"Mổ xẻ" những con quái vật màn bạc: Khủng long bạo chúa và King Kong
| 26/10/2011 05:00 PM
Có bao giờ bạn tự hỏi mình: Sẽ ra sao nếu 1 con... khủng long bạo chúa được thả vào giữa lòng Hà Nội?
Trong suốt lịch sử gần 100 năm của nghệ thuật thứ 7, chủ đề về kích cỡ dường như là 1 mảng đề tài được rất nhiều nhà làm phim say mê khắc họa. Kịch bản chung của các bộ phim kiểu này là phóng to một con vật nào đó (khỉ, thằn lằn, cá sấu, ruồi muỗi, sâu bọ chuột kiến...) hoặc thu nhỏ con người lại rồi quan sát câu chuyện loài người chống lại quái vật khổng lồ hoặc những người tí hon tìm cách thoát ra khỏi tình trạng bị thu nhỏ.
Có lẽ ít nhất 1 lần các bạn sẽ tự hỏi liệu những con quái vật trên màn bạc như King Kong, người khổng lồ Nhật Bản, Godzilla liệu có thể tồn tại ngoài đời thực hay không? Với tư cách là 1 người được học và làm việc rất nhiều với vật lý và các nguyên tắc về cấu trúc, tôi luôn tự đặt ra cho mình câu hỏi "Liệu 1 con quái vật như thế kia có thể sống, đi lại, nhảy nhót ở ngoài đời thực hay không?" Trong bài viết này chúng ta dùng khoa học để giải thích về thực hư những con quái vật phía sau màn bạc. Trước hết chúng ta hãy đi từ lớn đến nhỏ.
Tỷ lệ cơ thể và bài toán quái vật khổng lồ
Một kịch bản phổ biến giải thích cho sự ra đời của các quái vật khổng lồ từ các nhà làm phim Hollywood gói gọn trong 2 chữ: Phóng xạ. 1 đán kiến nhiễm xạ trở thành khổng lồ, Godzilla là loài thằn lằn bị phóng xạ làm biến đổi gene... Sự thực là tác dụng làm biến đổi gene của phóng xạ gây ra kích thước to lớn bất thường ở các loài vật được ghi nhận khá chi tiết trong khoa học: Ở nơi xảy ra thảm họa hạt nhân Chernobyl, người ta tìm thấy những con giun đất dài hàng mét, lớn gấp 10 lần kích thước trung bình của loài này ở các nơi khác. Tuy nhiên liệu King Kong, 1 chú khỉ Gorilla cao khoảng 8 mét, gấp 7 lần kích thước bình thường của 1 con Gorilla có thể tồn tại trong đời thực được hay không?
Những con giun dài cả mét không phải chuyện hiếm gặp ở Chernobyl.
Câu trả lời là không. Các nhà làm phim Hollywood thường khắc họa King Kong leo trèo thoăn thoắt, nhảy chuyền qua những vách núi hàng vài chục mét giống như những con khỉ thông thường. Và đây chính là vấn đề: King Kong quá nhanh nhẹn so với 1 con vật có kích thước của nó.
Trong vật lý có 1 nguyên tắc cơ bản khá thú vị: 1 vật thể trong không gian được thể hiện bằng 3 chiều: cao, dài, sâu. Lấy bất kỳ 1 vật thể nào chẳng hạn như 1 hình trụ, 1 hình lập phương hay 1 con khỉ và tăng mỗi chiều lên n lần bạn sẽ được 1 vật thể mới về tương quan to gấp n lần vật thể cũ. Tuy nhiên ở đây lại nảy sinh 1 vấn đề: Trọng lượng của 1 vật thể tỉ lệ thuận với thể tích của nó và khi nhân 1 hình khối lên n lần thể tích của nó sẽ tăng n * n * n = n^3 lần. Nói như vậy có nghĩa là nếu 1 con Gorrila cao 1 mét nặng 100kg, thì KingKong cao gấp 8 lần (8m) sẽ có trọng lượng gấp 8 * 8 * 8 = 512 lần tương đương với 51,2 tấn.
Khi 1 khối lập phương "to" gấp 3 , trọng lượng của nó sẽ tăng 3*3*3=27 lần trong khi diện tích mặt cắt ngang chỉ tăng có 3*3=9 lần. 1 con khỉ cũng vậy.
Đồng thời, chân và tay của King Kong sẽ cũng sẽ to lên theo cơ thể. Và khả năng chịu lực của 1 chân sẽ tỉ lệ thuận với diện tích mặt cắt ngang qua cái chân đó. Điều ấy có nghĩa là khi chiều cao tăng lên 8 lần, diện tích mặt cắt ngang qua tay hoặc chân của King Kong sẽ tăng lên 8 * 8= 64 lần. Trọng lượng tăng 512 lần nhưng tay chân lại chỉ "bền" hơn có 64 lần. Điều này khiến 1 con khỉ với kích thước của Kong sẽ khó lòng cất bước đi chứ đừng nói tới chuyện nhảy nhót. Mỗi bước đi, dù là nhẹ nhất của Kong cũng sẽ ẩn chứa nguy cơ... gãy chân. Đây là nói với giả thuyết rằng King Kong cũng là 1 con vật "bằng xương bằng thịt" chứ không phải là 1 con vật có bộ xương... titan. Có lẽ điều này giải thích vì sao King Kong luôn tỏ ra bực bội, cau có như vậy: Mỗi bước đi bình thường đều khiến xương chân của con vật bị dồn nén tới gần giới hạn bền và chắc chắn là sẽ gây ra rất nhiều đau đớn.
Trông "hoành tráng" như thế nhưng chỉ cần 1 bước chân bình thường cũng có thể khiến KingKong... bó bột cả đời.
Việc có sự "vênh" nhau giữa kích thước với trọng lượng dẫn tới 1 xu thế tương đối phổ biến trong thế giới động vật: Khi chiều cao cơ thể tăng gấp 2 lần thì kích thước chi sẽ phải tăng nhiều hơn 2 lần để đảm bảo khả năng di động, chạy nhảy của con vật. Hãy nhìn vào ví dụ về 1 chú hổ và 1 con mèo để thấy rõ điều này. Trong khi 1 con hổ Đông Á trưởng thành chỉ cao hơn 1 con mèo mướp 6-8 lần khi đứng thẳng thì xương cẳng chân của hổ lại lớn hơn mèo tới 12 lần. Điều này giúp con hổ có thể đi lại chạy nhảy dễ dàng như 1 chú mèo. King Kong là 1 "phiên bản" cỡ lớn của Gorilla nhưng có tương quan kích thước chân và cơ thể hoàn toàn "đồng dạng" với 1 con Gorilla bình thường.
Chỉ cao hơn mèo có 6-8 lần nhưng xương chân của 1 con hổ có diện tích mặt cắt gấp từ 10-12 lần xương mèo.
Đến đây chúng ta đã thấy rõ vấn đề. Trong sinh học mọi chuyện không chỉ đơn giản là tăng kích thước của 1 con vật lên như khi phóng to 1 bức ảnh trên... máy tính. Kích thước và tỷ lệ cơ thể có nhiều ảnh hưởng tới đặc tính, tập quán sinh hoạt cũng như cách mà 1 con vật tồn tại. Tỷ lệ cơ thể quan trọng đối với 1 sinh vật tới mức trong sinh học, người ta dành riêng ra 1 ngành chuyên nghiên cứu về việc 1 loài vật có thể đạt được kích thước tối đa là bao nhiêu mà vẫn đảm bảo các hoạt động sống thông thường gọi là môn "tỷ lệ học".
Hình ảnh minh họa việc khi chiều dài tăng 3 lần thì diện tích mặt cắt ngang cần tăng 27 lần để đảm bảo con vật đi lại được bình thường.
Một ví dụ điển hình trong thế giới động vật minh họa cho vấn đề tỉ lệ cơ thể là chuyện 1 con voi. Mỗi lần vào sở thú, bạn sẽ thấy các chú voi được nhốt trong chuồng với hàng rào bao quanh trông rất mỏng manh. Có lúc nào bạn nghĩ rằng nếu muốn, chú voi đó có thể dễ dàng dùng vòi cuốn vào và nhổ phăng cả hàng rào đó ra? Sự thực thì hàng rào bao quanh chuồng voi là phương án phòng hờ để ngăn cản khách tham quan... nhảy vào chuồng voi. Thứ ngăn cản chú voi trong chuồng không xổng ra ngoài chính là cái hào khô bao quanh chuồng.
Hàng rào là để bảo vệ voi khỏi... khách thăm quan chứ không phải ngược lại.
Hầu hết các chuồng voi đều có 1 cái hào được đào sâu khoảng gần 2m và không đổ nước. Với trọng lượng của 1 con voi, chỉ 1 cú ngã từ độ cao 1 mét rưỡi đủ sức bẻ vụn hết tất cả các xương ống chân của nó. Con voi biết điều đó rất rõ và nó sẽ nằm ngoan ngoãn trong chuồng.
Một kết luận chung, luôn đúng đó là con vật càng nhỏ thì sẽ càng nhanh nhẹn. Hãy so sánh độ linh hoạt của 1 chú chuột nhắt với 1 con voi ta sẽ thấy rõ điều này. Và chính hệ quả này lại khiến vấn đề tỷ lệ sinh học ảnh hưởng tới 1 mặt khác của thế giới động vật: Kích thước của các loài ăn thịt. Gấu trắng bắc cực là loài thú săn mồi lớn nhất trên cạn, và với trọng lượng 700kg, chắc chắn đó sẽ là nỗi kinh hoàng cho bất kỳ nhà thám hiểm xấu số nào chạm trán 1 chú gấu bắc cực giữa vùng băng giá. Tuy nhiên nếu so sánh gấu trắng bắc cực với loài thú ăn cỏ trên cạn lớn nhất là voi châu Phi với trọng lượng khoảng 4 tấn gấu bắc cực có vẻ khá "mi nhon". 1 ví dụ nữa là các loài săn mồi đáng sợ nhất như sư tử, hổ, báo đều có kích thước khiêm tốn so với tê giác hay hươu cao cổ.
Gấu bắc cực, loài thú ăn thịt lớn nhất hành tinh con trưởng thành chỉ nặng tối đa 700kg.
Vậy điều gì đã giới hạn kích thước của các loài thú săn mồi? Để có thể là 1 loài săn mồi, yếu tố quyết định là phải nhanh, dẻo dai, linh hoạt. Và cách duy nhất để có được 1 cơ thể nhanh nhẹn đó là... giữ gìn vóc dáng. Nếu 1 con báo có kích thước của 1 chú voi, chạy bộ với tốc độ 40km/h thì coi như cầm chắc nó sẽ chết đói trên thảo nguyên trong khi cả đàn linh dương tung tăng xung quanh. Chọn lọc tự nhiên đã "đẽo gọt" và giới hạn khiến các loài săn mồi không thể vượt quá một kích thước nhất định, khi 1 loài thú vượt qua kích cỡ của 1 con gấu bắc cực, nó sẽ chỉ có duy nhất 1 lựa chọn để sống sót: tìm ăn ở những nguồn thực phẩm "nhàn hạ" hơn và không cần đuổi bắt. Điều này giải thích vì sao ác loài thú to lớn nhất luôn là những con vật... ăn chay.
So với các loài săn mồi cùng họ như sư tử, hổ. Báo đốm có kích thước cơ thể nhỏ nhất nhưng lại có tốc độ cao nhất.
Quay trở lại trường hợp của King Kong, trong bản King Kong 2005 của Peter Jackson, chú khỉ khổng lồ không phải là đại diện duy nhất của "phe" quái vật xuất hiện trên màn bạc. Bên cạnh nó là một đàn khủng long T-Rex và hết 1/3 bộ phim là những cảnh đánh đấm giữa King Kong và đàn T-Rex hung dữ. Có một phân đoạn chúng ta thấy những con khủng long T-Rex ngã xuống từ vách núi cao hàng chục mét sau đó bật dậy tiếp tục... đấm đá với King Kong. Hãy tưởng tượng khi 1 chú voi có thể gãy chân chỉ sau cú rơi chừng 2 mét, việc 1 con T-Rex hay King Kong có thể chịu được những cú ngã hàng chục mét phi lý đến độ nào.
Trong tình huống này các nhà làm film Hollywood áp dụng nguyên lý tăng tất cả các yếu tố liên quan đến con quái vật khổng lồ theo mức tuyến tính: To hơn 8 lần thì sẽ nhảy xa hơn 8 lần, chịu được cú rơi từ độ cao gấp 8 lần. Tuy nhiên sự thực hoàn toàn ngược lại: Càng to lớn thì ngã càng đau.
Hãy khoan bàn đến chuyện phi lý của việc 1 con khủng long bạo chúa tồn tại giữa thời đại mà chúng ta đang sống, hãy cùng mổ xẻ vấn đề: Liệu 1 con T-Rex có thực sự đáng sợ như trên phim ảnh?
Với trọng lượng dao động từ 5-9 tấn, cao tới 5 mét, và bộ hàm khủng khiếp có lực cắn lên tới 1,5 tấn, đủ sức cắn đứt đôi cả 1 chiếc xe ô tô 4 chỗ ngồi, Tyrannosaurus rex hay T-Rex là quái vật thời tiền sử thường được các nhà làm phim "nhập khẩu" về thời hiện đại nhất. 3 phần Công viên kỷ Jura và rồi sau đó là King Kong đều khắc họa T-Rex là 1 loài quái vật săn mồi hung dữ và nhanh nhẹn, đuổi theo con mồi với tốc độ của... xe đua công thức 1. Tuy nhiên sự nhanh nhẹn của T-Rex là điều không tưởng với 1 con vật có kích thước như vậy.
Bộ hàm khủng khiếp của T-Rex là nguồn cảm hứng cho những đồn đoán về khả năng săn mồi của loài này.
Nếu để ý kĩ bạn sẽ thấy cấu tạo cơ thể của T-Rex khác rất xa so với các sinh vật hiện đại: Chiếc đuôi lớn và cái đầu khổng lồ khiến phần lớn trọng lượng cơ thể của T-Rex bị phân phối ra xa trọng tâm của con vật. Điều này khiến mỗi lần xoay trở, T-Rex phải hãm 1 mô men quay rất lớn.
Đuôi dài, đầu to khiến T-Rex xoay xỏa rất chậm chạp.
Lấy 1 ví dụ thế này để bạn đọc dễ hình dung: Bạn hãy thử ôm ngang 1 tấm ván thật nặng và sau đó liên tục xoay người sang trái, sang phải. Chắc chắn sẽ rất khó khăn. Đó cũng chính là điều xảy ra với T-Rex. Theo 1 vài nghiên cứu, T-Rex phải mất tới 3 giây để quay cơ thể được 45 độ trong khi con người có thể làm điều này chỉ trong 1/3 giây.
Thử xoay người sang trái, sang phải liên tục xem sao?
Việc xoay trở chậm chạp sẽ khiến T-Rex không thể đuổi bắt 1 cách hiệu quả các con mồi nhỏ và nhanh nhẹn. Lời khuyên khi bạn phải đối mặt 1 con T-Rex? Đừng đua tốc độ với nó trên đường thẳng mà hãy chạy thành vòng tròn xung quanh con quái vật, chỉ sau 4,5 vòng con T-Rex sẽ nản chí mà bỏ cuộc hoặc nếu bạn may mắn nó sẽ... tự vướng chân mà ngã. Với trọng lượng và chiều cao của T-Rex, 1 cú ngã đủ mạnh có thể sẽ khiến nó lập tức "đo ván" và bạn thì tự cứu được cái mạng của mình mà không tốn quá nhiều đạn dược. Bộ hàm và kích thước cơ thể của T-Rex giờ đây được các nhà cổ sinh vật học xem như 1 sự kết hợp hoàn hảo của sinh vật... ăn xác thối chứ không phải là 1 loài vật săn mồi. Xin lỗi nếu tôi làm bạn thất vọng.
Tóm lại, nếu như ai đó vô tình để xổng 1 chú T-Rex, Godzilla hay King Kong vào giữa... thủ đô Hà Nội, bạn đọc có thể hoàn toàn yên tâm rằng mọi chuyện sẽ không diễn ra giống như trong phim. King Kong có lẽ sẽ... ngồi lì 1 chỗ đợi nhân viên vườn Bách Thảo "hốt" về dưỡng già, còn việc đầu tiên mà 1 con khủng long bạo chúa sẽ làm khi "cập cảng Hà Nội" là tìm ra bãi rác Kiêu Kị, Nam Sơn vì bị mùi rác đánh thức tập quán của 1 loài sinh vật chuyên ăn xác thối.
Và đó là câu chuyện về những con quái vật khổng lồ. Ở phần sau của bài viết chúng ta sẽ tìm hiểu về 1 hình tượng khác, cũng khá phổ biến trong phim ảnh Hollywood: người tí hon.
(Còn tiếp)