Năm 1974, bức thông điệp Arecibo nén trọn nền văn minh vào 1.679 ký tự nhị phân gửi vào vũ trụ

Chiều ngày 16 tháng 11 năm 1974 giữa thung lũng nhiệt đới Puerto Rico, một tiếng ngân nga kỳ lạ bất ngờ rền vang từ hệ thống loa của Đài quan sát Arecibo. Buổi lễ khánh thành đợt nâng cấp lớn của kính viễn vọng bỗng chốc lắng xuống khi Giám đốc đài thiên văn Frank Drake kích hoạt cỗ máy phát radar công suất 450 kW. Một luồng sóng vô tuyến điều tần ở tần số 2.380 MHz, dịch chuyển trong dải hẹp 10 Hz, bắt đầu xé toạc bầu khí quyển hướng thẳng vào không gian sâu. [1][3][8]

Đợt nâng cấp đĩa ăng-ten khổng lồ 1.000 foot lẽ ra chỉ khép lại bằng những nghi thức kỹ thuật thông thường. Nhưng thay vì để luồng bức xạ vô hình âm thầm lướt đi, ban tổ chức đã chuyển đổi trực tiếp tín hiệu vô tuyến thành âm thanh phát qua loa để mọi người cảm nhận được uy lực của máy phát mới lắp đặt. Tiếng ngân vang lan khắp thung lũng khiến nhiều quan khách tự phát đứng dậy, bước ra khỏi lều bạt và ngửa mặt ngước nhìn lên vòm đĩa đồ sộ. Giáo sư thiên văn Donald Campbell nhận định sự kiện thực chất mang tính biểu tượng, một màn trình diễn công nghệ nhằm thu hút sự chú ý vào công suất phát radar khổng lồ và chứng minh loài người đã đủ năng lực kỹ thuật vươn tới các vì sao. [3]

Toàn bộ thời gian phát sóng kéo dài chưa đầy ba phút, mang theo những thông tin rất cơ bản về nhân loại. Trong khoảnh khắc ngắn ngủi ấy, đúng 1.679 ký tự nhị phân đã rời Trái Đất để bắt đầu chuyến du hành xuyên qua bóng tối vũ trụ. Nhưng tại sao lại là con số 1.679 lẻ loi thoạt nhìn đầy ngẫu nhiên, mà không phải một dung lượng tròn trĩnh nào khác? [3][1]

Chiếc chìa khóa của con số bán nguyên tố

Để biến màn trình diễn kỹ thuật thành một thông điệp có ý nghĩa, Frank Drake đã cùng các đồng nghiệp tại Đại học Cornell và Đài quan sát Arecibo gồm James C. G. Walker, Linda M. French, Richard Isaacman cùng sự đóng góp của Carl Sagan bắt tay thiết kế nội dung. Dù mục đích chính của lần phát sóng này là biểu diễn thành tựu công nghệ của con người hơn là một nỗ lực thực sự nhằm bắt đầu cuộc trò chuyện với nền văn minh khác, nhóm nghiên cứu vẫn phải giải quyết một trở ngại lớn: người nhận hoàn toàn xa lạ với mọi ngôn ngữ và chữ viết của loài người. [1]

Điểm tựa duy nhất của nhóm là ngôn ngữ chung của tự nhiên. Các nhà khoa học Cornell giả định rằng nếu một nền văn minh công nghệ đủ năng lực thu nhận tín hiệu từ không gian sâu, họ bắt buộc phải sở hữu hiểu biết phổ quát về toán học và khoa học. Ông và các cộng sự quyết định nén toàn bộ thông điệp vào đúng 1.679 ký tự nhị phân, tương đương khoảng 210 byte dữ liệu. Con số 1.679 được lựa chọn vì nó là một số bán nguyên tố, chỉ có thể tạo thành từ tích của hai số nguyên tố duy nhất là 73 và 23. [1][5]

Nhóm thiết kế tin rằng bất kỳ người nhận nào cũng có thể dễ dàng suy đoán ra tính chất nguyên tố của 73 và 23 để tái lập ma trận hình ảnh. Với một dãy 1.679 bit, họ chỉ có thể thử sắp đặt thành hai dạng hình chữ nhật: 73 hàng nhân 23 cột hoặc ngược lại là 23 hàng nhân 73 cột. Nếu xếp theo chiều ngang 23 hàng và 73 cột, kết quả thu được sẽ là một mớ ký tự hỗn độn không thể nhận diện được. Nhưng khi xếp thành 73 hàng và 23 cột, đồng thời chuyển bit 1 thành ký tự nét vẽ và bit 0 thành khoảng trống, dãy dữ liệu sẽ ngay lập tức hiện rõ thành một bức tranh biểu tượng rộng 23 ký tự và dài 73 ký tự. [1][8][3]

Để phóng bức họa này vào vũ trụ, hệ thống phát đi các bit 0 và 1 bằng phương pháp dịch tần với tốc độ 10 bit mỗi giây. Độ dịch tần số nhấp nhô lên xuống khoảng 10 Hz, tương tự phương pháp các modem máy tính sử dụng để truyền mã nhị phân qua đường dây điện thoại. Việc quy ước bit 1 đại diện cho tần số cao hơn và bit 0 là tần số thấp hơn hoàn toàn là lựa chọn tùy ý của các nhà thiết kế. Nhưng một khi chiếc chìa khóa toán học 73 nhân 23 được mở ra, tấm lưới điểm ảnh ấy bắt đầu hé lộ những nét vẽ đầu tiên về nền tảng hóa sinh của sự sống trên Trái Đất. [1][3]

Bản tóm tắt sự sống nén trong 210 byte

Để người nhận có thể hiểu được những nội dung phức tạp tiếp theo, khối đầu tiên của bức tranh mở đầu bằng việc cung cấp một hệ thống cơ sở: các số từ 1 đến 10 được mã hóa theo hệ nhị phân và đọc theo chiều từ trên xuống dưới,. Hàng dưới cùng của khối số chứa các dấu chỉ điểm để đánh dấu cột bắt đầu của mã nhị phân cho mỗi con số. Khi đọc các số từ 1 đến 7, người nhận chỉ cần bỏ qua hàng đánh dấu ở đáy và đọc ba chữ số nhị phân từ trên xuống dưới, với bit trên cùng có trọng số lớn nhất. [1][5]

Đến các số 8, 9 và 10, dung lượng ba bit của một cột đơn lẻ không còn đủ chỗ. Nhóm nghiên cứu xử lý bằng cách viết các số này sang thêm một cột phụ bên phải, nhằm thị phạm rằng những số quá lớn không vừa một cột có thể viết trải dài sang các cột liền kề. Để người nhận không nhầm lẫn điểm bắt đầu của một giá trị mới, các cột phụ bổ sung dùng cho số 8, 9 và 10 không có dấu đánh dấu chữ số có trọng số nhỏ nhất ở hàng đáy. [1]

Ngay bên dưới khối chữ số, nhóm khoa học thiết lập tiếp khối thứ hai gồm các số 1, 6, 7, 8 và 15. Đây là số hiệu nguyên tử của hydro, cacbon, nitơ, oxy và photpho—năm nguyên tố phổ biến và dồi dào bậc nhất cấu tạo nên toàn bộ sự sống mà chúng ta biết đến,. Khối thứ ba nối tiếp ngay sau đó để mô tả các nhóm hóa chất tạo nên nucleotide của ADN, bao gồm đường deoxyribose, photphat cùng bốn bazơ nitơ chuẩn của chuỗi ADN. [1][5]

Mỗi chuỗi hóa chất ở khối thứ ba được thể hiện ở dạng tồn tại sau khi đã liên kết vào ADN, chứ không phải ở dạng phân tử tự do. Tỷ lệ các nguyên tử trong từng công thức hóa học được hiển thị theo đúng thứ tự năm nguyên tố hydro, cacbon, nitơ, oxy và photpho đã quy ước từ phần số hiệu nguyên tử trước đó. Điển hình là hợp chất đường deoxyribose khi gắn trong ADN được biểu thị bằng công thức C5H7O (gồm 7 nguyên tử hydro, 5 cacbon, 0 nitơ, 1 oxy và 0 photpho), khác biệt hoàn toàn với công thức C5H10O4 ở dạng tự do. [1]

Từ các thành phần hóa học đó, khối thứ tư phác họa hình dáng cấu trúc chuỗi xoắn kép của đại phân tử ADN tự nhiên, kèm theo một thanh dọc ở giữa biểu thị số lượng cặp bazơ trong bộ gen người. Giá trị số cặp bazơ nucleotide người được mã hóa trong thông điệp năm 1974 là khoảng 4,3 tỷ theo nhận định khoa học thời kỳ đó. Khoa học hiện đại sau này đã xác định bộ gen người chỉ có xấp xỉ 3,2 tỷ cặp bazơ, cho thấy con số 4,3 tỷ đưa vào thông điệp là chưa chính xác. Dưới chuỗi xoắn kép mang mật mã di truyền ấy, bức họa bắt đầu phác nên hình hài thực tế của sinh vật mang bộ gen đó cùng nơi chốn họ đang sinh sống. [1]

Người que, chín hành tinh và địa chỉ người gửi

Ở trung tâm bức thông điệp, ngay dưới chuỗi xoắn kép, một hình vẽ người que đơn giản hiện lên phác họa dáng hình nhân loại. Vì nền văn minh ngoài vũ trụ không thể biết các đơn vị đo lường như mét hay foot, nhóm thiết kế dùng số nhị phân 14 nằm ngang ở khối dữ liệu bên trái hình người để quy chiếu thẳng vào bước sóng 126 mm của chính tín hiệu phát đi. Phép nhân 14 với 126 mm cho ra 1.764 mm, tức 1,764 mét (5 foot 9,4 inch)—chiều cao trung bình của một người nam trưởng thành ở Mỹ. Chiều cao này cũng từng được ghi nhận là 5 foot 9,5 inch, đi cùng ghi chú rằng dân số Trái Đất thời điểm đó ít hơn hai tỷ người so với mốc hơn sáu tỷ của ba thập kỷ sau. [1][5]

Khối dữ liệu nằm bên phải hình người biểu thị quy mô dân số loài người vào năm 1974 là xấp xỉ 4,3 tỷ người. Con số này được viết theo chiều nằm ngang với dấu bit có trọng số nhỏ nhất nằm ở góc trên bên trái, các bit tiếp theo phát triển sang bên phải và các bit có trọng số lớn hơn nằm ở hàng dưới. Một sự trùng hợp ngẫu nhiên đáng kinh ngạc đã xuất hiện: con số khoảng 4,3 tỷ dân năm 1974 chỉ sai lệch chưa tới 0,1% so với số lượng cặp bazơ ADN được đưa vào ở phần phía trên của thông điệp. [1]

Ngay bên dưới chân hình người là địa chỉ gửi tin: phần thứ sáu mô tả Hệ Mặt Trời với Mặt Trời và 9 hành tinh theo thứ tự khoảng cách gồm Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương và Sao Diêm Vương. Bản vẽ này cung cấp kích thước tương đối mang tính ước lệ chứ không theo tỷ lệ chuẩn của từng hành tinh và Mặt Trời. Vào năm 1974, Sao Diêm Vương vẫn được vẽ như một hành tinh đầy đủ trước khi bị Hiệp hội Thiên văn Quốc tế phân loại lại thành hành tinh lùn vào năm 2006. Để người nhận nhận ra quê hương của bức điện, hình vẽ Trái Đất được đẩy nhô lên phía trên hướng về hình người nhằm biểu thị đây chính là hành tinh phát đi tín hiệu. [1]

Phần cuối cùng của thông điệp vẽ lại chính đài quan sát Arecibo cùng đường kính đĩa phát tín hiệu của kính. Một nét vẽ giống chữ «M» ở đáy kính viễn vọng được thêm vào nhằm minh họa đường cong của ăng-ten là một gương cầu cong lòng chảo lõm. Kích thước đĩa ăng-ten được mã hóa bằng số nhị phân 2.430 viết nằm ngang, với dấu chữ số có trọng số nhỏ nhất nằm ở góc dưới bên phải. Khi lấy 2.430 nhân với bước sóng 126 mm, kết quả mở ra kích thước thực tế là 306,18 mét (1.004 foot 6 inch). [1]

Nhưng ngay khi xung sóng vừa rời khỏi đài quan sát, niềm phấn khích ban đầu đã lập tức vấp phải làn sóng chỉ trích gay gắt vì nhiều nhà khoa học cảnh báo nguy cơ thu hút sự chú ý từ những nền văn minh thù địch. [1][3]

Nỗi sợ đánh thức những kẻ săn mồi trong bóng tối

Ở vùng mục tiêu, bất kỳ ai sở hữu kính viễn vọng với kích thước tương đương Arecibo đều có thể phát hiện bức thông điệp với cường độ mạnh gấp 10 triệu lần bức xạ vô tuyến bình thường phát ra từ Mặt Trời. Nhưng cũng chính vì tín hiệu quá rực rỡ, ngay khi nó vừa được phóng vào không gian sâu, làn sóng chỉ trích gay gắt đã bùng nổ khi nhiều nhà khoa học cảnh báo hành động này đang đẩy Trái Đất vào hiểm nguy vì có thể thu hút sự chú ý từ những nền văn minh thù địch. [3]

Chỉ vài ngày sau lễ phát sóng tại Puerto Rico, Nhà thiên văn Hoàng gia Anh Martin Ryle đã lên tiếng phản đối dữ dội. Ông đưa ra giả thuyết rằng bức điện của Drake có thể báo động cho những sinh vật độc ác hoặc đói khát đang lẩn khuất ngoài dải ngân hà. Không dừng lại ở lời cảnh báo miệng, Ryle gửi đề nghị lên Hiệp hội Thiên văn Quốc tế yêu cầu ban hành một lệnh cấm tuyệt đối đối với việc phát bất kỳ thông điệp nào tương tự trong tương lai. [6]

Nỗi ám ảnh về một cuộc chạm trán bất đối xứng không hề phai nhạt theo thời gian mà tiếp tục được những bộ óc kiệt xuất nhất nhắc lại. Nhà vật lý Stephen Hawking từng cảnh báo nhân loại phải hết sức cẩn trọng khi phát thông điệp vào không gian sâu vì nguy cơ bị một nền văn minh khác tìm cách hủy diệt chúng ta. Trong một bộ phim tài liệu vào năm 2010, Hawking đưa ra giả thuyết rằng nếu sinh vật ngoài hành tinh tìm đến Trái Đất, kết cục sẽ giống như khi Columbus đặt chân lên châu Mỹ và đem lại thảm kịch cho người bản địa. [6]

Nỗi e ngại đó định hình rõ ràng cả những dự án tầm cỡ sau này. Dự án Breakthrough Message do một tỷ phú Nga và Hawking bảo trợ từng mời gọi các nhà nghiên cứu cùng nhau soạn thảo thông điệp vũ trụ, nhưng đồng thời cảnh báo hiện tại không được phép phát đi. Dù vậy, Trái Đất thực tế đã không còn giữ được sự im lặng: nhiều chùm tín hiệu radar từ đài Arecibo dùng để thám hiểm Mặt Trăng và Sao Kim đã tiếp tục lọt ra ngoài Hệ Mặt Trời, mang trọn vẹn đặc điểm do sinh vật có trí tuệ tạo ra. [6][3]

Trò chơi khăm trên cánh đồng lúa mì Hampshire

Năm 2001, trên một cánh đồng lúa mì nằm sát kính viễn vọng Chilbolton ở hạt Hampshire nước Anh, người ta bất ngờ phát hiện một hình vẽ khổng lồ được tạo nên từ những thân lúa bị đè bẹp. Khi quan sát từ trên cao, bố cục hình ảnh này sao chép nguyên vẹn lưới ma trận 23 x 73 ô của bức thông điệp Arecibo. Nhưng các chi tiết bên trong đã bị sửa đổi: bảng nguyên tố sống có thêm sự xuất hiện của silic, sơ đồ ADN bị vẽ lại, còn vóc dáng con người được thay thế bằng một sinh vật dạng người có chiếc đầu tròn to phình lớn. [1]

Sự biến đổi tiếp tục xuất hiện ở các phần mã hóa còn lại. Sơ đồ các thiên thể vẫn gồm 9 hành tinh, nhưng các vị trí thứ 3, thứ 4 và thứ 5 lại được đẩy nổi bật lệch hẳn khỏi hàng. Tại vị trí của đĩa viễn vọng Arecibo ở chân bức tranh, người ta lại thấy bản sao của một vòng tròn lúa mì từng xuất hiện trên chính cánh đồng Chilbolton vào một năm trước đó, mang hình dáng gợi nhớ đến một vệ tinh không gian gắn các tấm pin mặt trời. Trước cấu trúc kỳ lạ này, Viện SETI đưa ra giả thuyết rằng các thiên thể bị lệch có thể mang hàm ý miêu tả bốn mặt trăng Galileo của Sao Mộc. Từ đây, một lời đồn nhanh chóng lan truyền rằng người ngoài hành tinh đã mượn ý tưởng từ cuốn tiểu thuyết Contact của Carl Sagan để gửi trả lại chính tín hiệu mà nhân loại từng phát đi. [1][8]

Làn sóng phấn khích đó lập tức vấp phải sự bác bỏ dứt khoát từ giới nghiên cứu thiên văn. Viện SETI khẳng định không có bất kỳ bằng chứng nào về nguồn gốc ngoài Trái Đất của hình vẽ trên cánh đồng Hampshire và gạt bỏ hoàn toàn luận điểm xem đây là một lời hồi âm thực sự từ vũ trụ. Các nhà khoa học hoài nghi cũng thẳng thắn đặt câu hỏi: nếu một nền văn minh công nghệ cao bắt được thông điệp, tại sao họ không phát lại một luồng sóng vô tuyến xuyên qua không gian như cách loài người đã làm, mà lại phải lặn lội đáp xuống Trái Đất chỉ để dẫm đổ những luống lúa mì trong đêm mà không hề báo cho bất kỳ ai. [1][6]

Khi hình vẽ tại Chilbolton bị giới khoa học bác bỏ vì không có bất kỳ bằng chứng nào về nguồn gốc ngoài Trái Đất, sự chú ý quay trở lại với hành trình thực sự của bức thông điệp năm 1974. Giữa khoảng không tĩnh lặng của vũ trụ, xung sóng vô tuyến mang theo những thông tin cơ bản về nhân loại lúc này đang ở đâu trên con đường vươn tới các vì sao? [1][3]

Tiếng vọng trí tuệ giữa đại dương hư không

Khi phát tín hiệu, Frank Drake nhắm chùm sóng hẹp vào cụm sao cầu Messier 13 (M13) trong chòm sao Hercules, một tập hợp dày đặc chứa khoảng 300.000 ngôi sao và trải rộng khoảng 165 năm ánh sáng. Quần thể tập hợp hàng trăm nghìn mặt trời này được lựa chọn làm mục tiêu vì quy mô lớn, tương đối gần và hiện diện thuận lợi trên bầu trời đúng vào thời điểm diễn ra buổi lễ. Di chuyển với vận tốc ánh sáng khoảng 186.000 dặm mỗi giây, bức điện cần ít nhất 25.000 năm để vượt qua quãng đường khoảng 25.000 năm ánh sáng. Suốt dọc đường đi, dù có nhiều ngôi sao nằm gần hệ Mặt Trời hơn M13, không một thiên thể nào nằm lọt vào đường truyền của chùm tín hiệu hẹp. Đến năm 1999, thông điệp mới chỉ đi được một phần nghìn quãng đường, tương đương khoảng 147 nghìn tỷ dặm. Tính toán vào năm 2005 cho thấy luồng sóng vô tuyến vẫn còn khoảng 24.696 năm hành trình nữa mới tới được M13. Thế nhưng, chuyển động quay quanh tâm Ngân Hà sẽ khiến lõi của cụm sao không còn ở vị trí chính xác như cũ khi tín hiệu đến nơi sau 25.000 năm. Theo một tính toán, chuyển động riêng của cụm sao rất nhỏ nên thông điệp vẫn sẽ tới gần tâm, trong khi bài viết trên Cornell Chronicle lại nhận định M13 sẽ trôi lệch hẳn khỏi đường truyền trong vòng quay thiên hà. Ngay cả khi có một nền văn minh bắt được thông điệp và hồi đáp, câu trả lời cũng phải mất thêm 25.000 năm nữa mới có thể quay về Trái Đất. [1][3][5]

Rời khỏi M13, luồng sóng vô tuyến vẫn sẽ tiếp tục hành trình qua không gian sâu và có thể vươn tới các thiên hà xa xôi sau hàng triệu năm nữa. Giữa đại dương vũ trụ tĩnh lặng, câu hỏi liệu bức điện năm 1974 có thể được nhận diện hay sẽ chìm nghỉm giữa tạp âm tự nhiên đã có lời giải khoa học vào nửa thế kỷ sau. Năm 2025, nghiên cứu của Mahon ứng dụng thước đo độ phức tạp thông tin mang tên điểm LCC (Local Compositional Complexity) để đánh giá cấu trúc bức điện. Bằng cách chia mô tả dữ liệu thành phần cấu trúc có nghĩa và phần không cấu trúc mang chi tiết phụ sai sót, phương pháp này đã tự động nhận diện được tỷ lệ khung hình chính xác 73 x 23 của bức điện Arecibo. Thước đo LCC cho điểm thấp đối với nhiễu ngẫu nhiên lẫn tín hiệu lặp lại đơn điệu, nhưng lại chấm điểm cao cho thông điệp của Drake như một thông điệp có ý nghĩa. Thử nghiệm thực nghiệm của Mahon chỉ ra rằng phương pháp LCC sở hữu tiềm năng lớn trong việc phát hiện và xác minh xem một tín hiệu ngoài Trái Đất thu được có thực sự mang dấu vết của trí tuệ hay không. [3][1][2]

Tiếng ngân nga từng vang lên từ hệ thống loa của đài Arecibo giữa buổi chiều Puerto Rico năm nào giờ đây đã hóa thành một ngọn hải đăng cô độc rạch đôi màn đêm vũ trụ. Dù mục tiêu M13 có trôi lệch khỏi đường ngắm hay Trái Đất không bao giờ nhận được lời hồi âm, bản tóm tắt sự sống ấy vẫn bền bỉ mang theo hình bóng loài người đi vào cõi vĩnh hằng. Bằng một bức điện nhị phân giản dị, Frank Drake đã trao cho nhân loại một tấm danh thiếp bất tử giữa đại dương hư không.

Nguồn

1. Arecibo message (Wikipedia) (en.wikipedia.org, bách khoa)
2. Local Compositional Complexity: How to Detect a Human-Readable Message - PMC (www.ncbi.nlm.nih.gov, nguồn gốc)
3. It's the 25th anniversary of Earth's first attempt to phone E.T. | Cornell Chronicle (news.cornell.edu, bài viết)
4. Cornell News: Arecibo message anniversary (web.archive.org, bài viết)
5. Ithaca Times - Making Contact (web.archive.org, bài viết)
6. Arecibo message: What happened when people claimed aliens contacted them – and why we might never want to | The Independent | The Independent (www.independent.co.uk, bài viết)
7. Arecibo message: What happened when people claimed aliens contacted them – and why we might never want to | The Independent | The Independent (web.archive.org, bài viết)
8. General Info - Is the Latest Crop Circle a Message from E.T? (web.archive.org, bài viết)

Ảnh bìa: minh họa do AI tạo, kèm chữ; không phải ảnh tư liệu, không mô tả khuôn mặt người thật.