Liệu chúng ta thực tế có thể nói điều gì đó về tương lai xa? Nếu chúng ta không thể dự đoán khi nào trời sẽ mưa vào tháng tới, thì việc dự báo hàng tỉ năm dường như là không thể.
Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều hỗn loạn như thời tiết: thậm chí những dự đoán rất xa phía trước đôi khi cũng có thể, đặc biệt là trong vật lý thiên văn và vũ trụ học.
Chúng ta có thể tin chắc rằng sẽ có nhật thực toàn phần ở Anh vào ngày 23/9/2090 bởi vì mặt trăng, mặt trời và trái đất di chuyển trên các quỹ đạo ổn định, có thể dự đoán được, với các nhiễu loạn rất nhỏ, và định luật hấp dẫn hiện đã được kiểm chứng tốt.
Tương tự như vậy, chúng ta có thể sử dụng vật lý thiên văn đã biết để dự đoán những gì có thể sẽ xảy ra trên khắp vũ trụ khi nó mở rộng ra.
Cách tiếp cận này có thể được mô tả như là "thuyết vật lý mạt thể" - một thuật ngữ được nhà thiên văn học Martin Rees đặt ra vì đã sử dụng vật lý thiên văn để mô hình hóa sự di chuyển của vũ trụ.
Rees đã dùng một gợi ý từ thần học, trong đó, "thuyết mạt thể" là nghiên cứu về những điều tối thượng như ngày tận thế. Và bài viết kinh điển về chủ đề này là bài viết về sự sống trong các vũ trụ mở của Freeman Dyson năm 1979, trong đó nêu ra những thảm họa có thể xảy ra hoặc đe dọa sự sống trong tương lai, từ cái chết của mặt trời đến sự tách rời của các ngôi sao ra khỏi các thiên hà.
Vì vậy, những thách thức lớn nhất mà loài người sẽ phải đối mặt là gì nếu chúng ta sống sót trong tương lai xa? Chúng ta không thể nói làm thế nào (hoặc nếu) chúng sẽ được khắc phục (tôi sẽ đưa ra một số dự đoán) nhưng có thể tin những mối đe dọa này đang tiến đến.
Vấn đề 1: Sống sót tốt hơn các động vật có vú khác
Liệu chúng ta có thể sống lâu hơn tuổi thọ điển hình của các loài động vật có vú?
Thời gian tồn tại điển hình của một loài động vật có vú là khoảng một triệu năm.
Từ chiến tranh hạt nhân đến đại dịch sinh học, nhân loại rõ ràng có những rủi ro khác cần phải giảm khẩn cấp: ngay bây giờ tỉ lệ tuyệt chủng tự nhiên là nhỏ hơn nhiều so với rủi ro ta tự gây cho mình.
Chúng ta phải khắc phục rủi ro về sự tồn tại và các vấn đề về tính bền vững hiện tại cùng một số thách thức khác để có thể tồn tại được.
Để bắt đầu, trong một vài chục nghìn năm tới chúng ta sẽ phải đối phó với sự kết thúc của thời kỳ gián băng hiện tại: chúng ta đang sống trong một thời gian gián đoạn ngắn của kỷ băng hà dài. Tổ tiên của chúng ta đã sống sót qua thời kỳ băng hà, do vậy vấn đề này chắc không phải là lớn - trừ khi nếu họ là những người săn bắn hái lượm du mục thay vì một nền văn minh toàn cầu.
Chúng ta cũng có thể phải đối mặt với những biến đổi khí hậu lớn giữa các thời đại địa chất khác nhau.
Trong quá khứ, Trái Đất không chỉ lạnh hơn mà còn nóng hơn. Trong thời kỳ Eocene, nhiệt độ nóng hơn 10C, với cây cọ và cá sấu sống ở Bắc Cực và vùng xích đạo là quá nóng, con người không có che chắn khó có thể sống được. Trước đó nữa, trái đất là quả bóng tuyết, gần hết mặt trái đất đều được phủ băng.
Rồi, còn có nguy cơ núi lửa, thiên thạch va vào trái đất, vụ nổ tia gamma, hoặc sự gián đoạn sinh thái mới nổi, mà chúng ta biết đã dẫn đến sự tuyệt chủng tự nhiên hàng loạt cứ khoảng 100 triệu năm một lần.
Cuối cùng, loài người thông minh (Homo Sapiens) có thể đã không tồn tại vì chúng ta có thể tiến hóa thành một thứ gì khác.
Chúng ta liên tục biến đổi và tùy thuộc vào sự lựa chọn tự nhiên (ngay cả ngày nay với việc chăm sóc sức khỏe tốt, tai nạn trên đường đang dần loại bỏ những người trẻ dễ bị tai nạn giao thông), và công nghệ sinh học hiện đại cho phép chúng ta chủ tâm sửa đổi được gien của mình. Chưa kể các công nghệ cho phép chúng ta hợp nhất với cái nhân tạo. Trải qua hàng triệu năm, chưa chắc chúng ta sẽ vẫn giống như cũ - trừ khi chúng ta cố tình quyết định bảo tồn gien di truyền và có thể đưa ra quyết định đó, bám theo thời gian địa chất.
Nếu chúng ta vẫn còn tồn tại sau đây 1 tỉ năm, chúng ta sẽ có những nền văn minh bền vững tuyệt đối, có thể xử lý các thảm họa trên quy mô hành tinh, lên kế hoạch trước cho thời gian địa chất, và chắc rằng sẽ khác hẳn với chúng ta ngày nay như chúng ta khác với con bọ ba thủy. Điều trớ trêu là để tồn tại lâu hơn các loài động vật có vú khác, chúng ta phải trở thành một thứ gì đó rất khác so với chúng ta ngày nay.
Vấn đề 2: Sống sót qua tuổi thọ của sinh quyển
Trong khoảng một tỉ năm (cộng trừ vài trăm triệu năm), độ sáng tăng dần lên của mặt trời sẽ phá hủy sinh quyển trái đất.
Một mặt trời luôn sáng chói có thể khiến hậu duệ của chúng ta gặp khó khăn nghiêm trọng
Vấn đề là sức nóng của mặt trời sẽ làm tăng sự phong hóa của đá, từ đó dẫn đến các phản ứng hóa học lấy đi một lượng đáng kể CO2 trong không khí mà nó là một phần của chu trình carbon, cuối cùng làm cuộc sống thực vật chết vì thiếu thức ăn. Ngoài ra, cuối cùng hành tinh bị nóng lên giống như một nhà kính, với ngày càng có nhiều hơi nước (một loại khí tốt cho nhà kính) bốc hơi từ các đại dương, khiến trái đất càng nóng hơn.
Một cách tiếp cận là cố gắng bảo vệ sinh quyển bằng kỹ thuật cực lớn, càng lâu càng tốt.
Chúng ta có thể thực hiện kỹ thuật địa lý bằng cách thêm các huyền phù khí phản xạ vào tầng bình lưu, xây dựng một màn tạo bóng râm giữa trái đất và mặt trời, hoặc thậm chí rời trái đất ra xa hơn.
Một giải pháp khác là chuyển cuộc sống vào không gian, nếu chúng ta chưa làm như vậy. Môi trường sống tự duy trì trong không gian có vẻ khả dĩ, và có nhiều nguyên vật liệu ngoài đó hơn nhiều tỉ lần diện tích bề mặt trái đất. Ngay cả khi những cấu trúc này có vẻ khó xây dựng, chúng ta nên nhớ rằng chúng ta thực sự có một tỉ năm để trở nên lành nghề hơn, giàu có hơn và biết xử lý vật liệu đó.
Đến thời điểm này, loài người phải là một tác nhân ở quy mô của hệ mặt trời nếu muốn được tồn tại.
Vấn đề 3: Sống sót qua sự kết thúc vòng đời chính của mặt trời
Trong khoảng 5 tỉ năm nữa, độ sáng của mặt trời sẽ bắt đầu tăng nhanh hơn vì khí helium tích lũy trong lõi sẽ làm nó nóng lên, biến nó thành khối lửa đỏ khổng lồ. Nhiệt độ bề mặt giảm xuống nhưng tổng sản lượng ánh sáng là lớn hơn nhiều do diện tích bề mặt nó rất lớn.
Điều này có khả năng nói lên sự kết thúc của trái đất, vì nó có khả năng bị mặt trời nuốt chửng khi phình to.
Nếu không bị như vậy, Trái Đất bị rang bỏng thành khối đá không có không khí bao quanh. Ngay sau đó (khoảng một tỉ năm) mặt trời sẽ đẩy đi hết bầu khí quyển của trái đất như một tinh vân và trái đất trở thành một sao nhỏ màu trắng.
Để tồn tại được, bất kỳ cuộc sống thông minh nào sống trong hệ mặt trời sẽ cần phải chuyển sang các hệ mặt trời khác. Dĩ nhiên người ta có thể thích nghi, nhưng không có nhiều ánh sáng và năng lượng từ một sao nhỏ trắng.
Tới được các hệ mặt trời khác sẽ cần đến hoặc là tàu vũ trụ rất nhanh, hoặc thời gian rất lâu.
Đối với những người đã sống ở môi trường sống tự túc trong không gian, thì việc đưa họ tới các điểm đến mới có thể là khá tự nhiên. Họ sẽ cần các nguồn năng lượng có thể tồn tại trong một thời gian dài (chưa kể để cung cấp cho họ di chuyển với tốc độ cao) và đủ vật liệu để duy trì môi trường sống cho quá trình di chuyển nhiều thiên niên kỷ.
Di chuyển vào vũ trụ có thể là cơ hội sống sót lâu dài cho chúng ta
Tuy nhiên, cách khả dĩ nhất để đến được các ngôi sao có thể là tàu vũ trụ nanorobot rất nhỏ.
Thay vì sử dụng năng lượng rất lớn để đẩy các phi thuyền khổng lồ với vận tốc khiêm tốn, sẽ có thể tốt hơn nếu đẩy phi thuyền nhỏ bé đi nhanh bằng cách dùng buồm phản chiếu và một tia laser mạnh mẽ. Phi thuyền là nhỏ bé và dư thừa: nếu một cái chưa đủ, hãy gửi đi một ngàn cái.
Chúng cũng có thể mang các yếu tố di truyền để tạo ra sự sống - ngay cả tạo ra con người.
Khi chúng đến nơi, chúng đáp xuống một tiểu hành tinh thích hợp, mở các tấm thu năng lượng mặt trời, khai thác vật liệu và chế tạo thêm các robot, tấm thu năng lượng mặt trời và nhà máy.
Cuối cùng, chúng có thể xây dựng môi trường sống và nuôi dưỡng con người sống trong đó.
Có thể là không có con người sinh học nào rời khỏi hệ mặt trời. Tại thời điểm này, chúng ta có thể đặt câu hỏi liệu đó thực sự là loài người chúng ta hay một loài mới đang lan rộng. Nhưng nếu con cháu của chúng ta sống sót qua thời mặt trời khổng lồ đỏ, thì vào lúc đó chúng sẽ sống ở các các ngôi sao của thiên hà.
Vấn đề 4: Sống sót qua sự kết thúc các ngôi sao
Sự hình thành sao trong vũ trụ đã đạt đến đỉnh điểm và trong vài chục tỉ năm tới, chúng ta sẽ đạt đến "ngôi sao đỉnh".
Khi các ngôi sao sáng và sống ngắn bị cháy hết, chỉ còn lại cho chúng ta một quần thể sao đỏ nhỏ bé bình thản nhưng sống lâu. Chúng có thể tỏa sáng hàng tỉ tỉ năm.
Nhưng sự tập hợp sao sẽ suy giảm, và sau 10 - 100 tỉ tỉ năm ngay cả các sao đỏ nhỏ bé cũng sẽ nổ xèo xèo và biến mất.
Để tồn tại, sự sống sẽ cần các nguồn năng lượng khác với ánh sáng sao.
Thực tế có rất nhiều khả năng: phản ứng tổng hợp sử dụng hydro từ các sao nâu nhỏ bé và các hành tinh khí, vật chất đổ vào các đĩa bồi tụ lỗ đen và thu thập năng lượng được giải phóng, hoặc thậm chí lấy trực tiếp từ lỗ đen bằng cách sử dụng cái gọi là tán xạ siêu bức xạ (được gọi là "bom hố đen").
Trong mọi trường hợp, sẽ cần đến kỹ thuật trên quy mô lớn. Thế còn năng lượng hạt nhân bình thường?
Năng lượng phân hạch sẽ kết thúc khi không có các đồng vị phóng xạ mới nào được tạo ra bằng cách hợp nhất các sao neutron và siêu tân tinh, mà khi đó đã hết từ lâu. Năng lượng địa nhiệt cũng cạn kiệt khi các đồng vị bên trong các hành tinh phân rã và chúng nguội đi.
"Cuộc sống" cũng có thể thích nghi với nhiệt độ thấp và môi trường kỳ lạ.
Trí thông minh nhân tạo và các sinh vật dựa trên silicon có thể sẽ phát triển mạnh trong môi trường nhiệt độ gần 0 độ tuyệt đối.
Cũng có thể là khi các ngôi sao biến mất, cuộc sống và trí thông minh có gốc các bon sẽ rút lui vào thế giới ảo thoải mái lớn hơn nhiều và phức tạp hơn nhiều so với vũ trụ bên ngoài đã từng có.
Nếu loài người sống sót sau sự kết thúc của các ngôi sao, thì nó sẽ là nguồn năng lượng lớn nhất trong vũ trụ.
Vấn đề 5: Sống sót sau sự kết thúc của thiên hà
Trong vài chục tỉ năm tới, chúng ta sẽ tới ''peak star'.
Chuyển động sao ngẫu nhiên cuối cùng sẽ khiến các thiên hà tan biến: thỉnh thoảng, các ngôi sao lướt qua nhau và thay đổi vận tốc một cách ngẫu nhiên.
Đôi khi, điều này mang lại cho một ngôi sao một vận tốc thoát khỏi thiên hà và nó biến mất vào sự trống rỗng lớn lao, khiến phần còn lại của thiên hà bị ít hơn một chút. Cuối cùng - trong khoảng 100 triệu tỉ tỉ năm - tất cả các thiên hà phân tán hoặc rơi vào lỗ đen trung tâm. Các hành tinh xung quanh các ngôi sao cũng sẽ bị văng đi xa khi chúng đi gần nhau.
Để tồn tại, những sinh vật thông minh cần phải điều khiển các ngôi sao để đưa chúng vào quỹ đạo ổn định lâu dài.
Điều này có vẻ làm được! Ít nhất là trong thời đại hiện nay, người ta có thể huých các ngôi sao bằng cách đặt các gương phản xạ để bức xạ của chúng hoạt động như các động cơ tên lửa rất yếu, khiến chúng đi qua nhau trong sự kiểm soát.
Điều này tương tự như cách con người chúng ta sử dụng hỗ trợ trọng lực để chuyển hướng và tăng tốc các tàu thăm dò Voyager, nhưng sẽ ở quy mô rộng lớn. Khi các ngôi sao thay đổi quỹ đạo, chúng có thể được sử dụng để tiếp tục huých lẫn nhau trong trò chơi bi-a lớn nhất từng được nghĩ ra.
Sẽ cần các cấu trúc lớn ở mỗi ngôi sao và lên kế hoạch lớn từ trước, nhưng tổng lượng vật chất cần thiết là khoảng một tiểu hành tinh lớn trên mỗi hệ mặt trời và vấn đề vật lý là tương đối đơn giản. Khó khăn là nhiều hơn ở việc điều phối các dự án theo thời gian hàng tỉ năm.
Mà đến lúc đó nó có thể là kế hoạch hàng ngày cho một loài người đã xử lý các vấn đề khó khăn trong quá khứ.
Vấn đề 6: Sống sót khi kết thúc vật chất
Vật chất của chúng ta được chế tạo từ các nguyên tử gồm các proton, neutron và electron. Các proton và electron thường được cho là hoàn toàn ổn định (các neutron được ổn định bởi các proton; bản thân chúng phân rã với chu kỳ bán rã trong vài phút).
Tuy nhiên, nhiều lý thuyết vật lý dự đoán rằng các proton không thực sự ổn định và sẽ phân rã trong khoảng thời gian cực dài. Sự phân rã proton chưa bao giờ được quan sát thấy cho đến nay mặc dù đã nỗ lực nghiên cứu. Nhưng điều này chỉ cho chúng ta biết rằng phải mất hàng tỉ tỉ năm, nếu nó xảy ra.
Sự phân rã này sẽ báo hiệu sự kết thúc của vật chất như chúng ta biết.
Các ngôi sao và hành tinh sẽ từ từ biến thành bức xạ cộng với các electron và positron tự do, không thể hình thành các hệ thống có thể ở được. Những ngôi sao đen nhỏ bé lạnh lẽo cuối cùng sẽ dần biến thành khí heli và hydro lặng lẽ bay hơi. Thứ duy nhất còn lại sẽ là phóng xạ và các lỗ đen trong vũ trụ trống rỗng.
Chúng ta có cách nào thoát không? Như một chiếc máy tính tuyệt vời trong truyện ngắn "Câu hỏi cuối cùng" của Isaac Asimov nói. "Hiện chưa đủ dữ liệu cho câu trả lời có ý nghĩa."
Anders Sandberg
