Editors' choice! Xem thêm các bài hay nhất của zeal tại đây.
a
§ Tác giả: J. B. S. Haldane | Nguồn: Harper's Magazine
Biên dịch: Aceae | Hiệu đính:  Nguyên
02/11/2015
Một bài viết kinh điển, xuất bản năm 1926 trên Harper's Magazine bởi J. B. S. Haldane.

Sự khác biệt rành rành nhất giữa các loài động vật là ở kích cỡ của chúng, nhưng không hiểu vì lý gì mà các nhà động vật học ít khi đề cập đến chủ đề này. Ngay trong quyển sách giáo khoa sinh học để trước mặt, tôi cũng không tìm thấy chỗ nào nói rằng đại bàng thì to hơn chim sẻ, hay hà mã thì to hơn thỏ, dù cũng miễn cưỡng nhắc đến trường hợp của cá voi và chuột. Thực ra rất dễ để thấy là, một con thỏ thì không thể nào to được như hà mã, hay cá voi lại nhỏ như cá trích được. Mỗi loài động vật đều có một kích cỡ vừa vặn tiện lợi nhất, và nếu kích cỡ có thay đổi đáng kể thì chắc chắn hình dáng cũng phải thay đổi theo.

Chúng ta hãy thử lấy một ví dụ hiển nhiên nhất, như là một người khổng lồ cao hằng mười tám mét – khoảng bằng Khổng Lồ Pope và Khổng Lồ Pagan1 trong cuốn sách tôi đọc hồi bé. Con người to khiếp này không chỉ cao gấp mười lần người bình thường, mà cũng phải rộng gấp mười và dày gấp mười, cho nên là nặng đến gấp một nghìn lần, hay là khoảng tám mươi, chín mươi tấn. Chẳng may là tiết diện xương của họ chỉ lớn hơn một trăm lần, vậy nên mỗi đơn vị diện tích xương của người Khổng Lồ phải đỡ được một trọng lượng gấp mười lần so với xương người bình thường. Mà vì xương đùi của người sẽ gãy dưới một sức nặng gấp mười lần người bình thường; nên suy ra Khổng Lồ Pope và Khổng Lồ Pagan cứ đi một bước là sẽ lại gãy chân. Chắc vì thế nên trong tranh minh họa hai người đó mới đang ngồi, tôi nhớ vậy. Nhưng vì thế tôi cũng kém nể Jack vì giết được khổng lồ hơn2.

Trọng lực, chỉ hơi khó chịu đối với chúng ta, lại là nỗi ám ảnh của người khổng lồ. Với chuột hay bất kỳ động vật nào nhỏ hơn, trọng lực gần như chẳng là gì.

Quay về vấn đề động vật học, giả sử con linh dương, một con vật nhỏ nhắn duyên dáng với những cái chân thon dài, đột nhiên trở nên to lớn; xương nó sẽ gãy răng rắc, trừ khi linh dương áp dụng một trong hai giải pháp sau. Nó có thể làm chân mình ngắn và dày hơn, như chân tê giác, để mà mỗi đơn vị cân nặng vẫn có bằng đó tiết diện xương để chống đỡ. Hoặc là nó có thể nén toàn bộ cơ thể lại và kéo dài chân theo đường chéo để vững vàng hơn, giống như hươu cao cổ. Tôi lấy ví dụ tê giác và hươu cao cổ vì chúng thuộc cùng một lớp động vật với linh dương, và thiết kế của cả hai đều khá thành công trên phương diện cơ học: chúng chạy khá nhanh.

Trọng lực, chỉ hơi khó chịu đối với chúng ta, lại là nỗi ám ảnh của Khổng Lồ Pope và Khổng Lồ Pagan. Với chuột hay bất kỳ động vật nào nhỏ hơn, trọng lực gần như chẳng là gì. Thả một chú chuột xuống một cái hố sâu ngàn mét, đến lúc chạm đất, nó sẽ chỉ hơi sốc nhẹ rồi chạy đi mất tiêu, miễn là dưới đó không phải nền bê tông. Chuột cống mà cũng vậy thì sẽ tèo đời, người thì nát bươm, ngựa thì nổ tan xác. Tất cả là vì lực cản của không khí tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt của vật đang rơi. Nếu giảm chiều dài, rộng, cao của một con vật xuống mười lần, trọng lượng của nó sẽ giảm một ngàn lần, nhưng bề mặt thì chỉ giảm một trăm lần. Cho nên với những con vật nhỏ hơn thì tỷ lệ giữa lực hút và lực cản khi rơi của chúng sẽ lớn hơn mười lần.

Vì thế mà côn trùng chẳng việc gì phải sợ lực hút của Trái Đất; chúng có thể rơi tự do mà không nguy hiểm đến tính mạng, và có thể bám vào trần nhà không chút khó khăn. Chúng hoàn toàn có thể tự chống đỡ bản thân bằng những cách thức tao nhã và dị thường, ví dụ như tám cái chân siêu mỏng của thứ nhện ta vẫn hay thấy trên trần nhà. Nhưng đổi lại thì có một thế lực vô cùng ghê gớm với bọn côn trùng, như trọng lực đối với con người. Đấy chính là sức căng bề mặt.

Đi uống nước đối với bọn côn trùng cũng nguy hiểm y như một người kiễng chân qua vách núi để với lấy quả ngọt vậy.

Một người vừa tắm xong mang trên người một lớp nước dày cỡ một phần mười lăm inch (khoảng nửa milimet). Chỗ nước này chỉ nặng khoảng một pound (chưa đầy nửa cân). “Ướt như chuột lột” thì phải mang thêm lượng nước bằng trọng lượng của chính nó. Cũng lớp nước đó, nhưng một con ruồi sẽ phải mang thêm nhiều lần trọng lượng bản thân. Ai cũng biết ruồi chẳng may mà dính nước thì gay go rồi đấy. Đi uống nước đối với bọn côn trùng cũng nguy hiểm y như một người kiễng chân qua vách núi để với lấy quả ngọt vậy. Một khi chúng đã rơi vào vòng kiềm kẹp của lực căng bề mặt – hay nói cách khác là bị ướt – khả năng cao là chúng phải chịu ở đó mãi cho đến lúc chết đuối. Một số loài bọ, chẳng hạn như bọ nước, tìm cách để mà không-thể-bị-ướt, hay là kỵ nước; và hầu hết các loài côn trùng thì tránh xa khỏi thức uống của chúng bằng cách sử dụng một cái vòi dài.

Đương nhiên là những con vật cao lớn trên cạn cũng có cái khó riêng của chúng. Máu của chúng cần được bơm lên độ cao lớn hơn, đòi hỏi chúng phải có huyết áp cao hơn và mạch máu dẻo dai hơn. Có rất nhiều người chết vì vỡ động mạch, với voi hay hươu cao cổ thì còn nhiều hơn thế. Nhưng động vật loại nào thì cũng gặp vấn đề về kích cỡ vì lý do sau đây. Một vi sinh vật điển hình, như một con giun tí hon hay một con luân trùng, có lớp da nhẵn nhụi mà qua đó tất cả oxi mà nó cần có thể thẩm thấu, một bộ ruột thẳng đuột với đủ diện tích để thức ăn ngấm vào, và duy nhất một quả thận. Nhân các chiều của sinh vật này lên mười lần, thì trọng lượng của nó gấp lên một nghìn lần; và vì vậy để giữ cho các cơ vẫn khỏe như bản sao hiển vi của nó, nó cần ăn và hít nhiều oxi hơn ngàn lần, từ đó thải ra ngàn lần ô uế hơn.

Bây giờ, nếu hình dáng vẫn y nguyên thì diện tích bề mặt của nó chỉ tăng lên một trăm lần, cho nên mỗi milimet vuông da phải hấp thụ thêm mười lần oxi, mỗi milimet vuông ruột phải thẩm thấu thêm mười lần dinh dưỡng. Thấu không nổi nữa thì bằng cách nào đó diện tích bề mặt phải tăng lên. Giả dụ như, một phần da có thể được kéo ra thành cụm như mang cá hay gấp vào thành phổi, đẩy tỷ lệ diện tích có thể hấp thụ oxi so với trọng lượng cơ thể lên. Lấy ví dụ thì một người lớn có diện tích bề mặt phổi lên tới cả trăm thước anh vuông (khoảng gần 85 mét vuông). Tương tự thì ruột người không thẳng và phẳng, mà cuộn xoắn lại và có bề mặt như nhung. Các cơ quan nội tạng khác cũng trở nên phức tạp hơn. Không phải các loài động vật cấp cao trở nên to xác vì chúng phức tạp hơn các loài cấp thấp. Chúng phức tạp hơn vì chúng to xác3. Thực vật cũng như vậy. Giản dị nhất, như tảo xanh sống trên vỏ cây hay trong nước đọng, thì chỉ đơn thuần là tế bào dạng tròn. Các loài cây lớn hơn phải tăng diện tích của chúng bằng rễ và lá. Giải phẫu so sánh (Comparative anatomy) 4 phần lớn chỉ là câu chuyện về cuộc đấu tranh làm sao tăng diện tích cho tỷ lệ với thể tích.

Không phải các loài động vật cấp cao trở nên to xác vì chúng phức tạp hơn các loài cấp thấp. Chúng phức tạp hơn vì chúng to xác.

Một vài phương pháp hòng tăng diện tích có thể có tác dụng đến một mức độ nhất định, nhưng không hẳn là áp dụng rộng rãi trong mọi trường hợp được. Ví dụ như, động vật có xương sống vận chuyển oxi lấy từ mang hay phổi theo đường máu ra khắp cơ thể; trong khi côn trùng hấp thụ oxi trực tiếp tới tất cả các cơ quan của chúng thông qua những ống li ti (hay còn gọi là trachea, hay đạo quản côn trùng) mở ra ngoài không khí. Mặc dù bằng những cử động hô hấp, chúng có thể thay mới không khí ở phần ngoài của hệ thống đạo quản, oxi phải tự khuếch tán vào các ngõ ngách hẹp hơn.

Chất khí có thể khuếch tán dễ dàng qua những khoảng cách nhỏ, chỉ gấp ít lần so với khoảng cách giữa hai lần va chạm của một phân tử với các phân tử khác. Nhưng từ góc nhìn của một phân tử, hành trình dài một phần tư inch (khoảng hơn nửa phân) là một hành trình vĩ đại, và vì vậy sẽ diễn ra chậm chạp. Cho nên những phần cơ thể nằm sâu hơn một phần tư inch dưới bề mặt da sẽ luôn thiếu oxi. Hệ quả là hiếm thấy con côn trùng nào dày hơn nửa inch.

Cua cạn có cấu tạo cơ thể từa tựa côn trùng nhưng vụng về hơn nhiều. Ấy vậy mà giống như ta, chúng mang oxi trong máu, cho nên kích cỡ của chúng có thể vượt xa bất cứ loài côn trùng nào. Nếu lũ côn trùng này nảy ra được kế để chủ động vận chuyển không khí thay vì chỉ để nó thẩm thấu vào người, chúng cũng có thể trở nên to như tôm hùm, dù nhiều lý do khác ngăn chúng không trở nên to như người.

Những phần cơ thể nằm sâu hơn một phần tư inch dưới bề mặt sẽ luôn thiếu oxi. Hệ quả là hiếm thấy con côn trùng nào dày hơn nửa inch.

Chính những cái khó đó cũng áp dụng cho sự bay lượn. Ngành hàng không có một quy luật cơ bản: vận tốc tối thiểu để giữ một cái máy bay có hình thù nhất định trên không phải tỷ lệ thuận với căn bậc hai của chiều dài máy bay. Nếu kích thước tuyến tính5 của nó tăng lên bốn lần, nó phải bay nhanh gấp đôi. Như vậy thì công suất để đạt được vận tốc tối thiểu sẽ tăng nhanh hơn trọng lượng chiếc máy. Vậy nên một chiếc máy bay khủng hơn, nặng gấp sáu mươi tư lần so với cái nhỏ hơn, cần một trăm hai mươi tám lần công suất lớn hơn để theo kịp.

Áp dụng quy luật tương tự với chim chóc, ta tiến đến giới hạn về kích cỡ của chúng khá nhanh. Một thiên thần mà cơ khỏe chỉ bằng cơ của đại bàng hay bồ câu sẽ cần một bộ ngực dày bốn thước (khoảng 1,3m) để chứa những múi cơ cần để đập cánh, trong khi để tiết kiệm trọng lượng chân của thiên thần sẽ giảm xuống chỉ còn như cái cà kheo. Thực ra một loài chim lớn như đại bàng hay diều hâu lơ lửng trên không chẳng phải vì chúng chuyển động cánh. Thường thì chúng lượn, hay là giữ cân bằng trên một cột khí dâng cao. Kể cả việc lượn cũng trở nên khó khăn khi kích thước tăng dần. Không thế thì đại bàng có khi sẽ to như hổ và ghê gớm như máy bay địch mất.

Nhưng chúng ta cũng cần bàn về một số cái lợi của sự to xác. Cái hiển nhiên nhất là kích cỡ cho phép bản thân giữ ấm. Mọi loài máu nóng khi nghỉ đều mất một lượng nhiệt như nhau trên một đơn vị diện tích bề mặt, vì vậy để giữ ấm thì chúng cần một lượng thức ăn tỷ lệ thuận với bề mặt chứ không phải trọng lượng của chúng. Năm ngàn con chuột thì nặng bằng một người lớn. Tổng cộng diện tích bề mặt hay tương tự là lượng thức ăn/oxi tiêu thụ của năm ngàn con chuột lại tương đương với mười bảy người. Trên thực tế, trong một ngày một con chuột tiêu thụ một lượng thức ăn lớn bằng một phần tư trọng lượng cơ thể nó, chủ yếu là để giữ thân nhiệt.

Cũng chính vì lý do này mà động vật nhỏ không sống được ở xứ lạnh. Ở hai vùng cực không có loài bò sát hay lưỡng cư nào, cũng chẳng có thú nhỏ. Cáo là loài thú nhỏ nhất ở Spitzbergen6. Những loài chim nhỏ thì bay đi di cư về mùa đông, còn côn trùng thì lìa đời, dù trứng của chúng có thể sống qua sáu tháng hoặc hơn trong điều kiện đóng băng. Những loài thú thành công nhất là gấu, hải cẩu, và hải mã.

Tương tự như thế, con ngươi là một cơ quan khá kém hiệu quả trừ khi đạt đến một kích thước lớn. Mặt sau của mắt, nơi tiếp nhận hình ảnh từ thế giới bên ngoài, và tương ứng với phim của máy ảnh, gồm các tế bào “que và nón” có đường kính chỉ lớn hơn một bước sóng ánh sáng trung bình chút ít. Mỗi mắt có khoảng nửa triệu tế bào này, và để có thể phân biệt được hai vật thì ảnh của chúng phải chiếu lên các tế bào que và nón khác nhau.

Dễ thấy là với một số ít hơn tế bào que và nón, nhưng có kích thước lớn hơn, ta sẽ thấy mọi vật thêm mờ ảo. Nếu các tế bào này to hơn gấp đôi, chúng phải ở cách xa nhau gấp đôi so với bình thường để ta có thể phân biệt được chúng từ một khoảng cách nhất định.

Nhưng nếu kích cỡ chúng giảm đi và số lượng tăng lên, ta cũng chẳng nhìn rõ hơn được, vì không thể nào tạo ra một hình ảnh rõ ràng mà lại nhỏ hơn một bước sóng ánh sáng. Do lý đó mà mắt chuột không phải là một phiên bản quy mô nhỏ hơn của mắt người. Các tế bào que và nón của chúng không bé hơn của ta là bao, và vì thế chúng có ít hơn. Một con chuột không thể nhận dạng được một khuôn mặt người cách nó sáu thước (khoảng 2m).

Để mà xài được thì tỷ lệ của mắt so với toàn bộ cơ thể của một con thú nhỏ phải lớn hơn của ta. Những loài sinh vật lớn, mặt khác, lại chỉ cần những cặp mắt tương đối nhỏ; mắt của voi hay cá voi đều chỉ to hơn mắt ta chút xíu.

Vì những lý do có phần bí hiểm hơn, quy tắc chung này cũng đúng với bộ não. Nếu ta so sánh trọng lượng não của những động vật rất giống nhau như mèo, beo, báo, và hổ, ta thấy rằng khi trọng lượng cơ thể tăng bốn lần thì trọng lượng não chỉ gấp đôi mà thôi. Một con vật to xác hơn với bộ xương to tương ứng có thể tiết kiệm hơn trong khoản não, mắt, và các cơ quan khác.

Trên đây là một số rất ít những điều phải cân nhắc, cho thấy rằng mỗi loài sinh vật đều có một kích cỡ tối ưu nhất. Vậy mà, mặc dù Galileo đã đưa ra phản chứng được hơn ba thế kỷ, nhiều người vẫn tin rằng nếu một con rận to như người, nó có thể nhảy cao đến một ngàn thước (khoảng hơn 300m) trên không. Trên thực tế độ cao một vật có thể nhảy tới thì độc lập hơn là tỷ lệ với kích thước của nó. Một con rận có thể nhảy cao hai thước (khoảng 0,6m), một người thì khoảng năm thước (1,5m). Nếu ta không tính sức cản không khí thì việc nhảy một độ cao nhất định tiêu tốn một mức năng lượng tỷ lệ thuận với trọng lượng của vật nhảy. Nhưng nếu cơ dùng để nhảy chiếm một tỷ lệ cơ thể không đổi, mức năng lượng mà mỗi ounce (khoảng 30g) cơ có thể sản sinh được độc lập với kích thước cơ, miễn là quá trình sản sinh năng lượng này diễn ra đủ nhanh ở sinh vật nhỏ. Thực tế là, cơ của côn trùng, dù có thể co nhanh hơn ta, có vẻ là kém hiệu quả hơn; nếu không thì loài rận hay loài châu chấu đã có thể bật tới sáu thước (khoảng 1.8m) lên không trung.

Đối với nhà sinh học thì những vấn đề của chủ nghĩa xã hội chủ yếu là vấn đề quy mô.

Tương tự như việc mỗi con vật có một kích cỡ tối ưu, điều này cũng đúng với mỗi thể chế nhân tạo. Với chế độ dân chủ kiểu Hy Lạp, mọi công dân có thể lắng nghe một loạt các nhà hùng biện và bỏ phiếu trực tiếp cho các vấn đề pháp luật. Chính vì vậy mà các nhà triết học của họ cho rằng một thành phố nhỏ là đơn vị dân chủ lớn nhất có thể. Phát minh về cơ quan dân chủ đại diện của người Anh khiến việc xây dựng một quốc gia dân chủ trở nên khả thi, và điều này được thực hiện lần đầu tiên ở Hoa Kỳ, rồi sau đó là ở các nơi khác. Với cuộc cách mạng phát thanh truyền hình, một lần nữa mọi công dân lại có thể được phổ cập các quan điểm chính trị của các phát ngôn viên đại biện các bên; và tương lai chúng ta có thể sẽ thấy các quốc gia trở lại với hình thức dân chủ kiểu Hy Lạp7. Kể cả các cuộc trưng câu dân ý cũng chỉ có thể thực hiện được nhờ tờ báo nhật san.

Đối với nhà sinh học thì những vấn đề của chủ nghĩa xã hội chủ yếu là vấn đề quy mô8. Những con người theo chủ nghĩa xã hội cực đoan nhất, muốn điều hành mọi đất nước như một doanh nghiệp duy nhất vậy. Tôi không cho rằng Henry Ford9 sẽ gặp nhiều khó khăn để vận hành Andorra hay Luxembourg dựa trên tư tưởng xã hội chủ nghĩa. Trên bảng lương của ông ta đã có nhiều người hơn cả dân số mấy nước đó rồi. Bỉ Trách Nhiệm Hữu Hạn hay Tập Đoàn Đan Mạch10 hoàn toàn khả thi nếu ta có thể tìm được một tiểu đội toàn Henry Ford. Nhưng trong khi quốc hữu hóa một số ngành công nghiệp nhất định là hoàn toàn có thể ở những nước lớn nhất, tôi thấy việc hình dung một Vương quốc Anh hay Hợp chủng quốc Hoa Kỳ xã hội hóa toàn bộ chẳng dễ dàng gì hơn một chú voi nhào lộn hay hà mã nhảy rào cả.


  1. Tại đây tác giả sử dụng các nhân vật từ The Pilgrim’s Progress (tạm dịch: Cuộc Hành Hương), một trong các tác phẩm quan trọng về Thiên chúa giáo. Để dễ hiểu nhất, trong bài đã hạn chế những đoạn này.

  2. Tác giả nhắc đến câu chuyện cổ tích Anh có tên Jack Người Giết Khổng Lồ.

  3. Cấp cao và thấp ở đây nhắc đến cách phân loại sinh vật sống theo độ phức tạp hay mức độ khác biệt so với tổ tiên chung. Cách nhìn này thường đi kèm với việc mặc định là con người đứng trên ‘đỉnh của cây tiến hóa’, và không phải là cách đúng để nghĩ về tiến hóa nói chung hay phân loại các loài nói riêng.

  4. Comparative anatomy, là ngành học về các điểm chung hay khác biệt trong cấu tạo giải phẫu của các loài sinh vật khác nhau. Bài viết có quan hệ mật thiết với lĩnh vực này vì giải phẫu so sánh nghiên cứu sự phức tạp hay đơn giản trong ‘thiết kế’ của nhiều loài sinh vật. Ngành này có liên hệ mật thiết với tiến hóa, vì đó mà trong sách giáo khoa Sinh có bài về “Bằng chứng giải phẫu so sánh…”

  5. Kích thước tuyến tính (linear dimensions) là các số đo một chiều như chiều dài, chiều rộng, độ cao.

  6. Hòn đảo duy nhất có người sinh sống quanh năm trong quần đảo Svalbard phía bắc Na Uy. Với vĩ độ khoảng 78,5 độ Bắc, đảo này khá gần Bắc Cực (đúng 90 độ Bắc).

  7. Với kích cỡ quốc gia ngày càng tăng, việc thực thi một chế độ dân chủ càng trở nên khó khăn. Với các công nghệ truyền thông mới thì một hình thức dân chủ trực tiếp như Hy Lạp lại có thể trở nên khả thi theo tác giả.

  8. Chú thích của dịch giả, có thể còn sai sót hay không đúng ý của tác giả: chủ nghĩa xã hội mong muốn toàn bộ quốc gia quy về một mối, với một bộ máy chính quyền đơn giản nhất có thể. Ý của đoạn cuối này tác giả muốn nói là tương tự như các sinh vật sống, khi kích thước tăng lên thì cấu tạo cũng phải phức tạp hơn. Vì vậy nên việc đơn giản hóa cách vận hành các quốc gia lớn khó mà làm được.

  9. Henry Ford (1863-1947) là nhà tài phiệt người Mỹ, người sáng lập ra tập đoàn xe hơi Ford. Không phát minh ra ô tô, nhưng Ford đã áp dụng công nghệ băng chuyền, sản xuất đại trà những chiếc xe hơi vừa túi tiền đầu tiên.

  10. Nguyên gốc: Belgium Ltd. and Denmark Inc. Henry Ford có thể quản lý các nước nhỏ như công ty của mình, nếu có nhiều Henry Ford thì đến cỡ Bỉ hay Đan Mạch cũng có thể cân được, nhưng to đến như Anh hay Hoa Kỳ chắc là khó.

One thought on “Về chuyện đúng kích cỡ

  1. Bài hay!

    Về nhận định cuối bài về mối quan hệ giữa quy mô và hình thức tổ chức của 1 xã hội, các bạn có thể xem thêm lý thuyết Neo-insitutionalism có đánh giá tương tự.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

đọc thêm
Cách ra đi tuyệt vời nhất
Nếu được toàn quyền lựa chọn cách để kết thúc cuộc đời từ một chiếc máy bán vô hạn cách để ra đi, bạn sẽ chọn cách nào? Bạn có nên có quyền lựa chọn không?
Mới nhất