Nhiệt liệt chào mừng các bạn. Tôi rất vui vì sự có mặt của các bạn tại đây. Để làm được điều đó, tôi biết không dễ dàng gì. Thực vậy, điều đó khó hơn bạn tưởng rất nhiều.

Đầu tiên, hàng tỷ nguyên tử phải sắp xếp theo một cách vô cùng phức tạp và nhiệt tình đến kỳ lạ để có thể tạo ra bạn. Cách thức đó đặc biệt và duy nhất đến mức trước đây chưa từng có và chỉ tồn tại đúng một lần. Trong nhiều năm nữa, hy vọng các hạt cực nhỏ này sẽ cùng nhau khéo léo tiến hành hàng tỉ nỗ lực vốn cần thiết để giữ cho bạn được vẹn nguyên và trải nghiệm trạng thái được thừa nhận ở mức cao nhất song cũng thường không được đánh giá đúng, đó là sự tồn tại.

Vấn đề tại sao các nguyên tử phải đảm nhận trọng trách này khá là rắc rối. Việc cấu thành bạn lại không phải là điều mà các nguyên tử muốn biết. Dù hết sức tận tụy nhưng các nguyên tử lại hoàn toàn không quan tâm đến bạn − và chúng thật sự không hề biết đến sự tồn tại của bạn. Thậm chí, chúng còn không biết đến sự tồn tại của chính mình. Suy cho cùng, nguyên tử chỉ là những hạt không có tư duy, thậm chí không thật sự sống. Khá thú vị là nếu bạn dùng một cái nhíp tự nhổ bạn ra, từng nguyên tử một, bạn sẽ có một đống bụi nguyên tử nhỏ li ti, không một nguyên tử nào trong số đó từng sống nhưng tất cả chúng gộp lại đã từng là bạn. Tuy vậy, trong suốt thời gian bạn tồn tại, các nguyên tử sẽ phải thi hành một mệnh lệnh nghiêm ngặt: giữ cho bạn luôn là bạn.

Tin xấu là các nguyên tử không giữ nguyên mãi thế, mà thời gian tận tụy gắn kết của chúng là rất ngắn ngủi - thật sự ngắn ngủi. Một đời người dài nhất cũng chỉ đến 650.000 giờ là cùng. Khi đến gần hoặc chạm mốc đó, vì nhiều nguyên nhân không rõ, các nguyên tử tạo thành bạn sẽ tắt lịm và lặng lẽ phân rã để trở thành những thứ khác. Đó chính là sự thật về bạn.

Tuy vậy, bạn hãy vui mừng vì mọi điều đã diễn ra. Nói một cách khái quát, điều đó không diễn ra ở bất cứ đâu trong vũ trụ, theo những gì chúng ta biết được cho tới giờ. Điều này thật kì lạ, vì các nguyên tử tự do kết hợp và tương thích với nhau để tạo nên các thực thể sống trên Trái Đất lại cũng chính là các nguyên tử đã từ chối thực hiện điều đó ở bất cứ nơi nào khác. Dù thế nào đi nữa, từ góc độ hóa học, sự sống quá đỗi đơn giản đến ngạc nhiên: cácbon, hiđro, ôxy, nitơ, một chút canxi, một chút lưu huỳnh và một chút các nguyên tố khác, mà bạn có thể tìm thấy trong bất cứ hiệu thuốc nào, là tất cả những gì bạn cần. Điều đặc biệt duy nhất về các nguyên tử đã tạo thành bạn là chúng đã tạo thành bạn. Đây hẳn là điều kỳ diệu của sự sống.

Liệu ở những nơi khác trên vũ trụ, các nguyên tử có tạo ra sự sống hay không? Có, và rất nhiều; chúng tạo ra tất thảy mọi thứ khác. Không có chúng, sẽ không có nước, không khí, đá, không có các vì sao và hành tinh, không có cả các đám mây hay bất cứ thứ gì cấu thành thế giới vật chất. Không có luật lệ nào buộc vũ trụ tự chứa đầy những hạt vật chất cực nhỏ hoặc tạo ra ánh sáng, trọng lực cũng như mọi thứ khác để sự sống của chúng ta dựa vào. Thực tế cũng không buộc phải có vũ trụ. Đã có một khoảng thời gian rất dài vũ trụ không tồn tại. Không có nguyên tử, cũng chẳng có vũ trụ để chúng trôi nổi trong đó. Không có gì − bất cứ gì − ở bất cứ đâu.

Vì thế, ơn trời chúng ta có các nguyên tử. Song, việc nguyên tử tồn tại và kết hợp theo một cách nào đó chỉ là một phần nguyên nhân bạn đang có mặt tại đây. Có mặt tại đây, sống trong thế kỷ XXI này và đủ thông minh để nhận thức được điều đó, nghĩa là bạn đang thụ hưởng một chuỗi kì lạ những may mắn về mặt sinh học. Sống sót được trên Trái Đất là một việc khó khăn khôn lường. Trong số hàng tỷ loại thực thể sống từng tồn tại tính từ buổi bình minh của sự sống, người ta cho rằng gần như 99,99% đã biến mất. Sự sống trên Trái Đất, như bạn thấy, không chỉ ngắn ngủi mà còn vô cùng mong manh. Điều đáng tò mò về sự tồn tại là việc chúng ta sinh ra trên một hành tinh rất thuận lợi để thúc đẩy sự sống, nhưng để tiêu diệt sự sống ấy còn dễ dàng hơn nữa.

Trung bình các loài chỉ tồn tại trên Trái Đất trong khoảng bốn triệu năm, vì thế, nếu muốn tồn tại suốt hàng tỷ năm, bạn phải luôn thay đổi giống như các nguyên tử đã tạo thành bạn. Bạn phải sẵn sàng thay đổi mọi thứ − hình dạng, kích cỡ, màu sắc, sự hợp nhất giống loài cũng như nhiều thứ khác nữa − và thực hiện sự thay đổi đó liên tục. Nói thì dễ hơn làm, vì quá trình thay đổi này mang tính ngẫu nhiên. Từ các “hạt nguyên tử nguyên sinh đầu tiên” (theo như cách gọi của Gilbert và Sullivan) cho đến loài người hiện đại đầy đủ tri giác đòi hỏi một quá trình biến đổi các đặc tính hết sức đúng lúc trong một khoảng thời gian vô cùng lâu dài. Vì thế có những giai đoạn trong suốt 3,8 tỷ năm qua bạn đã từng căm ghét khí ôxy trước khi yêu quý nó, có vây, các chi và vui vẻ lướt trên mặt biển, đẻ trứng, đớp không khí với chiếc lưỡi chẻ, có lông, sống dưới đất, trên cây, to như hươu, nhỏ như chuột và hàng triệu hình thái khác. Chỉ cần chệch một li khỏi những mắt xích tiến hóa này, giờ đây có thể bạn đang liếm tảo trong các hang, lang thang như những con hải mã trên các bãi đá ven biển, hay phun không khí từ một lỗ thở trên đỉnh đầu trước khi lặn sâu 60ft1 để đớp một miệng đầy sâu biển.

1. 1foot (1ft.) hay 1 bộ Anh = 30,48cm.

Bạn không chỉ may mắn vì từ thượng cổ đã được gắn vào một chuỗi tiến hóa vô cùng thuận lợi, mà còn cực kỳ − hay nói đúng hơn là phi thường − may mắn trong dòng dõi của mình. Hãy nghĩ tới việc trong suốt 3,8 tỷ năm, khoảng thời gian dài hơn cả tuổi các ngọn núi, con sông và đại dương trên Trái Đất, mỗi người trong số tổ tiên hai bên nội ngoại của bạn đều đủ hấp dẫn để tìm được bạn đời, đủ khỏe mạnh để duy trì nòi giống và đủ may mắn nhờ số phận và hoàn cảnh để sống đủ lâu và thực hiện việc đó. Không ai trong số các tổ tiên của bạn bị bức tử, phanh thây, chết chìm, bỏ đói, bị thương không đúng lúc hoặc đi sai hướng trong cuộc tìm kiếm người bạn đời để trao vật chất mang gen nhỏ bé đúng lúc nhằm kéo dài một chuỗi duy nhất các kết hợp di truyền. Cuối cùng, đáng kinh ngạc và cũng thật giản dị, tất cả những điều đó đã tạo ra bạn.

Cuốn sách này viết về việc điều đó đã diễn ra như thế nào − nhất là việc chúng ta đã đi từ chỗ không là gì đến chỗ là một thứ gì đó ra sao, bằng cách nào từng chút rất nhỏ trong những thứ gì đó đã tạo nên chúng ta, cùng với một số sự việc đã diễn ra trong và sau đó. Đây là cả một câu chuyện dài, vì vậy cuốn sách này được đặt tên là Lược sử vạn vật, dù nó không thật sự hay không phải là thế. Nó không thể là thế. Nhưng nếu may mắn, khi cuốn sách khép lại, nó sẽ cho chúng ta cảm giác như là thế thật.

Mọi suy nghĩ của tôi về vấn đề này bắt đầu từ khi tôi đọc một cuốn sách khoa học phổ thông hồi tiểu học. Đó là một cuốn sách giáo khoa điển hình của thập niên 1950 − nhàu nhĩ, không được ưa thích và “nặng như đá”; nhưng ngoài bìa có một hình minh họa khiến tôi mê mẩn: mặt cắt thể hiện cấu trúc nội tại của Trái Đất. Nhìn vào đó, bạn sẽ có cảm giác người ta dùng một con dao sắc để cắt và rút ra một miếng tượng trưng cho một góc phần tư của Trái Đất.

Niềm đam mê đầu tiên của tôi gắn với hình ảnh các đoàn vận động viên mô-tô chạy về hướng đông các bang đồng bằng nước Mỹ, băng qua rìa một vách đá sừng sững kéo dài khoảng 4000 dặm từ Trung Mỹ tới Bắc Cực. Nhưng rồi niềm đam mê đó hướng đến học thuật hơn từ khi tôi quan tâm tới khía cạnh khoa học của hình vẽ và nhận thấy Trái Đất được cấu thành bởi nhiều lớp tách biệt, mà tâm là một khối cầu nóng rực bằng sắt và kền có nhiệt độ tương đương với bề mặt của Mặt Trời, theo như chú thích của hình vẽ. Tôi còn nhớ mình đã thật sự băn khoăn: Làm sao họ biết được điều đó?

Ngay lúc đó, tôi không nghi ngờ gì về tính chính xác của thông tin − tôi vẫn quen tin tưởng phát ngôn của các nhà khoa học như tin lời các bác sĩ, thợ sửa ống nước hay bất cứ ai nắm giữ các thông tin bí mật và độc quyền. Song, tôi mãi mãi không thể hiểu vì sao bộ óc của ai đó lại biết được một thứ cách chúng ta hàng nghìn dặm1, nơi mắt thường và kể cả tia X cũng không thể xuyên qua, có hình thù và cấu tạo ra sao. Với tôi, đó đơn thuần là một sự kỳ diệu. Lòng đầy hứng khởi, tôi đã mang cuốn sách về nhà và mở nó ra trước bữa tối − hẳn mẹ tôi đã phải sững sờ − và bắt đầu đọc từ trang đầu tiên.

1. 1 dặm = 1,609344km

Vấn đề là đây. Cuốn sách không thú vị chút nào. Nói thật, tôi không hiểu gì hết. Hơn nữa, nó không hề đưa ra bất cứ câu trả lời nào cho những câu hỏi mà hình minh họa khơi dậy trong một trí óc bình thường: tại sao cuối cùng chúng ta lại có một Mặt Trời ở tâm Trái Đất, làm sao họ biết nó nóng đến mức nào? Nếu như nó đang hừng hực cháy ở nơi sâu thẳm đó, tại sao mặt đất dưới chân chúng ta lại không nóng theo? Tại sao phần bên trong không nóng chảy − hay nó đang nóng chảy thật? Khi tâm Trái Đất lụi tắt, liệu một phần vỏ Trái Đất có lấp vào chỗ hụt đó, để lại một lỗ thủng lớn trên bề mặt không? Và làm sao bạn biết được điều này? Làm sao bạn mường tượng ra được?

Tuy nhiên, tác giả cuốn sách lại im lặng một cách lạ lùng về các chi tiết này − thật ra là im lặng về tất cả mọi thứ trừ những nếp lồi, lõm, các đoạn đứt gãy trên bề mặt trái đất và những thứ tương tự. Có vẻ tác giả muốn giữ phần thú vị của câu chuyện mãi là một bí mật không được khơi ra. Nhiều năm trôi qua, tôi bắt đầu nghi ngờ rằng đó không phải do ý thích cá nhân. Chắc đó là âm mưu chung của những người viết sách giáo khoa nhằm kỳ bí hóa mọi thứ để đảm bảo rằng tài liệu mà họ làm ra không quá tẻ nhạt nhưng cũng luôn cách xa sự thú vị.

Giờ đây, tôi biết rằng có nhiều người viết sách khoa học có thể tuôn ra những lời vừa sắc bén vừa vô cùng hấp dẫn, chẳng hạn ba tác giả tiêu biểu: Timothy Ferris, Richard Fortey, Tim Flannery (chưa kể đến Richard Feynman quá cố, một nhân vật tài năng trác tuyệt). Tiếc là không ai trong số họ viết bất cứ cuốn sách giáo khoa nào mà tôi từng học.

Mọi cuốn sách mà tôi có đều được viết bởi những người (luôn là nam giới) có một ý nghĩ thú vị rằng mọi thứ sẽ trở nên rõ ràng khi được biểu thị dưới dạng công thức, với một niềm tin sai lầm đến tức cười rằng trẻ con nước Mỹ sẽ đánh giá cao những chương sách được kết lại bằng các câu hỏi để chúng có thể nghiền ngẫm khi rảnh rỗi. Vì thế, tôi lớn lên và tin rằng khoa học vô cùng buồn tẻ, nhưng lại hoài nghi rằng liệu nó có nhất định phải như thế hay không, và suy nghĩ rất nhiều về việc liệu tôi có thể làm được gì. Trong suốt một thời gian dài, đó là thái độ sống của tôi.

Mãi đến khoảng bốn hoặc năm năm trước, tôi có một chuyến bay dài xuyên Thái Bình Dương. Trong khi thư thả nhìn qua cửa sổ xuống mặt biển ngập ánh trăng, bất giác tôi nảy ra một suy nghĩ không mấy dễ chịu rằng tôi không biết gì về hành tinh nơi tôi đã và đang sống. Chẳng hạn, tôi không biết vì sao nước biển lại mặn còn nước ở các hồ lớn thì không. Tôi không có một chút ý niệm nào cả, dù là mơ hồ. Tôi không biết các đại dương ngày càng mặn hay nhạt hơn và liệu độ mặn của nước biển có phải là điều cần để tâm tới hay không. (Tôi rất vui được kể cho bạn rằng đến tận cuối thập niên 1970, các nhà khoa học cũng vẫn không trả lời được những câu hỏi này. Chỉ có điều họ không nói ra mà thôi.)

Độ mặn của nước biển dĩ nhiên chỉ mới phản ánh một phần của sự tối tăm trong tôi. Tôi không biết proton hay prôtêin là gì, không biết hạt quark thì khác gì với chuẩn tinh (quasar), không biết vì sao các nhà địa chất có thể nhìn vào lát cắt của một viên đá nơi vách núi và cho ta biết tuổi của nó. Tôi thật sự không biết gì cả. Tôi canh cánh một niềm thôi thúc khác thường mà mãnh liệt: phải biết một chút về những vấn đề này, đặc biệt là phải biết con người đã hiểu được chúng bằng cách nào. Với tôi, đó luôn là điều đáng kinh ngạc nhất: vì sao các nhà khoa học lý giải được vạn vật? Tại sao có người biết được Trái Đất nặng bao nhiêu, những viên đá bao nhiêu tuổi và có gì trong sâu thẳm ở tâm Trái Đất. Làm sao họ biết vũ trụ bắt đầu hình thành khi nào và hình hài của nó khi đó ra sao? Làm sao họ biết có gì trong một nguyên tử? Và trên hết, tại sao các nhà khoa học gần như biết mọi thứ nhưng vẫn không thể dự báo đúng một trận động đất hay nói cho chúng ta biết nên mang ô khi đi xem trận đua ngựa vào thứ Tư tuần tới?

Vì thế, tôi quyết định sẽ dành một phần đời mình − giờ đây tôi biết đó là ba năm − để đọc sách và tạp chí, tìm các chuyên gia kiên nhẫn và tốt bụng, những người sẵn sàng trả lời các câu hỏi ngớ ngẩn của tôi. Tôi muốn thử xem việc hiểu, ưa thích, lấy làm ngạc nhiên và thậm chí là say mê những kỳ quan cùng các thành tựu của khoa học ở một mức độ không quá chuyên ngành và cao siêu nhưng cũng không hề hời hợt liệu có phải là bất khả thi hay không.

Đó là ý tưởng và niềm hy vọng của tôi, cũng là những gì cuốn sách mà bạn đang cầm trên tay mong muốn làm được. Dù sao chúng ta còn rất nhiều trang phải đọc, và có ít hơn 650.000 giờ để làm việc đó, vì thế hãy bắt đầu ngay.