Vì sao nụ cười của Mona Lisa bí ẩn?


Trong nhiều thế kỷ, các họa sĩ, sử gia và khách du lịch bị hút hồn bởi nụ cười mỉm hư ảo của nàng Mona Lisa. Giờ đây, dường như sức mạnh thôi miên trong kiệt tác của Leonardo da Vinci lại nằm ở một điều không ai ngờ tới: những rối nhiễu ngẫu nhiên trong hệ thống thị giác của con người.

Christopher Tyler và Leonid Kontsevich tại Viện nghiên cứu mắt Smith-Kettlewell ở San Francisco (Mỹ) đã điều chỉnh một bức ảnh kỹ thuật số được chụp lại từ bức tranh này, bằng cách bổ sung vào đó các nhiễu loạn thị giác - giống như những vết nhiễu trên một kênh tivi kém. Sau đó, họ yêu cầu 12 người quan sát đánh giá cảm xúc của nhân vật trên tranh, phân theo 4 bậc, từ buồn rầu tới hạnh phúc.

Đúng như dự đoán, các vết nhiễu làm rìa môi của Mona Lisa nhếch lên khiến nàng trông hạnh phúc hơn, còn những vết nhiễu kéo phẳng đôi môi lại tạo cho nàng một vẻ buồn bã.

Tyler cho biết, hệ thống thị giác của chúng ta bị nhiễu bởi nhiều nguồn, như: số lượng photon ít nhiều đập vào các tế bào cảm nhận ánh sáng trong mắt, hoạt động sai lệch ngẫu nhiên của các sắc tố hấp thụ photon, và sự loé sáng ngẫu nhiên của các nơron có nhiệm vụ mang tín hiệu thị giác tới não.

Những nguồn nhiễu tự nhiên này khiến cho người quan sát tin rằng sắc thái tình cảm của nhân vật trên tranh đang thay đổi phảng phất, mà không nghĩ rằng thực sự cái mà họ nhìn thấy chỉ là một dạng biểu lộ song mơ hồ.

"Đó có thể là một phần tạo nên sức mạnh huyền bí của bức tranh" -ông nói - điều mà Leonardo chắc phải nhận ra theo bản năng.

Sau khi cha đẻ của thuyết tương đối qua đời, não của ông được bảo quản và chia thành 240 khối nhỏ. Tìm hiểu những bí ẩn của trí thông minh nơi con người xuất chúng này, một số nhà nghiên cứu đã có những khám phá bất ngờ.

Vào một ngày mùa xuân năm 1955, tang lễ của Albert Einstein diễn ra lặng lẽ, chỉ một số ít người thân dự lễ. Trong tiếng cầu kinh của vị chủ tễ, tro của Einstein được rắc vào không khí, nhờ gió mang đi. Thiên tài có bờm tóc trắng mất ngày 18/4/1955 do vỡ phình mạch, thọ 76 tuổi, để lại cho thế giới một phương trình một ẩn số: bí ẩn trí tuệ của ông. Não của ông là cơ quan duy nhất được bảo quản để giải đáp khát khao này của giới khoa học.

Thời ấy chưa có kỹ thuật ghi hình não, phương pháp phổ biến lúc đó là phẫu thích não của những nhân vật nổi tiếng vừa qua đời để khám phá những bí ẩn của nó. Người đã trích lấy não (mà không được phép) của Einstein là Thomas Harvey, bác sĩ bệnh lý học thuộc bệnh viện Princeton (Mỹ).

Não của Einstein nặng 1,230 kg, một trọng lượng trung bình, chứng tỏ trí thông minh không được tính bằng kilo. Kế đó, Harvey chụp một loạt ảnh (đen trắng), rồi cắt khối chất xám cô đặc đó thành 240 khối vuông nhỏ, mỗi khối 10 cm3, bảo quản trong formol, rồi bỏ bẵng gần 30 năm. Sự thể hẳn sẽ bị chôn vùi nếu không có nhà báo Steven Lavy. Tay phóng viên trẻ kiên trì và bướng bỉnh ấy (sau trở thành tổng biên tập nhật báo lớn Newsweek) tìm ra dấu vết chiếc bình quý báu trên. Tin này gây xôn xao và bất bình trong cộng đồng khoa học, họ đòi Harvey phải giao lại di vật trí tuệ này, nhưng Harvey nhất quyết không nghe. Cho đến năm 1985, ông mới chấp nhận cho một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Berkeley và Alabama được ngắm qua một lát. Thời gian ngắn ngủi ấy đủ để nhóm phát hiện sự to quá mức của các tế bào có nhiệm vụ nuôi dưỡng tế bào thần kinh. Có lẽ nhờ vậy mà cha đẻ của thuyết tương đối mới có thể bắt các tế bào thần kinh hoạt động cật lực. Phần não còn lại không có gì đặc sắc.

Chuyện sẽ dừng lại ở đây nếu Harvey không đổi ý mà khăng khăng giữ riêng của báu cho mình. Bước sang tuổi 80, Harvey rốt cuộc trao bộ não cho những người thành thạo. Nhờ vậy, vào năm 1999, Sandra Witalson và Debra Kigar, 2 chuyên gia thần kinh lỗi lạc thuộc đại học Halmiton (Canada) mới có thể chiêm ngưỡng khối hình ráp gồm 240 mảnh này trong phòng thí nghiệm và cả những bức ảnh đã 40 năm.

Não bộ của 35 nam và 56 phụ nữ có sức khỏe tâm thần tốt đã được đem so sánh. Một sự bất thường đập ngay vào mắt các nhà nghiên cứu: khe Sylvius, một rãnh sâu phân ranh thùy thái dương và thùy trán, lại rất khác với khe của tất cả các não từng được nghiên cứu.

Vì vậy, Einstein có những thùy đỉnh rất rộng, mà các thùy này kiểm soát cảm giác không gian, nhờ đó chúng ta định được vị trí các vật thật hoặc tưởng tượng. Các thùy này cũng chứa những vùng chuyên về lập luận toán học và không gian trừu tượng, tức là những ưu điểm của Einstein.

Nhóm nghiên cứu còn nhận thấy một đặc điểm khác biệt khác nữa, đó là thùy đỉnh trái phát triển ngang với thùy đỉnh phải. Thường thì thùy đỉnh trái nhỏ hơn, vì bị nén bởi những vùng lân cận có chức năng về ngôn ngữ. Có thể đây là một cách giải thích cho sự kiện nhà vật lý học nổi tiếng biết nói muộn, khi đã lên 3. Einstein không có nắp đỉnh, một vùng kiểm soát các cử động tinh tế, khéo léo của bàn tay, dù vậy ông vẫn chơi violon trong suốt cuộc đời. "Đó hẳn là nhờ một hiện tượng bù đắp ở vỏ não", Marie Thérèse Perenin, chuyên viên thần kinh tâm lý thuộc Viện y tế và nghiên cứu y học quốc gia Pháp, nhận xét. Ý bà muốn nói não của chúng ta rất uyển chuyển, biết thích nghi với những công việc thuộc những vùng mới mà não chưa từng thực hiện trước đó.

Một bài học cơ thể được rút ra từ trường hợp của Albert Einstein: khi ta chờ đợi trông thấy một bộ não "kiểu mẫu" thì ta gặp một dị tật nghiêm trọng. Sự bất thường ấy không gây một trở ngại nào, ngược lại còn giúp đối tượng trở thành một trong những nhà bác học lỗi lạc trong lịch sử. Theo Olivier Robain, chuyên viên về dị tật não, "đây là một bằng chứng cho thấy giải phẫu học não chưa đủ để xác định năng lực trí tuệ. Nếu giờ đây một đứa trẻ ra đời có cùng dị tật, không có gì đảm bảo nó sẽ trở thành một thiên tài". Có những yếu tố khác can thiệp vào cuộc chơi, nhưng những yếu tố này bị chôn vùi mãi mãi trong hàng tỷ vùng tiếp xúc giữa hai tế bào thần kinh kích hoạt bộ não của Albert Einstein.

Kiến thức ngày nay (theo Science et Vie

Vì sao núi Phú Sĩ vươn cao khác thường?


Biểu tượng của đất nước mặt trời mọc - ngọn núi Phú Sĩ tuyệt mỹ - lâu nay vẫn khiến các nhà khoa học thắc mắc. Có cái gì hơi bí ẩn ở đây: Ngọn núi này quá to và hoạt động quá mạnh so với vị trí của nó.

Phú Sĩ nằm trên một đới hút chìm, là ranh giới giữa hai mảng thạch quyển. Tại đây, mảng thạch quyển Philippine chìm xuống bên dưới Nhật Bản. Quá trình này làm nóng chảy đá, tạo ra rất nhiều túi dung nham nhỏ.

Thông thường, núi lửa hình thành trong những khu vực như vậy có xu hướng yên tĩnh (ít khi phun trào) và bé nhỏ, đơn giản bởi chúng không nhận đủ lượng magma cần thiết để to ra và hoạt động mạnh hơn.

Nhưng Phú Sĩ lại cao bất thường, và tạo ra vật liệu với tốc độ khoảng 10.000 kilomét khối sau 100.000 năm, lớn hơn các núi lửa khác ở điều kiện tương tự. Thêm nữa, dung nham của nó lại hơi giống với loại được tạo ra ở các dãy núi giữa đại dương (nơi hai mảng thạch quyển tách rời nhau, để magma ở dưới sâu phun trào lên).

Koki Aizawa và cộng sự tại Đại học Kyoto mới đây tin rằng họ đã biết lý do vì sao. Nhóm khẳng định họ đã khám phá ra một vết "rách" trong mảng thạch quyển biển Philippine ở ngay bên dưới chân Phú Sĩ. Từ vết rách này, một lượng lớn manti đã dâng lên, lấp đầy khoang chứa dung nham của ngọn núi, khiến cho núi lửa cao thêm và hoạt động mãnh liệt hơn các anh chị em của nó.

Aizawa và cộng sự phỏng đoán vết rách này được tạo ra khi hai mảng lục địa ở gần đó va vào khoảng 2 triệu năm trước đây.

B.H. (theo NewScientist)

Bí quyết bám dính của côn trùng

Khi quan sát tập tính của một số loài bướm ở Costa Rica và một loài giun biển sống ký sinh, hai nhà nghiên cứu Anh đã phát hiện ra những cách thức mới để tạo sự bám dính giữa hai vật thể, mà không cần đến một loại keo dán hay dây buộc nào.

Thế giới tự nhiên luôn tiềm ẩn những bí quyết đôi khi rất giản đơn nhưng lại rất hiệu quả của các loài sinh vật nhằm thích nghi với điều kiện môi trường sống. Đối với một số loài không thể tự đảm bảo cho mình một cuộc sống độc lập hoàn toàn, chúng luôn biết tìm cách "nương nhờ" vào một đối tượng khác bằng những thủ thuật hết sức độc đáo. Trong quá trình nghiên cứu tập tính của một số loài bướm ở Costa Rica và một loài giun biển sống ký sinh, Andrew Parker và Abigail Ingram thuộc Khoa Động vật học, Đại học Oxford (Anh) đã tìm thấy cách thức mới cực kỳ hiệu quả để chúng bám dính vào con mồi.
Đối tượng đầu tiên là loài bướm với đôi cánh gần như trong suốt ở Costa Rica có tên khoa học là Greta oto. Phần lớn thời gian trong chu kỳ sinh trưởng, loài bướm này sống trong một cái kén treo lơ lửng bên dưới các phiến lá. Ngay từ giai đoạn còn là sâu, Greta oto luôn tìm một phiến lá rộng rồi tiến hành dệt một cái tổ kén dính ở mặt dưới lá để làm nơi trú ngụ. Đến thời điểm lột xác, lớp da của nó tách làm hai rồi nó chui ra khỏi kén và phát triển thành bướm. Nghiên cứu cấu trúc tổ kén, Parker và Ingram nhận thấy ở phần đầu của cái kén này có vô số những cái móc nhỏ xíu có khả năng bám chặt vào phiến lá. Độ bám dính của những cái móc chắc đến mức các nhà khoa học không thể tách được cái kén ra khỏi phiến lá trừ trường hợp xé rách phần phiến lá có đính tổ kén.

Để tìm hiểu bí quyết của Greta oto, nhóm khoa học đã dùng một máy ảnh kỹ thuật số ghi lại từng hoạt động của con sâu trong giai đoạn bắt đầu tạo ra những cái móc ở đầu kén để treo lên phiến lá. Khi phóng to từng chi tiết trong mỗi bức ảnh, họ nhận ra phần chóp phía trên của các kén không phải có dạng thon nhọn mà là hình bán cầu và những cái móc nhỏ xíu phủ bên trên phần chóp đó chĩa ra nhiều hướng khác nhau. Phần gốc của những cái móc này sau khi xuyên qua lớp vỏ kén lại đan xen với nhau tạo thành một cấu trúc vững chắc mà theo tính toán của các nhà khoa học thì có thể đảm bảo đỡ được một trọng lượng nặng gấp 40 lần cái kén. Đây có thể là một bí quyết giúp lý giải tại sao những cái kén của loài bướm này chỉ treo lơ lửng trên phiến lá mà có thể chịu được những trận bão cực mạnh của vùng Trung Mỹ.

Khám phá này của Parker và Ingram ngay lập tức đã được một đơn vị nghiên cứu của Bộ Quốc phòng Anh chú ý với mong muốn tìm ra một dạng vật liệu có độ bám dính cao và có thể sử dụng được dưới nước. Loại vật liệu đó sẽ được dùng để gắn nhiều loại thiết bị nghiên cứu hải dương học ở dưới gầm những con tàu và chịu được tác động của những dòng hải lưu.

Đối tượng thứ 2 có bí quyết bám dính tuyệt vời mà Parker và Ingram phát hiện ra là một loài ký sinh trùng thuộc lớp thân giáp hình sợi. Với hình dáng tương tự như một con sâu và có thể dài tới hơn một mét, loài vật ký sinh này có tên khoa học là Pennella instructa và thường sống nhờ trên cơ thể của một số loài cá biển. Sau khi chui được qua da của vật chủ, Pennella instructa bám một đầu vào đó thật chắc, phần còn lại của cơ thể vẫn thả tự do trong nước. Nghiên cứu dưới kính hiển vi, Abigail Ingram phát hiện ra rằng những con giun Pennella instructa có một cơ chế đeo bám vô cùng đặc biệt. Khi chui qua lớp da của cá, loài giun này chỉ tạo ra một lỗ thủng nhỏ đảm bảo cho da cá không bị tổn hại quá nhiều và không thể có nguy cơ bị rách hẳn. Nhưng sau khi đã chui qua lớp da đó, phần đầu của giun lập tức phình to ra khiến nó không thể chui ra ngoài qua cái lỗ thủng mà nó đã vào ban đầu. Như vậy, con giun sẽ bám chặt vào cơ thể con cá giống như một chiếc đinh đóng vào tường nhưng phần nằm trong tường lại là cái đầu đinh chứ không phải phần đuôi.

Từ phát hiện này, Ingram dự kiến sẽ ứng dụng để chế tạo một loại ghim đánh dấu thường dùng để theo dõi quá trình di trú của nhiều loài động vật hoang dã. Trước nay, các nhà khoa học thường gặp không ít khó khăn trong việc gắn ghim đánh dấu cho các loài chim hay cá di trú bởi nếu dùng ghim to để đảm bảo gắn chặt được thì lại dễ gây rách da của chúng, còn nếu ghim chỉ gắn vừa phải tránh tổn thương da thì lại dễ rơi khi chúng hoạt động mạnh.

Ngoài ra, trước đây, nếu chỉ dùng những loại ghim đánh dấu thông thường thì việc bị rơi ghim cũng chỉ ảnh hưởng đến hiệu quả giám sát. Nhưng ngày nay, nhờ sự phát triển của hệ thống định vị toàn cầu qua vệ tinh (GPS), các nhà khoa học có thể sử dụng những ghim đánh dấu có gắn chip để thông qua mạng GPS giám sát được liên tục sự di chuyển của chúng. Tuy nhiên, việc sản xuất những chiếc ghim công nghệ cao này khá tốn kém, khoảng 2000-3000 USD/chiếc. Vì vậy, nếu con vật đánh rơi ghim sẽ gây tổn thất rất lớn. Điều này sẽ sớm được khắc phục khi Ingram ứng dụng cơ chế bám dính của loài giun Pennella instruta để tạo ra những chiếc ghim đánh dấu mới. Loại ghim này sẽ xuyên qua da con vật qua một châm nhỏ, rồi sau đó mới xoè rộng đầu đinh ghim nằm trong da, đảm bảo không làm tổn thương lớp ngoài con vật mà thiết bị vẫn được gắn chặt trong mọi điều kiện hoạt động của con vật đó.

Khoa học và Đời sống (theo Le Courrier Int)

Vì sao chỉ có con người biết nói?


Trong khi khỉ có thể hiểu những quy luật cơ bản về từ, chúng lại không thể nắm được các quy luật phức tạp hơn trong cấu trúc ngữ pháp. Chỉ có loài người là vượt qua được "nút cổ chai kiến thức" này trên con đường xây dựng và sử dụng ngôn ngữ mà thôi.

Chẳng hạn, khỉ có thể nắm vững những cấu trúc từ đơn giản, tương tự như việc nhận ra "the" và "a" luôn được theo sau bởi những từ khác. Nhưng chúng không thể hiểu được các cấu trúc điều kiện phức tạp hơn như "if.... then..." (nếu... thì...). Nấc thang ngữ pháp này, mà tất cả các ngôn ngữ của loài người đều phụ thuộc, có thể "là nút cổ chai kiến thức quyết định mà chúng ta phải đi qua trong quá trình phát triển và sử dụng ngôn ngữ", Marc Hause thuộc Đại học Harvard cùng Tecumseh Fitch, Đại học St Andrews, Scotland, cho biết.

Fitch và Hauser đã thực hiện hai thử nghiệm bằng tai trên những con khỉ tamarin đầu trắng, trong đó người ta sẽ đọc lên một chuỗi các từ một âm tiết.

Trong thử nghiệm đầu tiên, các từ ngẫu nhiên được gọi ra theo một chuỗi sắp xếp nghiêm ngặt: giọng nam trước, giọng nữ sau. Những con khỉ đáp ứng với sự thay đổi đột ngột trong quy luật nam - nữ này bằng cách nhìn vào miệng người đọc. Điều này cho thấy chúng có thể nhận ra những quy luật đơn giản.

Trong thử nghiệm tiếp theo, quy luật ngữ pháp được thiết lập theo kiểu giọng nam có thể đọc ra 1, 2 hoặc 3 từ, rồi đến giọng nữ cũng tương tự. Loại thử nghiệm này phức tạp hơn một chút, được gọi là sự lồng diễn, vì nó liên quan tới việc tồn tại 1 quy luật trong 1 quy luật khác.

Lúc này, những con khỉ không thể nhận ra bất kỳ thay đổi nào trong chuỗi từ. Tuy nhiên, 12 người tình nguyện khi được thử nghiệm tương tự lại không gặp khó khăn như vậy, mặc dù hầu hết họ không thể giải thích thực sự quy luật đó là gì.

"Khả năng nhận biết sự lồng diễn là độc nhất ở người và ảnh hưởng không chỉ tới ngôn ngữ mà còn hầu hết hành vi của chúng ta", chuyên gia ngôn ngữ linh trưởng David Premack cho biết. "Chẳng hạn, trong một lớp học chúng ta thường thấy em A nhìn em B, em B nhìn em C, và em C nhìn thầy giáo. Nhưng trong họ nhà tinh tinh, chúng ta thấy khỉ A nhìn mẹ nó, khỉ B nhìn mẹ nó, khỉ C nhìn mẹ nó... "

Premack tranh luận rằng mặc dầu khả năng lồng diễn không hoàn toàn cần thiết cho ngôn ngữ - bởi vì chúng ta còn nói cả những câu đơn nghĩa - nhưng khả năng hiểu được những câu nói ẩn ý có thể là một trở ngại khiến cho khỉ không thể phát triển được tiếng nói.

"Khỉ không những không thể nói được, chúng còn không thể bắt chước đúng các hành động và không thể dạy lại - là những kỹ năng cần thiết cho ngôn ngữ", ông nói.

Premack tin rằng khả năng nắm vững các quy luật ẩn ngữ là chìa khóa cho sự linh động của loài người, cho phép con người tư duy trừu tượng, sử dụng phép ẩn dụ và những khái niệm bao hàm như thời gian.

B.H. (theo NewScientist