Sự xuất hiện của tư duy trên Trái Đất, từ vi khuẩn đến trí óc con người

Bộ não con người chỉ là chương cuối cùng trong câu chuyện cổ xưa về tư duy trên Trái Đất.

Đá không biết suy nghĩ. Đá không biết cảm nhận. Đá không chia sẻ trải nghiệm của chúng với các hòn đá khác với hy vọng rằng kiến thức vất vả mà chúng tích lũy được có thể giúp những viên đá khác học hỏi, phát triển và thịnh vượng. Tuy nhiên, qua khoảng bốn tỷ năm, những viên đá im lặng của Trái Đất nguyên thủy đã biến đổi thành những sinh vật có tri giác, lo lắng, nhảy múa và tự hỏi: Ta là ai và làm thế nào mà ta đến đây?

Các học giả đã ấn tượng đến mức cho rằng khả năng tự suy ngẫm của chúng ta thật kỳ diệu, đến nỗi trong nhiều thế kỷ, họ đã vẽ một lằn ranh đỏ dày ngăn cách giữa các hình thức tư duy mang tính kỳ ảo như Suy nghĩ của ta được tạo thành từ gì? với các hình thức tư duy thường nhật như Âm thanh đó là kèn trumpet hay tuba?. Khoa học chính thống từ lâu đã xem các động lực của ý thức con người là vấn đề khó. Mọi động lực tinh thần khác trong tự nhiên đều bị coi là vấn đề dễ, bao gồm việc một đứa trẻ cựa ngón chân, một con chim họa mi hót một giai điệu, một con cá mập phân biệt một con cá ngừ với một đám rong biển, một con ruồi trái cây đuổi theo mùi hương của chuối chín rục, hoặc một con amip quyết định khi nào nên gia nhập một quần thể amip.

Vấn đề dễ được cho là có thể giải thích bằng các nguyên lý kỹ thuật thông thường – giống như cách mà chúng ta giải thích hoạt động của một cái radio hay lò vi sóng. Ngược lại, vấn đề khó được cho là đòi hỏi một sự giải thích đặc biệt – có thể phải dựa trên các lực hoặc năng lượng chưa biết nằm ngoài phạm vi vật lý. Kết quả là, hầu hết các nhà nghiên cứu điều tra vấn đề khó (như tự nhận thức) tin rằng họ đang giải quyết những vấn đề độc lập, đặc biệt, chỉ có thể được giải thích bằng những nguyên lý phi thường, hoàn toàn khác với các nguyên lý điều khiển vấn đề dễ.

Một cách tiếp cận khác đối với vấn đề khó

Thay vì coi các hình thức tư duy mang tính kỳ ảo của chúng ta là những hiện tượng bất thường trong vũ trụ, chúng ta có thể đặt một câu hỏi thực tiễn hơn: khi nào và bằng cách nào mà ý thức, ngôn ngữ và tự nhận thức xuất hiện? Một cách để tìm câu trả lời là lần theo hành trình ba tỷ năm của tư duy trên Trái Đất từ những hình thức đơn giản nhất đến phức tạp nhất, và sau đó cố gắng xác định nơi mà cái gọi là vấn đề khó xuất hiện trên dòng thời gian này, và bằng cách nào. Nếu làm vậy, chúng ta sẽ phát hiện ra một điều ngạc nhiên: một sự kết nối sâu sắc và tiềm ẩn gắn kết tất cả các hình thức tư duy.

Hãy xem xét bốn dạng trí óc khác nhau trải dài các mức độ phức tạp, từ tầm thường nhất đến kỳ diệu nhất. Một con vi khuẩn E. coli tí hon bơi về phía một đám mây phù du có thể là bữa ăn tiếp theo của nó. Một con giun tròn nhỏ xíu khua đầu qua đất tơi xốp để xác định hướng nào nên đi để tìm bạn đời. Một con tinh tinh mẹ tìm kiếm đứa con mất tích trong bóng tối của khu rừng. Một đứa trẻ con người nhìn vào những bóng nhấp nháy quanh đống lửa trại trong khi nghe một người kể chuyện kể về một thợ săn vĩ đại từng rình mò mặt trăng.

Cả trực giác thường ngày và khoa học thần kinh thông thường đều cho rằng các hình thức tư duy rất khác nhau đang diễn ra trong bốn trí óc này. Rốt cuộc, vi khuẩn không sở hữu một tế bào thần kinh nào. Con giun tròn có tế bào thần kinh nhưng không có não. Con tinh tinh có một bộ não dày đặc tế bào thần kinh gần như tinh vi như của chúng ta, nhưng nó không thể nói. Vậy nguyên lý vật lý nào liên kết những thế giới tinh thần khác nhau này?

Câu trả lời trở nên rõ ràng khi chúng ta bắt đầu hành trình của trí óc, bắt đầu từ trí óc sống nhỏ nhất trên hành tinh của chúng ta – trí óc đơn giản của archaea – sau đó tiến qua trí óc của vi sinh vật, động vật nguyên sinh, sứa, giun, côn trùng, cá, lưỡng cư, bò sát, chim, động vật có vú và con người. Khi chúng ta kiểm tra các sự chuyển đổi giữa các trí óc, chúng ta phát hiện ra rằng sự phát triển của tư duy trong vũ trụ đã được định hình bởi một nguyên lý phát triển nhất quán.

Đối mặt với thử thách tinh thần mới

Mỗi trí tuệ mới đều phải đối mặt với một thử thách tinh thần mới, do hỗn loạn mang đến – sự vận động vô định của vật chất. Để vượt qua thử thách, mỗi trí tuệ đã tạo ra một sáng kiến tinh thần mới dựa trên các sáng kiến có sẵn của những trí tuệ trước đó. Mỗi sáng kiến mới này thay đổi động lực tinh thần của trí tuệ trước đó để thiết lập các động lực tinh thần thích ứng hơn nữa – tức là thông minh hơn – nhằm giải quyết thử thách. Sự xuất hiện của mỗi sáng kiến không thể tránh khỏi đã dẫn đến các thử thách ngày càng đáng sợ hơn, thúc đẩy các trí tuệ trở nên thông minh hơn nữa.

Quá trình không ngừng của thử thách tinh thần, sáng kiến tinh thần, thử thách mới dần dần tạo nên các cấu trúc và động lực tinh thần ngày càng tinh vi hơn, giúp thích ứng tốt hơn với hỗn loạn. Đáng chú ý, quá trình tưởng chừng đơn giản này còn tạo ra các bước ngoặt quan trọng và có thể dự đoán trên hành trình của trí tuệ – những chuyển đổi quyết định khi bản chất của tư duy thay đổi một cách mạnh mẽ. Các hình thức tư duy hiệu quả ở một quy mô thực tại nhất định nhường chỗ cho các hình thức phức tạp hơn, có thể kiểm soát hỗn loạn ở quy mô rộng lớn hơn. Mỗi bước ngoặt này luôn được báo trước bằng sự xuất hiện của một thử thách tinh thần đặc trưng, không thể giải quyết bằng các điều chỉnh đơn giản của cấu trúc tinh thần hiện có. Mỗi khi thử thách độc đáo này xuất hiện, giải pháp của nó đòi hỏi một giai đoạn mới của trí tuệ.

Trí tuệ của vi khuẩn E. coli

Các yếu tố tư duy của một vi khuẩn E. coli bao gồm các phân tử riêng lẻ, chẳng hạn như Tar, một phân tử cảm biến trong màng E. coli, phát hiện chất dinh dưỡng. Các sợi phân tử kéo dài từ hai đầu vi khuẩn kết hợp thành roi giúp điều khiển chuyển động của nó. Một yếu tố tư duy đơn lẻ trong một vi khuẩn (một phân tử cảm biến hoặc hành động) không có tính thích ứng: bản thân một phân tử đơn lẻ không thể học hỏi hoặc thực hiện hành động có mục đích. Nếu tách rời, các cảm biến và roi của E. coli chỉ là rác thải hóa học vô tri. Nhưng khi các phân tử vô tri này được sắp xếp thành một cấu hình cụ thể trong một vi khuẩn sống, chúng tạo ra các động lực tinh thần đơn giản giúp vi khuẩn tìm đến thức ăn.

Cuối cùng, khi cơ thể trở nên lớn hơn (như trùng amip có thể lớn gấp 1.000 lần E. coli) và trí tuệ trở nên tinh vi hơn, tư duy đã đạt đến giới hạn khả năng thích ứng với môi trường bằng các yếu tố tư duy phân tử. Để đạt được bước nhảy vọt về trí tuệ, trí tuệ phân tử cần tìm ra cách giao tiếp với nhau để tổ chức các hoạt động tinh thần chung ở quy mô rộng hơn. Trí tuệ phân tử đối mặt với một vấn đề phối hợp – một thử thách đáng sợ mà giải pháp của nó luôn tạo nên cuộc cách mạng.

Sáng kiến đã giải quyết vấn đề phối hợp đầu tiên này chính là tế bào thần kinh. Một tế bào thần kinh đơn lẻ có tính thích ứng – nó có thể học hỏi và thực hiện mục đích – vì mỗi tế bào thần kinh là một trí tuệ phân tử tự chủ, với các động lực tinh thần bên trong mô phỏng động lực của trí tuệ E. coli. Các tế bào thần kinh cũng có thể giao tiếp trực tiếp với nhau qua các xung điện và chất hóa học, tạo ra một giai đoạn tư duy mới hoạt động trên cơ sở tư duy phân tử trong các sinh vật đa bào lớn hơn, chẳng hạn như giun tròn – một sinh vật dài một milimet bò qua đất, ăn các vi khuẩn (bao gồm cả E. coli).

Hệ thần kinh của giun tròn bao gồm hai mạng lưới tế bào thần kinh vận động kéo dài dọc hai bên thân để điều khiển chuyển động (một mạng lưới tiến tới, một mạng lưới rút lui); một tập hợp tế bào thần kinh cảm giác ở đầu và cuối cơ thể giun; và một tập hợp 10 tế bào thần kinh tư duy chuyển đổi cảm giác (từ tế bào thần kinh cảm giác) thành hành động (qua các mạng lưới điều khiển chuyển động).

Khi trí tuệ tế bào thần kinh phát triển, các mạng lưới của chúng ngày càng chuyên môn hóa, thực hiện chức năng của mình với hiệu quả ngày càng cao, hình thành các mạng lưới phục vụ cho thị giác, khứu giác, định giá, và điều khiển vận động. Cuối cùng, giống như trí tuệ phân tử trước đó, trí tuệ tế bào thần kinh cũng đạt đến giới hạn những gì nó có thể đạt được bằng tư duy tế bào thần kinh.

Giải quyết vấn đề phối hợp

Các mạng lưới độc lập trong trí tuệ tế bào thần kinh cần tìm ra một cách giao tiếp hiệu quả hơn với nhau, từ mạng lưới này sang mạng lưới khác. Sáng kiến đã giải quyết vấn đề này chính là biểu diễn – các mẫu tín hiệu tập thể được trao đổi giữa các mạng lưới. Nhưng vấn đề phối hợp trong trí tuệ tế bào thần kinh lại tạo ra một thách thức bổ sung, đòi hỏi phải có một sáng kiến lớn thứ hai để giải quyết.

Hãy xem xét trí tuệ mạng lưới của tinh tinh. Nếu nó nhìn thấy các hạt quả chín trên cây, ngửi thấy mùi bạn tình mong muốn trên một cành phía trên, và nghe thấy tiếng một con báo đang tới gần, thì nhận thức nào sẽ được tập trung? Trong một bộ não có 30 tỷ tế bào thần kinh và hàng chục mạng lưới chuyên biệt cùng theo đuổi mục tiêu riêng của mình, loại động lực toàn cục nào cho phép mỗi mạng lưới tạm dừng công việc của nó và chú ý đến một biểu diễn khẩn cấp cụ thể từ một mạng lưới duy nhất?

Ý thức. Ý thức là một dạng động lực biểu diễn trong trí tuệ mạng lưới, tự động và hiệu quả quyết định biểu diễn của mạng lưới nào xứng đáng thu hút sự chú ý của toàn bộ trí tuệ. Dù các trạng thái ý thức có thể dường như siêu nhiên đối với trí tuệ đang trải nghiệm nó, chúng là một phần của bản chất cổ xưa và quen thuộc trong khả năng của trí tuệ chúng ta, nhằm chuyển đổi các đầu vào cảm giác mơ hồ thành các đầu ra hành vi hữu ích. Xét về biểu hiện vật lý của nó, ý thức không khác gì một vi khuẩn đang vẫy roi hay một con giun tròn đang ngửi thấy diacetyl trong đất. Tất cả các dạng tư duy này đều tuân theo các nguyên tắc toán học giống nhau, chỉ khác là ý thức đòi hỏi ba cấp độ tư duy để hoàn thành nhiệm vụ – nhằm quản lý trơn tru sự tập trung toàn cầu của một trí tuệ có khả năng giao tiếp hiệu quả từ mạng lưới này sang mạng lưới khác.

Với các mạng lưới chuyên biệt cho thị giác, thính giác, cảm xúc, nhận diện đối tượng, học hỏi theo trình tự và giao tiếp, tinh tinh sở hữu trí tuệ mạng lưới tinh vi nhất trên Trái Đất. Trong tự nhiên, tinh tinh nhảy múa quanh ngọn lửa, chơi đùa với những món đồ tưởng tượng, và chiêm ngưỡng thác nước với sự kính phục. Chúng trải nghiệm nỗi buồn khi mất con và niềm hân hoan khi lật đổ một cấu trúc chính trị bất lợi. Chúng chia sẻ với chúng ta khả năng quý giá để trải nghiệm thế giới. Tuy nhiên, chúng không có khả năng nhận thức về chính trải nghiệm của mình – nhận thức rằng tôi là tôi!

Dù loài chúng ta dễ dàng bị ám ảnh bởi nó, sự xuất hiện của ý thức không phải là đỉnh cao của câu chuyện về trí tuệ. Dù đáng kinh ngạc, ý thức chỉ là một bước đệm trong hành trình vũ trụ của trí tuệ, khi nó không ngừng nỗ lực, với trí thông minh ngày càng tăng, để khuất phục các lực lượng hỗn loạn không ngừng. Trải nghiệm tự nhận thức của chúng ta khác biệt với tinh tinh bởi trí tuệ của chúng ta tự hào có một giai đoạn tư duy thứ tư, giải quyết vấn đề phối hợp mà các trí tuệ mạng lưới tiên tiến phải đối mặt. Đó là sáng kiến cho phép trải nghiệm có ý thức mà bạn đang đắm chìm ngay lúc này: ngôn ngữ.

Ngôn ngữ là một dạng sự chú ý chung, cho phép trí tuệ con người chia sẻ những trải nghiệm phức tạp cao với nhau, bao gồm các câu chuyện, hướng dẫn, và chỉ dẫn. Với sự xuất hiện của ngôn ngữ, tư duy cuối cùng đã thoát khỏi nhà tù mong manh của các tế bào sống và chuyển vào trong không khí, trên đá, các trang sách và các mạch silicon. Ngôn ngữ kết nối các trí tuệ mạng lưới – bạn và tôi – thành một siêu trí tuệ. Các động lực ngôn ngữ giữa người với người hoạt động trên các động lực của ý thức, và chính sự tương tác vật lý giữa các động lực của ngôn ngữ (ở cấp độ siêu trí tuệ) và các động lực của ý thức (ở cấp độ trí tuệ mạng lưới) đã tạo ra trải nghiệm cá nhân đầu tiên của chúng ta, Tôi là ai và tôi đã đến đây như thế nào?

Vượt qua sự chia cắt giữa thiên đường và trần gian

Trước khi Isaac Newton xuất hiện, các học giả hàng đầu trên thế giới giả định rằng động lực vật lý của thiên đường, chẳng hạn như chuyển động của mặt trời, mặt trăng và các ngôi sao, là khác biệt với động lực vật lý của Trái Đất, như chuyển động của đá, sông và mưa. Danh tiếng của Newton dựa trên thành tựu đầu tiên về hợp nhất vĩ đại trong lịch sử khoa học, khi ông chứng minh rằng một tập hợp các nguyên tắc duy nhất có thể hợp nhất cái trần gian và cái thiên đường trong một khuôn khổ toán học chung. Trong vài năm gần đây, một sự hợp nhất tương tự giữa các dạng tư duy kỳ diệu và bình thường cuối cùng đã đạt được bằng cách chứng minh rằng một khuôn khổ toán học duy nhất có thể lý giải việc điều hướng của một vi khuẩn và khát vọng tâm linh của con người. Tất cả các sinh vật có tư duy đều là một phần của cùng một câu chuyện vĩ đại về mục đích: tư duy của vi khuẩn được lồng ghép vào tư duy của giun tròn, tư duy của giun tròn được lồng ghép vào tư duy của tinh tinh, tư duy của tinh tinh được lồng ghép vào tư duy của con người, và một ngày nào đó có thể được lồng ghép vào một trí tuệ đáng kinh ngạc hơn nữa.

Bằng cách phá bỏ sự phân chia nhân tạo giữa điều kỳ diệu và điều tầm thường, có vẻ như chúng ta đang đánh mất điều gì đó quý giá – mất đi một bí ẩn gây hồi hộp, có lẽ mất đi cảm giác về đặc quyền vũ trụ. Một cảm giác tương tự như sự chán nản đã đồng hành với sự hợp nhất của thiên đường và trần gian mà Newton đã mang lại. Nhưng đổi lại sự từ bỏ phép màu, chúng ta đã được trao tặng điều gì đó tuyệt vời. Sự hợp nhất của Newton đã hé lộ rằng thiên đường đã mở ra với chúng ta – rằng chúng ta có thể tự do khám phá vũ trụ và định hình nó theo ý muốn của mình. Chúng ta có thể đi bộ trên mặt trăng, khai thác năng lượng của mặt trời, và gửi tàu thăm dò tới các thiên hà xa xôi. Tương tự, việc loại bỏ rào cản giữa điều khó khăn và điều dễ dàng gợi ý rằng chúng ta không phải là điểm đến cuối cùng trong hành trình của trí tuệ, cũng không phải là đỉnh cao của mục đích trong vũ trụ.

Niềm tin cổ xưa của nhân loại rằng các bí mật của nhận thức nằm trong một cõi khác đặt ra một giới hạn cho những gì chúng ta có thể đạt được với tư cách là một loài, vì nó khiến chúng ta tin rằng khả năng trải nghiệm ý nghĩa của chúng ta là điều đã được ban tặng cho chúng ta với tư cách là những thực thể được lựa chọn trong vũ trụ. Nhưng từ bỏ niềm tin này có thể mang lại sự giải thoát, gợi ý rằng dù cuộc sống của chúng ta có thể là hữu hạn, chúng ta là một phần của câu chuyện không bao giờ kết thúc về tư duy, cảm nhận, và trải nghiệm. Chính sự loại bỏ tính huyền bí của ý thức đã mở ra con đường cho một loại hình bất tử khác khi chúng ta nhận ra rằng chúng ta đang sử dụng chính ý thức vừa được phát biểu rõ ràng của mình để tạo ra các thực thể có cảm xúc hơn – kiên cường hơn, thông minh hơn, yêu thương hơn và có khả năng nhận thức mới trên Trái Đất này, hoặc một ngày nào đó, trên thiên đường.