Tại tọa độ 0400 trên mặt biển Thái Bình Dương, bên dưới là độ sâu ba dặm, một chiếc xuồng máy rọi đèn xuyên qua màn đêm tháng Sáu để tìm kiếm một chiếc thuyền buồm khác đang lênh đênh ngoài khơi. Thuyền trưởng của chiếc thuyền buồm đó là Alson Kelen, có lẽ là thực tập sinh cuối cùng trên thế giới trong nghệ thuật điều hướng sóng (wave-piloting) cổ xưa. Ông đang cố gắng tiếp cận một đảo san hô vòng (atoll) mang tên Aur thuộc Quần đảo Marshall mà không dùng GPS hay bất kỳ công cụ tìm đường nào khác. Nếu thành công, ông sẽ chứng minh được rằng một trong những kỹ thuật điều hướng tinh vi nhất mọi thời đại vẫn còn tồn tại và hy vọng sẽ truyền cảm hứng cho những nỗ lực cứu lấy nó khỏi bị biến mất vĩnh viễn. Giám sát quá trình tìm đường của ông từ chiếc xuồng máy là một bộ ba nhà khoa học phương Tây kỳ lạ — một nhà nhân chủng học, một nhà vật lý học, và một nhà hải đồ học — những người đang mong chờ rằng hành trình này của người thủy thủ sẽ giúp họ hiểu được: làm thế nào mà các hoa tiêu sóng xác định được phương hướng và khoảng cách tới đất liền, bất chấp sự phức tạp đến chóng mặt của động lực học chất lỏng? Nhìn rộng hơn, họ băn khoăn rằng, trong khi người ta ngày càng lo ngại về tác động lên hệ thần kinh của việc dựa vào điện thoại thông minh để điều hướng, biết đâu việc quan sát Kelen điều khiển con thuyền sẽ phần nào cho thấy kỹ năng định hướng của con người ảnh hưởng như thế nào đến cảm thức về nơi chốn, về đâu là nhà, và về bản thân?

Khi xuất phát từ Majuro — thủ đô của Quần đảo Marshall — lúc chiều tối, Kelen dự định lái xuồng suốt đêm để đến được Aur vào rạng sáng và tránh đâm vào rạn san hô của đảo này trong bóng tối. Nhưng khi hoàng hôn buông xuống, gió bắt đầu nổi lên và những lớp sóng cuộn mình ngày càng dữ dội, thử thách cả tầm quan sát của các nhà khoa học và kết cấu chiếc xuồng. Qua lớp kính chắn gió còn đọng vệt muối, nhà nhân chủng học Joseph Genz thầm ghi lại những gì mình nhìn thấy trong đầu — những con sóng bạc màu sủi bọt trong luồng sáng của tàu, vị trí của sao Bắc Cực, tay ông vịn chặt trên lan can cabin — trong khi chờ đợi Kelen thông báo về vị trí của ông ta, hay nói đúng hơn, nơi ông ta nhắm là vị trí của mình.

Người ta ngày càng lo ngại về tác động lên hệ thần kinh của việc dựa vào điện thoại thông minh để điều hướng. Kỹ năng định hướng của con người ảnh hưởng như thế nào đến cảm thức về nơi chốn, về đâu là nhà, và về bản thân?

Quần đảo Marshall là một thách thức không nhỏ đối với việc điều hướng: với 70 dặm vuông đất (khoảng 181 km2), quần đảo này bao gồm 5 hòn đảo và 29 đảo san hô vòng, tức những vòng tròn các đảo san hô nhỏ hình thành quanh viền núi lửa dưới đáy biển cách đây hàng triệu năm và giờ bao quanh các vụng biển (lagoon). Những “chấm” và “bánh rán vòng” màu xanh lục này tạo nên hai dãy Bắc-Nam chạy song song, cách nhau trung bình một trăm dặm (khoảng 161 km). Từ Alaska, Nam Cực, California và Indonesia, các đợt sóng cồn1 hình thành từ bão biển phải di chuyển hàng ngàn dặm để đến được những mũi đất trũng này. Khi chúng đập vào bờ, một phần năng lượng đó bị phản xạ lại về biển theo hình cánh cung, giống như sóng âm phát ra từ loa; một phần khác cuộn quanh hòn đảo và tản ra lung tung ở phía mặt khuất gió của hòn đảo đó. Điều hướng bằng sóng là nghệ thuật đọc những chi tiết như vậy, bằng cảm nhận và thị giác. Với người không chuyên, những khác biệt nhỏ nhặt kể trên chẳng có ý nghĩa hơn chu trình giặt là mấy; thế nhưng, với những ri-meto (“người con của biển cả” trong tiếng Marshall), việc này giúp họ xác định được dải đất liền gần nhất nằm ở đâu và cách thuyền bao xa, rất lâu trước khi nó rơi vào trong tầm mắt.

Vào thế kỷ 16, Ferdinand Magellan khi đang trên đường thám hiểm một tuyến đường mới tới Quần đảo Gia vị2, vùng đất của nhục đậu khấu và đinh hương, đã giong buồm qua Thái Bình Dương và đặt tên cho vùng biển này là “đại dương yên bình,” trước khi ông bị đâm chết tại Philippines. Chỉ có 18 trong số 270 thủy thủ của ông sống sót sau chuyến đi. Khi những nhà thám hiểm kế tiếp bất chấp gian nguy và tiếp cận được những hòn đảo nằm rải rác trên vùng biển rộng lớn này, họ đã ngạc nhiên khi phát hiện ra các cư dân trên đảo chẳng hề có thuyền chiến, la bàn hay bản đồ hàng hải. Những nhà thám hiểm này đặt ra giả thuyết rằng hoặc Chúa đã tạo ra con người ở ngay trên đảo, hoặc có lẽ các hòn đảo là phần còn sót lại của một lục địa chìm. Đến thập kỷ 1960, các học giả phương Tây vẫn khẳng định rằng các phương pháp điều hướng bằng sao, mặt trời, gió và sóng của người bản địa không đủ chính xác, và những con thuyền của họ cũng chẳng đủ vững chắc để cập bến những hòn đảo nhỏ bé này một cách có chủ đích.

Bằng chứng khảo cổ học và DNA (cùng với những hải trình lặp lại theo đúng tuyến đường cũ) đã chứng minh rằng con người đã đến định cư trên các đảo Thái Bình Dương này một cách có chủ ý. Họ là hậu duệ của những con người đầu tiên mạo hiểm rời khỏi đất liền và đi từ Đông Nam Á tới Quần đảo Solomon, bắt đầu từ khoảng 60000 năm trước. Họ đặt chân đến Quần đảo Marshall khoảng 2000 năm về trước. Đặc điểm địa lý của quần đảo không những tạo điều kiện cho việc điều hướng bằng sóng mà còn biến kỹ năng này thành một phần không thể thiếu của cuộc sống trên đảo: đó là cách duy nhất để thu thập thực phẩm, trao đổi hàng hóa, tiến hành chiến tranh và tìm kiếm những bạn tình không cùng họ. Các vị tù trưởng đe dọa sẽ giết chết bất cứ ai tiết lộ kiến thức điều hướng ra ngoài mà không được cho phép. Để trở thành một ri-meto, anh phải được một ri-meto khác huấn luyện, sau đó phải vượt qua bài kiểm tra hải trình do vị tù trưởng bộ tộc của anh ra đề, và phải vượt qua ngay trong lần thi đầu tiên. Khi thực dân châu Âu đến xâm chiếm các vùng này, họ đã mang tới những cách đi lại dễ dàng hơn. Kết quả là việc huấn luyện các ri-meto giảm sút và chỉ còn lại ở một đảo san hô vòng xa xôi có tên Rongelap; tại đây, một rạn san hô nông và dạng tròn nằm giữa đại dương và vụng biển, làm thành trường huấn luyện hoa tiêu sóng.

Năm 1954, một thử nghiệm bom nhiệt hạch của Mỹ cách đó chưa đầy một trăm dặm đã biến Rongelap thành một nơi không thể sinh sống. Trong vài chục năm tiếp theo không thấy một ri-meto mới nào được công nhận. Đến khi ri-meto nổi tiếng cuối cùng qua đời vào năm 2003, ông chỉ để lại một vị thuyền trưởng tàu chở hàng 55 tuổi tên là Korent Joel, người đã được huấn luyện tại Rongelap khi còn nhỏ và nay là người canh giữ những bí kíp điều hướng. Vì ảnh hưởng của bụi phóng xạ, Joel không thể thực hiện bài kiểm tra hải trình, và do vậy, ông không được công nhận là một ri-meto thực thụ. Tuy thế, bởi lo sợ rằng kiến thức bí truyền đó sẽ chìm vào quên lãng một khi ông qua đời, Joel đã thỉnh cầu và nhận được sự chấp thuận của tù trưởng cho phép huấn luyện người em họ, Alson Kelen, thành một hoa tiêu sóng.

Lúc này, trong cabin chao đảo của chiếc xuồng máy, Genz lo lắng không biết Kelen có biết mình đang làm gì không. Vì Kelen không phải là một ri-meto chính thức nên theo như tập tục xã hội, ông phải nhận là mình không phải đang điều hướng mà chỉ là kajjidede, tức phỏng đoán mà thôi. Biển đêm nay thật dữ dội, Genz nghĩ, đến độ ngay cả thuyền trưởng Joel cũng sẽ thấy việc xác định hướng đi khó khăn như phải lắng nghe tiếng thì thầm trong cơn gió mạnh. Chưa từng có ai không phải là ri-meto hoặc đang vượt qua bài kiểm tra hải trình để trở thành ri-meto mà lại dám thực hiện chuyến đi có độ khó nhường này. Genz tự trấn an bản thân, chuẩn bị sẵn sàng để can thiệp lỡ như có vấn đề an toàn xảy đến, ngay cả khi phải bỏ dở cơ hội tốt nhất để ông và đồng nghiệp làm sáng tỏ những bí ẩn khoa học của việc điều hướng bằng sóng — và để Kelen kêu gọi ủng hộ cho việc bảo tồn kỹ thuật này. Chỉ riêng việc tổ chức chuyến đi đã tiêu tốn đến 72.000 đô la tiền tài trợ nghiên cứu, cả một gia tài ở vùng Marshall.

Tiếng radio vang lên rọt rẹt. “Jebro, Jebro, đây là Jitdam,” Kelen nói. “Nghe rõ trả lời. Hết.”

Genz nuốt nước bọt. Không gian chật hẹp của cabin cùng với mùi dầu diesel của chiếc xuồng tất nhiên chẳng thể nào khiến cảm giác say tàu của ông dịu bớt. “Nghe rõ,” ông nói. “Anh có biết anh đang ở đâu không?”

Làm thế nào mà các hoa tiêu sóng xác định được phương hướng và khoảng cách tới đất liền, bất chấp sự phức tạp đến chóng mặt của động lực học chất lỏng?

Mặc dù loài người có thể tự định hướng được bản thân trên khắp Trái Đất và cả ngoài không gian, từ xưa đến nay ta vẫn bỏ qua khả năng tìm đường bẩm sinh (chưa kể đến bản năng sinh tồn) vốn có ở những kẻ sống trong rừng sâu. Các loài vật khác sử dụng những phương pháp nhận thức tinh vi hơn chúng ta gấp bội để dò đường đi. Bọ hung nhìn theo dải Ngân Hà mà đi; kiến sa mạc Cataglyphis đoán định vị trí bằng cách đếm số bước chân; bướm chúa xác định hướng Bắc nằm ở đâu dựa vào vị trí của mặt trời — một việc đòi hỏi phải tính đến thời gian trong ngày, ngày trong năm và vĩ độ — khi di cư hàng ngàn dặm từ Mexico đến Dãy núi Rocky; ong mật, sa giông, tôm hùm gai, rùa biển và nhiều loài khác di chuyển dựa vào từ trường. Vào năm ngoái, một nhóm các nhà khoa học Nga đã chứng minh được “cảm giác về từ tính” (magnetic sense) là có thật; bằng cách đặt chim chích sậy vào một cái lồng mô phỏng nhiều vị trí có từ tính khác nhau, họ phát hiện rằng loài chim này luôn tìm cách bay trở về “nhà” tương ứng, bất kể tọa độ được lập trình sẵn nằm ở đâu. Chim chích sậy phát hiện được các tọa độ này bằng cách cụ thể nào lại là một câu chuyện chưa có lời giải đáp. Một ví dụ khác, tương tự với trường hợp trên, đó là khả năng kỳ lạ của chim choắt: sau khi nở từ trứng ở Alaska, chúng bay một mình đến Polynesia thuộc Pháp mà không cần nghỉ giữa đường. Rõ ràng, chim choắt và các loài di trú đường dài khác được thừa hưởng một bản đồ tâm trí và khả năng liên tục hiệu chỉnh lại nó. Tuy nhiên, việc bản đồ này thực sự có hình dáng như thế nào trong não bộ của chúng, cũng như được duy trì qua hàng ngàn dặm bay bất kể ngày đêm ra sao còn là một ẩn số.

Những nỗ lực khoa học nhằm hiểu được nền tảng thần kinh của khả năng điều hướng ở người và các loài khác được cho rằng đã bắt đầu từ năm 1948. Một nhà tâm lý học người Mỹ tên Edward Tolman đưa ra một khẳng định rất kỳ dị: ông cho rằng loài chuột, thời đó bị coi là nô lệ của các biện pháp thưởng phạt hành vi, có thể tạo ra các “bản đồ nhận thức” về nơi chúng sống. Tolman để các con chuột quen với một mê cung đồ ăn ở phía cuối đường; sau đó, vẫn để thức ăn ở cùng một chỗ, ông sắp xếp lại các bức tường để tạo thành đường tắt — và loài gặm nhấm này đã sử dụng các đường tắt đó để lấy được phần thưởng. Điều này cho thấy việc thử nhiều tuyến đường khác nhau đã giúp những con chuột này hình dung được toàn thể mê cung. Tolman đặt ra giả thuyết rằng con người cũng có bản đồ nhận thức, không những về mặt không gian mà còn mang tính xã hội. “Những bản đồ nhận thức rộng” khơi nguồn sự thấu cảm, ông khẳng định, trong khi những bản đồ hẹp thì lại dẫn đến “sự ghét bỏ người ngoài một cách nguy hiểm,” từ “phân biệt đối xử với các nhóm thiểu số đến những tai họa toàn cầu.” Thật vậy, các nhà nhân chủng học ngày nay, nhất là những người làm việc ở khu vực Tây Thái Bình Dương, ngày càng nhận thức được việc môi trường vật lý cũng như cách con người di chuyển theo thói quen trong đó có thể định hình các mối quan hệ xã hội, và cách các mối liên kết ấy có thể ảnh hưởng đến khả năng định hướng ra sao.

Giờ thì ta biết bản đồ nhận thức cũng có vị trí vật lý của nó, đó là một tập hợp các xung điện hóa trong não bộ. Năm 1971, một nhà thần kinh học tại Đại học London tên John O’Keefe đã cùng với đồng nghiệp của mình tìm ra vị trí chính xác của bản đồ nhận thức ở hệ viền (limbic system), một khu vực nguyên thủy xét về mặt tiến hóa và là nơi phụ trách cảm xúc — cụ thể hơn, nó nằm trong vùng hồi hải mã (hippocampus), nơi các ký ức hình thành. Khi O’Keefe cấy ghép điện cực vào hồi hải mã ở chuột và đo hoạt động thần kinh của chúng trong lúc di chuyển qua mê cung, ông phát hiện các “tế bào chỗ” (place cells) được kích hoạt để đánh dấu vị trí. Năm 1984, nhà sinh lý học James B. Ranck Jr. tại Đại học Bang New York đã xác định được các tế bào thuộc một vùng kế cận trong não bộ cũng được kích hoạt tùy thuộc vào hướng quay đầu của con chuột — giống như một la bàn. Và năm 2005, Edvard và May-Britt Moser, hai nhà khoa học thần kinh tại Viện Hệ thống Thần kinh Kavli tại Na Uy, đã dựa vào những thành tựu này để khám phá ra rằng bộ não phủ lên không gian xung quanh một mô hình gồm các tam giác. Cứ mỗi lần ta di chuyển đến đỉnh của một tam giác, một “tế bào lưới” (grid cell) nằm ở vùng não bộ liên tục kết nối với hồi hải mã sẽ nối vị trí tương ứng của ta với phần còn lại của ma trận. Năm 2014, O’Keefe và hai vợ chồng Moser cùng nhận giải Nobel cho những khám phá của họ về “hệ thống GPS trong não bộ” này, thứ liên tục tính toán vị trí trong tiềm thức.

Việc phát hiện ra sự định hướng của con người diễn ra trong vùng phụ trách ký ức — và từ lâu khoa học cũng đã biết thương tổn vùng hồi hải mã có thể gây mất trí nhớ — đã khiến người ta sốt ruột tìm kiếm xem hai thứ này có liên quan gì với nhau. Vào cuối những năm 1990, nhà thần kinh học Eleanor Maguire tại Đại học London bắt đầu nghiên cứu về các lái xe taxi tại London, những người phải thuộc lòng bố cục phức tạp của thành phố thì mới được cấp bằng lái. Cuối cùng, bà chỉ ra rằng khi các tài xế thường xuyên truy cập và sửa đổi bản đồ nhận thức thì kích thước của một số phần của hồi hải mã tăng lên; đến khi họ nghỉ hưu, các phần này lại nhỏ lại. Ngược lại, theo như kết quả nghiên cứu của nhà thần kinh học Veronique Bohbot tại Đại học McGill, vùng hồi hải mã sẽ không hề được kích hoạt nếu như họ chỉ đi theo một chuỗi các lệnh chỉ đường như khi sử dụng GPS.

Khả năng điều hướng của chúng ta không chỉ gắn bó chặt chẽ với khả năng ghi nhớ quá khứ, mà còn gắn với khả năng học tập, ra quyết định, tưởng tượng và lên kế hoạch cho tương lai.

Bohbot và một số người khác giờ đang cố gắng xác định rốt cuộc việc liên tục bỏ qua vùng não bộ này có ảnh hưởng gì đến chúng ta hay không. Hồi hải mã là một trong những khu vực đầu tiên bị ảnh hưởng trong tiến trình bệnh Alzheimer, với triệu chứng ban đầu là chứng mất phương hướng; việc giảm kích thước hồi hải mã và các khu vực kế cận làm tăng nguy cơ trầm cảm, tâm thần phân liệt và rối loạn căng thẳng sau chấn thương. Mặt khác, các lái xe taxi sử dụng quá nhiều vùng hồi hải mã đến mức có phần bị thay đổi kích cỡ có xu hướng thể hiện kém hơn ở các nhiệm vụ ghi nhớ khác, nhưng lại cải thiện chúng sau khi nghỉ hưu. Tuy nhiên, rất ít người trong số chúng ta dành cả ngày chỉ để điều hướng như các tài xế taxi, và Maguire không cho rằng ta sử dụng GPS nhiều đến mức làm thay đổi cả chất xám của mình.

Một điều khá rõ ràng là khả năng điều hướng của chúng ta không chỉ gắn bó chặt chẽ với khả năng ghi nhớ quá khứ, mà còn gắn với khả năng học tập, ra quyết định, tưởng tượng và lên kế hoạch cho tương lai. Cảm nhận phương hướng tưởng chừng là một loại bản năng, nhưng thực tế, nó có thể nảy sinh và biến đổi trong một vùng não bộ gọi là vỏ não sau lồi thể chai (retrosplenial cortex). Vùng này nằm cạnh hồi hải mã và được kích hoạt khi ta tìm hiểu và phán đoán xem các điểm mốc cố định tới đâu. Vào năm 2012, Maguire và các cộng sự công bố phát hiện rằng, việc hiểu biết chính xác về tính cố định của một điểm mốc là điều khác biệt giữa những người định hướng giỏi với người định hướng kém, vốn dễ dàng cho rằng một chiếc xe tải đứng yên cũng là điểm mốc tốt như tháp chuông nhà thờ. Những quyết định về tính ổn định của vật được chuyển từ vỏ não sau lồi thể chai sang hồi hải mã; tại đây, tác động tới khả năng tìm đường của chúng giao với các kỹ năng nhận thức cơ bản khác, đóng vai trò quan trọng với khả năng định nghĩa cũng như sự sống còn, y như trí nhớ.

Mới đây, Maguire và các đồng nghiệp đã đề xuất một lý thuyết thống nhất mới về hồi hải mã; theo đó, đây không phải như là kho lưu trữ các ký ức và chỉ dẫn riêng rẽ, mà là nơi hình thành các phân cảnh chứa đựng cả hai yếu tố trên. (Hãy thử nhớ lại một khoảnh khắc từ quá khứ hoặc tưởng tượng trong tương lai mà không hình dung chính mình đứng trong không gian vật lý nơi nó xảy ra.) Edvard và May-Britt Moser cũng đưa ra giả thuyết tương tự, cho rằng khả năng đi xuyên thời gian trong tâm trí của chúng ta đã tiến hóa trực tiếp từ khả năng di chuyển trong thế giới vật lý, và các quy trình trí óc tham gia vào việc điều hướng cũng đồng thời giúp chúng ta có khả năng kể chuyện. “Có vô vàn con đường nối điểm đầu và điểm cuối của một hành trình,” Edvard Moser và đồng tác giả viết trong một bài nghiên cứu năm 2013, “và cũng giống như vậy, có rất nhiều cách để kể một câu chuyện gọi từ trí nhớ, đó là vô số những biến thể nối điểm khởi đầu và kết thúc của câu chuyện với nhau.”

Mất phương hướng là một trải nghiệm căng thẳng, và trước khi có các nền văn minh hiện đại, điều này không khác gì một bản án tử. Giờ đây có thể vẫn vậy. Nhưng các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng khi đưa giấy bút cho những người thường xuyên sử dụng GPS, họ vẽ ra những bản đồ kém chính xác hơn và nhớ được ít chi tiết về những điểm mốc đi qua hơn; nghịch lý thay, dường như điều này xảy đến vì họ mắc ít lỗi hơn trong khi di chuyển đến nơi mong muốn. Đi lạc — tất nhiên, giả sử rằng bạn cuối cùng rồi sẽ tìm được đường — hóa ra có một lợi ích rõ ràng: đó là cơ hội tìm hiểu về thế giới rộng lớn và điều chỉnh lại điểm nhìn của mình. Từ góc độ đó mà nói, mối đe dọa lớn nhất mà GPS gây ra có thể là việc chúng ta không bao giờ không biết chính xác mình đang ở đâu.

Mối đe dọa lớn nhất mà GPS gây ra có thể là việc chúng ta không bao giờ không biết chính xác mình đang ở đâu.

Đọc tiếp Phần 2: Một hoa tiêu sóng và ba nhà khoa học lên đường đi tìm con đường sóng bí mật.