Sông băng vỡ hay chảy? Cuộc tranh luận từ những vệt xanh trong băng

Năm 1841, tại trạm nghiên cứu mang biệt danh Hôtel des Neuchâtelois trên dãy Alps, James Forbes nhìn thấy những vệt xanh uốn cong trong một khe băng. Chi tiết tưởng như nhỏ ấy dẫn ông tới một câu hỏi lớn: sông băng chỉ là khối băng giòn liên tục nứt vỡ, hay nó còn có thể biến dạng và chảy? Câu trả lời hiện đại là cả hai quá trình đều góp phần, nhưng vào giữa thế kỷ XIX, chúng từng bị đặt thành hai lý thuyết đối địch. [1]

Tranh luận giữa Forbes, Louis Agassiz và John Tyndall cho thấy một quan sát tại hiện trường có thể làm lung lay cách giải thích đang chiếm ưu thế. Nó cũng cho thấy điều khó hơn: khi nhiều cơ chế cùng hoạt động trong tự nhiên, một hiện tượng đơn lẻ hiếm khi đủ để trao phần thắng trọn vẹn cho bất kỳ ai. [1]

Những vệt xanh đã đặt ra câu hỏi gì?

Agassiz mời các nhà khoa học tới trạm trên núi để xem dấu vết ủng hộ ý tưởng về thời kỳ băng hà. Trong chuyến thăm, Forbes lại chú ý tới các vệt cong màu xanh bên trong băng. Agassiz cho rằng đó có thể chỉ là hiệu ứng ánh sáng trên những lớp cát đã phủ vào sông băng khi nó hình thành. Forbes tiếp tục tìm thấy những vệt tương tự và xem hình dạng bị uốn của chúng như dấu vết về sự biến dạng bên trong khối băng. [1]

Giá trị của quan sát này không chỉ nằm ở màu xanh. Nếu các vệt từng có hình dạng khác rồi bị bẻ cong cùng khối băng, chúng có thể đóng vai trò như những đường đánh dấu chuyển động. Thay vì chỉ nhìn bề mặt sông băng trôi xuống thung lũng, Forbes cố đọc cấu trúc bên trong để suy ra vật chất đã chịu tác động ra sao. Đây là bước chuyển từ việc ghi nhận “băng đã di chuyển” sang hỏi “băng biến dạng thế nào khi di chuyển”. [1]

Gọi sông băng là vật chất nhớt có nghĩa gì?

Trong cuốn sách xuất bản năm 1843, Forbes lập luận rằng sông băng có tính nhớt: áp suất bên trong khiến nó biến dạng và các lớp băng có thể gấp uốn khi toàn khối chuyển động. Ở đây, “nhớt” không có nghĩa băng trở thành một chất lỏng thông thường. Ý chính là khối băng không nhất thiết giữ nguyên hình dạng như một tảng đá cứng được đẩy nguyên khối qua địa hình. [1]

Có thể hình dung sự khác nhau bằng một ví dụ giả định. Nếu đặt các vạch thẳng lên một vật rồi thấy chúng cong dần trong khi vật vẫn liền khối, ta có lý do để nghĩ vật đã biến dạng. Nhưng dấu vạch chỉ cho biết kết quả, không tự nói rõ toàn bộ nguyên nhân. Để biến nhận xét đó thành lý thuyết, người quan sát còn phải giải thích lực nào tác động, phần nào của vật chuyển động khác nhau và liệu có quá trình thứ hai diễn ra đồng thời hay không.

Điểm mạnh trong cách suy luận của Forbes là ông dùng một cấu trúc nhìn thấy được để thách thức quan niệm đơn giản về băng hoàn toàn cứng. Điểm chưa đủ là biến dạng không loại trừ nứt vỡ. Một sông băng có thể để lại dấu hiệu của sự uốn bên trong nhưng vẫn xuất hiện khe nứt, mài xước và những vùng chuyển động theo cách khác. [1]

Vì sao Tyndall chọn mô hình nứt rồi tái đông?

Tyndall dựa vào các thí nghiệm về hiện tượng băng tái đông, thường được gọi là regelation. Ông cho rằng sức nặng làm băng vỡ dưới áp suất; khi áp suất giảm, các phần băng lại đông kết với nhau. Theo ông, nếu sông băng thực sự dẻo và nhớt theo nghĩa chủ đạo mà Forbes đề xuất, việc nó nứt và mài vào vách đá khi đi qua những đoạn thung lũng hẹp sẽ khó giải thích. [1]

Lập luận ấy hướng sự chú ý tới những nơi sông băng gặp vật cản hoặc bị ép qua không gian chật. Tại đó, hình ảnh một khối vật chất chỉ uốn liên tục có vẻ chưa đủ. Tuy nhiên, việc một cơ chế giải thích tốt các đoạn bị ép không đồng nghĩa nó phải điều khiển toàn bộ chuyển động. Phạm vi của bằng chứng trở thành vấn đề trung tâm: dấu hiệu cục bộ có thể chứng minh một quá trình tồn tại, nhưng chưa chắc chứng minh nó luôn chiếm ưu thế. [1]

Forbes cho rằng hai cách giải thích có thể bổ sung cho nhau. Lập trường này ít tạo ra một cuộc đối đầu thắng thua rõ ràng, nhưng phù hợp hơn với khả năng một khối băng vừa biến dạng bên trong, vừa nứt và tái đông ở những điều kiện thích hợp. Tranh luận vì thế không thật sự nằm ở lựa chọn tuyệt đối giữa “chảy” và “vỡ”, mà ở vai trò tương đối của từng quá trình. [1]

Khi nào bất đồng khoa học trở thành xung đột cá nhân?

Sau khi Forbes công bố lý thuyết và nhắc rằng Agassiz đã không chú ý đúng mức tới các vệt xanh, Agassiz phản ứng dữ dội. Ông gửi thư tới hàng trăm nhà khoa học, nói rằng đặc điểm này đã được những người khác quan sát và hàm ý Forbes không ghi nhận công lao thích đáng. Cuộc tranh cãi kéo dài gần 15 năm, rồi Tyndall tham gia với những lời công kích công khai và cáo buộc Forbes lấy ý tưởng từ nhà nghiên cứu Louis Rendu. [1]

Từ đây, hai câu hỏi khác nhau bị trộn vào nhau: lý thuyết nào giải thích sông băng tốt hơn, và ai có quyền nhận công cho ý tưởng. Câu hỏi thứ nhất cần quan sát, thí nghiệm và so sánh dự đoán; câu hỏi thứ hai phụ thuộc vào thư từ, thời điểm công bố và chuẩn mực ghi nhận. Khi danh tiếng của tác giả bị gắn chặt với một mô hình, việc thừa nhận mô hình đối thủ đúng ở một phần cũng dễ bị xem như thất bại cá nhân. [1]

Tyndall có khả năng trình bày trước công chúng và mô hình của ông giành ưu thế trong thời đại ấy. Forbes thì ngày càng cảm thấy các đòn phản bác nhắm vào chính ông hơn là vào nội dung lý thuyết. Diễn biến này không chứng minh quan điểm của ai đúng, nhưng nó tác động tới cách cộng đồng ghi nhớ cuộc tranh luận: một lời giải thích có thể nổi bật không chỉ nhờ bằng chứng mà còn nhờ người bảo vệ nó có tiếng nói mạnh đến đâu. [1]

Phần nào của mỗi lý thuyết còn đứng vững?

Cách nhìn hiện đại được bài viết của Science History Institute trình bày không trao chiến thắng tuyệt đối cho bên nào. Forbes đúng khi nhận ra sông băng có thể biến dạng do áp suất bên trong, nhưng ông chưa tính đủ vai trò của nứt vỡ, tái đông, nước tan và sự trượt. Tyndall đúng về sự vỡ và tái đông, nhất là khi băng va vào đá hoặc đi qua lối hẹp, nhưng đó không phải cơ chế chính duy nhất của chuyển động sông băng. [1]

Agassiz cũng để lại một kết quả pha trộn tương tự. Ý tưởng của ông về thời kỳ băng hà là bước tiến quan trọng, trong khi các nhận định về phạm vi băng phủ, tốc độ chuyển động và số lần xảy ra những thời kỳ băng giá còn sai hoặc thiếu. Lịch sử này nhắc rằng một lý thuyết có thể mở đúng cánh cửa nhưng vẫn mô tả chưa đúng mọi thứ phía sau nó. [1]

Những vệt xanh đáng nhớ vì chúng không tự mang sẵn một lời giải. Chúng buộc các nhà nghiên cứu đổi câu hỏi, từ việc sông băng có di chuyển hay không sang việc một vật liệu tưởng như cứng có thể chuyển động bằng nhiều cơ chế thế nào. Điều tồn tại lâu nhất sau cuộc tranh cãi không phải chiến thắng của một cá nhân, mà là cách nhìn sông băng như một hệ vật chất phức tạp: có thể uốn, vỡ, tái kết nối và trượt tùy nơi. [1]