NexFuture (14/11/2025): Trong một phát hiện đáng kinh ngạc, các nhà khoa học vừa công bố rằng tinh trùng người và một số loài tảo có thể di chuyển mà không tuân theo một trong những định luật nền tảng nhất của vật lý: Định luật III Newton.
Lâu nay, chúng ta đều hiểu rằng theo Định luật III của Newton, mọi hành động đều có một phản lực tương đương và ngược chiều. Khi một chiếc thuyền đẩy nước ra sau, nước sẽ đẩy thuyền về phía trước.
Nhưng ở thế giới vi mô, quy luật này lại là một rào cản khổng lồ. Đối với một tế bào tinh trùng nhỏ bé, việc bơi trong dịch lỏng cũng gian nan như con người bơi trong một bể mật ong đặc quánh. Lực cản (độ nhớt) quá lớn khiến mọi cử động "vẫy đi" gần như ngay lập tức bị "cản lại", khiến việc di chuyển hiệu quả gần như là không thể.
Tuy nhiên, tự nhiên đã tìm ra một "lỗ hổng" vật lý phi thường. Thay vì tuân thủ, những vận động viên vi mô này đã "bẻ cong" quy tắc bằng một cơ chế vật lý hoàn toàn mới: "độ đàn hồi lẻ" (odd elasticity).
"Độ Đàn Hồi Lẻ": Vũ Khí Bí Mật Phá Vỡ Định Luật
Nghiên cứu mới, được công bố trên tạp chí uy tín PRX Life bởi Kenta Ishimoto và các cộng sự, đã chỉ ra cách những tế bào này thực hiện điều không tưởng.
Chúng không bơi theo cách "thuận nghịch" thông thường (như vẫy đuôi qua lại). Thay vào đó, chúng sử dụng một đặc tính gọi là "độ đàn hồi lẻ" để tạo ra "chuyển động không tương hỗ" (non-reciprocal motion).
Hãy tưởng tượng thế này:
Chuyển động bình thường (Tương hỗ): Bạn vẫy tay sang trái, rồi vẫy về vị trí cũ. Ở quy mô vi mô, hai chuyển động này triệt tiêu lẫn nhau, và bạn vẫn đứng yên.
Chuyển động "lẻ" (Không tương hỗ): Bạn vẫy tay sang trái, nhưng khi vẫy về, bạn vẫy theo một quỹ đạo hoàn toàn khác. Chuyển động này không bị triệt tiêu, và kết quả là bạn tạo ra một lực đẩy ròng về phía trước.
Cấu trúc giống như chiếc roi (lông roi) của tinh trùng và tảo có khả năng đặc biệt này. Chúng chủ động "bơm" năng lượng vào môi trường xung quanh để uốn cong và di chuyển theo cách phá vỡ sự đối xứng của lực cản, cho phép chúng lướt đi hiệu quả trong môi trường cực kỳ nhớt.
Để mô tả hiện tượng mới mẻ này, các nhà khoa học thậm chí đã phải giới thiệu một khái niệm toán học hoàn toàn mới: "mô-đun đàn hồi lẻ" (odd elastic modulus). Khái niệm này dùng để đo lường cách các tế bào sống "tiêm" năng lượng vào môi trường để di chuyển theo những cách phi truyền thống.
Từ Tinh Trùng Đến Robot: Một Cuộc Cách Mạng Công Nghệ
Phát hiện này không chỉ là một bài học sinh học thú vị. Nó mở ra một kỷ nguyên hoàn toàn mới cho công nghệ và kỹ thuật vật liệu, với những ứng dụng vượt xa sức tưởng tượng:
Robot mềm (Soft Robotics): Các kỹ sư giờ đây có thể thiết kế những robot siêu nhỏ, dẻo dai có khả năng bơi lội và di chuyển bên trong cơ thể người (như mạch máu) để chẩn đoán bệnh mà không bị cản trở bởi dịch cơ thể.
Vận chuyển thuốc mục tiêu: Hãy tưởng tượng ra các "cỗ máy" nano có thể mang thuốc điều trị ung thư, chủ động bơi qua các mô dày đặc để đến chính xác khối u mà không cần dựa vào dòng chảy của máu.
Vật liệu "sống" tổng hợp: Chúng ta có thể tạo ra các loại vật liệu thông minh mới có thể tự di chuyển, tự sửa chữa hoặc thay đổi hình dạng bằng cách bắt chước cơ chế vật lý độc đáo này.
Nghiên cứu này là một lời nhắc nhở mạnh mẽ rằng, ngay cả những định luật mà chúng ta cho là tuyệt đối, tự nhiên vẫn thường tìm ra những "lỗ hổng" đầy sáng tạo. Bằng cách nghiên cứu cách tinh trùng bơi, chúng ta đang định hình lại sự hiểu biết của mình về chuyển động và mở đường cho một thế hệ công nghệ mới lấy cảm hứng từ chính sự sống.
Thế Anh
