bằng cách tái chế rác hữu cơ.

Ô nhiễm biển, sự axit hóa đại dương đang ngày càng tăng lên, là l‎ý do duy nhất mà tôi ủng hộ việc giảm nồng độ CO2. Rác thải sinh hoạt, công nghiệp cần được tái chế, một nền công nghiệp thực thụ đang phát triển trong lĩnh vực này. Chất thải hạt nhân cần được xử l‎ý. Chất thải hóa học là nguy hiểm nhất vì không được nhìn thấy, công nghiệp hóa học không được thải vào trong tự nhiên, nhất là trong lòng đất, vì sẽ ô nhiễm mạch nước ngầm. Cũng không được chuyên chở chất thải bằng xe tải hay đường sắt nếu không có biện pháp phòng ngừa tối đa. Phải tiến nhanh tới một nền công nghiệp hóa học sạch.

Sự thay đổi hệ sinh thái:

Cần phải hiểu liên hệ giữa môi sinh và kinh tế, theo một khái niệm vẫn đang được tranh cãi: kinh tế sinh thái.

Thiên tai, là điều không thể tránh khỏi ở thế kỷ 21. Tiên đoán chính xác là điều không thể bởi các hiện tượng đó tuân theo logic của hỗn độn. Tuy vậy, cái ta có thể tiên đoán là vùng mà thiên tai có thể xảy ra, với sác xuất nào đó về thời điểm sẽ xảy ra, một cách gần đúng. Phòng ngừa là có thể.

Đa dạng sinh học đang giảm đi. Đa dạng của các loài hay của các chủng của một loài là cần thiết cho sự điều hòa tiến hóa của hành tình, bởi đa dạng là điều kiện của thích nghi. Thuyết Gaia đã chỉ ra rằng chính sự sống đã điều tiết các điều kiện khí hậu cho sự sống còn của nó. Di truyền phân tử có thể đóng một vai trò lớn trong bảo vệ sự đang dạng sinh học.

Khi nói về sinh thái, có hai khái niệm đối chọi nhau: khái niệm của những người theo chủ nghĩa tự nhiên, về mặt triết học gần với tư tưởng của các phong trào môi sinh. Ở đây người ta nghiên cứ thiên nhiên nguyên sơ, chưa bị xâm phạm bởi con người, không bị ô nhiễm. Đó là thiên nhiên mà một số người muốn hồi phục: (nguyên sơ – và càng ít bị can thiệp càng tốt?). Khái niệm là sinh thái tổng hợp: coi con người như một yếu tố trong đó. Con người là yếu tố của thiên nhiên, nó cũng là sản phẩm của tự nhiên, nếu muốn tồn tại, nó phải phổ biến các mối quan hệ hài hòa (tôi không nói cân bằng, vì tất cả đều biến hóa không ngừng). Nghiên cứu về sinh thái tổng hợp phải dẫn đến thay đổi tư cách con người để đảm bảo cho sự hài hòa. Mục tiêu rõ ràng và cần thiết là kết hợp nông nghiệp vào tiến trình sinh thái toàn diện. Sự cần thiết của sinh thái tổng hợp này còn phải bao gồm phòng và chống bệnh do siêu vi trùng mới xuất hiện, dãn dân ở các thành phố lớn…

Tận cùng của triết l‎ý sinh thái tổng hợp là công nghệ địa lý, nếu con người cần tác động để bảo toàn hài hòa thiên nhiên – con người có cần thiết phải tác động trực tiếp lên các chu trình của hành tinh, hay khái quát hơn là thay đổi các chu trình tự nhiên không? Chẳng hạn như tác động làm giảm khí CO2 trong khí quyển, làm lạnh khí hậu thay vì để nó nóng lên, bổ sung một số chất vào đại dương để sinh vật phù du phát triển… Câu trả lời cho ngày nay và vài năm nữa rõ ràng như sau: Ta không hiểu rõ lắm các cơ chế tự nhiên, bắt đầu là khí hậu. Trái Đất đã trải qua rất nhiều biến đổi khí hậu và không một biến đổi nào phá hủy sự sống. Điều này không có nghĩa là không được tiến hành thí nghiệm, nhưng trước khi động đến Trái Đất, con người hãy tự xem xét mình trước đã.

Chương 12: Các xung đột chủ ýếu của thế kỷ 21:

Đối với một số người, khoa học chẳng có lợi ích gì vì cốt lõi của hiểu biết đã đươc ghi trong Thánh Kinh và các phát biểu của thần thánh. Hơn thế nữa, khoa học có thể dẫn đến điều sai trái. Quan điểm đó không trụ được với lịch sử, bởi nó không thỏa mãi được nhu cầu muốn hiểu biết của con người.

Thế kỷ 21 vẫn tiếp tục chứng kiến các xung đột chủ yếu giữa khoa học và tôn giáo, giữa tiến bộ và truyền thống, giữa kiêu hãnh và đức tin, giữa những người hiểu biết và những kẻ từ chối sự hiểu biết, giữa giữa tiến bộ và kìm hãm tiến bộ, giữa sự phát triển tự do của khoa học với các giá trị đạo đức và các phong trào môi sinh, giữa con người và tự nhiên. Thái độ chống đối khoa học đã phát triển dựa trên một cảm giác chung rất độc hại được lan truyền: sự sợ hãi. Các nhà khoa học cần phải tìm hiểu độc cơ của nó và phải tính đến trong các hoạt động của mình.

Một viễn cảnh được đặt ra như sau: Đối lập giữa phương Tây giàu có, văn hóa cao, chăm sóc sức khỏe tốt, nhưng già nua và mất phương hướng, chìm đắm trong tranh cãi mỗi khi có tiến bộ mới của khoa học, một bên là thế giới Hồi Giáo nghèo đói, văn hóa thấp, trẻ và cuồng tín, chỉ châp nhận các tiến bộ của tin học. Châu Á có thể thừa cơ mạnh lên, do họ đã ‎‎ý thức được tầm quan trọng của khoa học và của nghiên cứu cơ bản, họ đầu tư mạnh vào đó.

Chương 13: Vương quốc hay bóng tối

Chẳng có ngọn gió nào là thuận (buồm) cho kẻ không biết mình sẽ đi đâu. (Seneque)

Có hai hệ quả của tiến bộ khoa học mà chúng ta sẽ phải thực hiện trong thế kỷ 21. Loại thứ nhất liên quan đến con người và nhân văn. Đó là các cách thức liên quan đến sự sống và khả năng can thiệp vào sự sống của chúng ta. Thách thức liên quan đến hành tinh và sự hài hòa cần thiết giữa con người với tự nhiên mà không ngăn cản sự phát triển kinh tế. Các tiến bộ trong hiểu biết về hoạt động của não bộ và các tác động lên nó nhờ các tiến bộ nhân tạo… Thách thức thứ hai là việc đối mặt với những xung đột chủ yếu đã nêu trong chương trước. Có cần phải dừng lại các tiến bộ, phát triển khoa học không? Việc cần phải kiểm soát các tiến bộ khoa học và xã hội không phải là mới, điểm mới là từ nay mối quan tâm đó sẽ đụng chạm đến tất cả các tiến bộ lớn của khoa học, và các chủ đề sẽ nhạy cảm hơn nhiều vì động tới hai lĩnh vực thiêng liêng là: sự sống và hành tinh của chúng ta.

Kế hoạch hóa khoa học là cần thiết trong nhiều lĩnh vực, nhưng nếu muốn nó thành công phải mềm dẻo và phải có khả năng định hướng lại tùy kết quả. Chiến lược khoa học đó phải tôn trọng một số điều kiện cần thiết sau: cạnh tranh hợp tác, bảo vệ sáng kiến, kết hợp nghiên cứu cơ bản và ứng dụng, tranh luận xã hội tự do và càng ở ngọn nguồn càng tốt, từ chối các quyết định của những kẻ không có năng lực. Để phát triển khoa học, trong tương lai cần phải công nhận quyền được độc đáo và quyền được đi chệch khỏi quan điểm số đông. Cần phải có một khu vực nghiên cứu không kế hoạch hóa, không đặt mục tiêu và chỉ dựa trên trí tưởng tượng của nhà nghiên cứu. Các vấn đề xã hội phải được tranh luận tự do, có sự tham gia đầy đủ của các nhà khoa học, và chủ quan không được lấn át khách quan. Các tranh luận cần phải cởi mở và công khai tối đa.

Một đặc điểm cơ bản của thời kỳ đầu thế kỷ 21 là sự gia tăng liên tục về hiểu biết của con người, của kỹ thuật làm thay đổi xã hội một cách liên tục và không thể lường trước. Sẽ là những  tiến bộ khoa học nhưng không mang tính cách mạng mà được nối tiếp với một tốc độ ghê gớm khiến ta không thấy có sự gián đoạn nào. Tuy vậy, ta phải can thiệp ngay tại nguồn nếu ta muốn giải quyết các vấn đề và nếu khống muốn bị rơi vào quẫn bách hay bi kịch. Tương lai của con người không được viết ra ở đâu cả, tự anh ta phải chọn lựa giữa vương quốc hay bóng tối.