Vật thể sống và vật thể không sống có tuân theo những quy luật giống nhau?

Những vật thể sống và những hiện tượng vô tri có nhiều điểm chung hơn là chúng ta từng biết.

Ít nhất, đó cũng là quan điểm của kĩ sư Adrian Bejan thuộc Đại học Công tước, và nhà sinh học James Marden.

Theo họ, điều kết nối 2 thế giới là một học thuyết cho rằng hệ thống những dòng chảy - từ sự vận động của động vật tới sự hình thành những đồng bằng châu thổ - tiến hoá kịp thời để cân bằng và giảm thiểu tối đa khiếm khuyết. Các dòng chảy xuất hiện giảm thiểu sự cọ xát hay những dạng lực kéo khác, do vậy ,cùng với thời gian, chúng chảy êm đềm hơn. Quan điểm này Benjan đã lần đầu tiên phát biểu 13 năm trước và gọi tên là “Quy luật hình thành” (constructal law).

Với sự trợ giúp của Marden, Benjan tin tưởng rằng ông đã thống nhất được những nguyên tắc sinh học và vật lý của mô hình tự nhiên thông qua “Quy luật hình thành”, quy luật này cũng được xem như là thuyết vật lý của sự tiến hoá.

"Đây là sự phát triển rất lý thú đối với các nhà vật lý cũng như các nhà sinh học” Benjan phát biểu. “Ý tưởng cho rằng sự tiến hoá hữu cơ cũng tương tự như sự tiến hoá trong những hệ thống dòng chảy vô tri là một khái niệm tuy đầy ảo tưởng nhưng giờ đây lại có tiềm năng để thống nhất những quan điểm và cách tiếp cận vốn theo những nguyên tắc khác biệt hoàn toàn. Quy luật hình thành đem đến môt công cụ tuyệt vời nhằm kiểm tra và tìm hiểu sự thay đổi trong cả thế giới vô tri và hữu tri."

Kết quả của nhóm nghiên cứu được đăng tải trực tuyến trên trang Vật lý đời sống – Physics of Life Reviews - tờ báo được hỗ trợ bởi Văn phòng nghiên cứu khoa học lực lượng không quân Hoa Kì và Quỹ khoa học quốc gia.

Câu chuyện bắt đầu với 2 nhà khoa học cố gắng xác định liệu có những quy luật chung giữa hai dạng vận động rất khác biệt nhau: việc bơi lội của loài cá và việc bay nhảy của các loài động vật khác. Các nhà sinh vật học thường có chung quan điểm sự di chuyển của cá và các động vật khác không giống nhau. Cá sống trong môi trường nước nên chúng không chịu tác động của trọng lực trái đất. 

Dưới sự quan sát của Benjan, chim và các động vật khác được xem như những vận động viên cử tạ, bởi để di chuyển đòi hỏi chúng phải nỗ lực để thắng được trọng lực của trái đất và sức ép của không khí. Ông cho rằng, trong khi bơi lội, loài cá cũng có những lực cản và lực hút như thế từ đáy biển. Do đó, dòng nước lưu chuyển quanh loài cá cũng giống như không khí quanh các loài động vật bay nhảy trên cạn.

Bởi thế, loài cá cũng được xem như những vận động viên cử tạ, và những dạng vật động này được cho rằng đều tuân theo quy luật hình thành, Bejan nói.

"Cho dù chúng ta không thể dự đoán chính xác những loài vật sẽ có hình dáng như thế nào, nếu như quá trình tiến hóa bắt đầu lại từ đầu trên Trái đất, hay diễn ra trên một hành tinh khác, nhưng phát hiện được rằng vận động của các loài vật đều tuân theo quy luật hình thành cho phép chúng ta nói rằng: với một trọng lực và tỷ trọng các mô nhất định, cấu tạo sắp xếp cơ thể chúng sẽ vẫn tiến hóa theo một hướng nhất định,” Marden nói.

Trong nhiều bài viết suốt thập kỉ qua, Bejan đã minh họa quy luật hình thành có thể dự báo trước sự hình thành của các dòng chảy trong tự nhiên, trên tất cả các lĩnh vực từ sinh học và địa vật lý tới động lực học xã hội và phát triển công nghệ.

“Khi nghĩ về Darwin và sự tiến hóa, hầu hết mọi người đều nghĩ về các loài cây hay các con vật,” Bejan nói. “Như vậy không đúng, các đặc tính mô hình có ở khắp nơi trong tự nhiên. Quy luật hình thành có thể được xem như một quy tắc chung của tiến hóa, áp dụng cho rất nhiều lĩnh vực từ vật lý tới kinh tế.”

Ông miêu tả quy luật này giống như một bộ phim sống động, ở đó cảnh này nối tiếp cảnh kia, càng về sau các cảnh trôi đi càng thuận lợi. Ông xem quy luật hình thành (http://www.constructal.org) như thời gian của bộ phim, cấu hình dòng chảy (thiết kế, các bức vẽ) trôi đi dễ dàng hơn.

“Quy luật hình thành được xem như bao trùm tất cả các hiện tượng tự nhiên,” Bejan nói, “tóm lại, có thể nói chiếc băng tiến hóa chạy theo một hướng mà trong vật lí người ta gọi với các thuật ngữ: thời gian và cấu hình."

Tài liệu tham khảo:
Adrian Bejana, James H. Marden. Sự hình thành thống nhất của các bố trí trong sinh học và địa vật lý học. Physics of Life Reviews, 2008; DOI: 10.1016/j.plrev.2008.12.002