Hãy bắt đầu bài viết này bằng một câu chuyện có thật ở Mỹ. Đó là năm 1844, 32 năm trước khi Alexander Graham Bell phát minh ra điện thoại, cả thế giới vẫn đang dùng thư từ được gửi qua tàu hỏa và xe ngựa để trao đổi tin tức.
Samuel Morse, một nhà sáng chế đã phát minh ra hệ thống điện tín đầu tiên cho nước Mỹ. Ông ấy đã thiết lập một đường dây chạy dọc theo tuyến đường sắt nối Baltimore với Washington, DC dài hơn 60 km. Morse đã quyết định thử nghiệm phát minh của mình ngay trong cuộc họp Đại hội Đảng Dân chủ Toàn nước Mỹ.
Đại hội năm đó họp ở Baltimore, Morse tự mình trực ở đầu dây Washington và nhận được một bức điện khẩn. Nó nói rằng các đại biểu đã thống nhất bầu Thượng nghị sĩ Silas Wright làm ứng cử viên cho chức vụ Phó Tổng thống. Bây giờ, họ muốn hỏi liệu ông ấy đang ở Washington có đồng ý hay không?
Wright đã nhờ Morse gõ lên đường dây tín hiệu để từ chối, vỏn vẹn một chữ "Không". Bởi mã Morse trong thế kỷ 19 đã đạt tới tốc độ truyền 16 từ rưỡi trên phút, và dòng điện chạy dọc đường dây có vận tốc xấp xỉ 3/4 tốc độ ánh sáng, chỉ vài giây sau thông tin đã đến được hội trường ở Baltimore.
Tốc độ khủng khiếp của điện tín khiến chủ tọa phiên họp không tin vào tai mình. Ông ấy quyết định cử một ủy ban đại hội ra ga bắt tàu hỏa đến tận Washington gặp Silas Wright để xác nhận. Vài tiếng sau, họ trở lại với cùng một câu trả lời.
Và thế là từ đó, điện tín đã được sử dụng để trao đổi thông tin trực tiếp giữa hai đầu cầu Baltimore và Washington, DC. Chẳng bao lâu, nó tiếp tục thay đổi cách cả thế giới đón nhận tin tức.
***
Gần 80 năm sau phát minh của Morse, hệ thống internet nhanh nhất thế giới ở Đài Loan ngày nay đã có thể truyền đi 42,5 triệu từ chỉ trong vòng 1 giây (85,02Mbps), và bạn có thể ping từ modem nhà mình tới máy chủ nhà mạng với độ trễ chỉ vài phần trăm giây.
Nhưng điều đó cũng tiết lộ một sự thật: Dù tín hiệu có chạy nhanh đến cỡ nào đi chăng nữa, một khi nó được truyền qua một khoảng không gian, độ trễ sẽ xuất hiện.
Ngay cả ánh sáng với vận tốc tuyệt đối khi đi từ Mặt Trời xuống Trái Đất cũng phải mất hơn 8 phút. Những suy nghĩ trong đầu bạn ngay lúc này không thể nằm ngoài quy luật. Chúng cũng có vận tốc và độ trễ!
Đã bao giờ bạn tự hỏi những con số này là bao nhiêu hay chưa? Con người có thể suy nghĩ nhanh đến chừng nào? Và liệu chúng ta có bao giờ bị giật lag?
Chúng ta vẫn luôn nghĩ rằng con người có thể phản ứng với môi trường một cách tức thì và các ý nghĩ sẽ lóe lên ngay lập tức trong não bộ mà không có độ trễ. Nhưng hãy thử làm một thí nghiệm: Sờ tay vào ngọn lửa và bạn sẽ rụt tay lại trước khi cảm thấy mình bị bỏng.
Điều gì đã xảy ra ở đây vậy? Lẽ ra chúng ta phải cảm thấy đau rồi mới rụt tay lại chứ? Trên thực tế, phản xạ rụt tay và cảm giác đau đã đi theo hai tuyến đường thần kinh dài ngắn khác nhau. Chênh lệch độ dài giữa chúng đã tạo ra độ trễ. Và đây chính là minh chứng tốt nhất cho việc suy nghĩ đang được truyền đi với một vận tốc có giới hạn.
Hãy nói về phản xạ trước. Phản xạ là một phản ứng tự động (không chủ ý) và nhanh chóng với kích thích, nhằm giảm thiểu tổn thương cho cơ thể sinh vật trước các mối nguy hiểm tiềm tàng. Đó là một mã nhúng của tiến hóa vào cơ thể giúp bạn duy trì sự tồn tại của mình.
Hãy tưởng tượng số phận của một con linh dương sẽ ra sao nếu chúng không lập tức chạy khi phát hiện ra sư tử. Tay bạn sẽ bị bỏng nếu không rụt lại khỏi ngọn lửa, và nếu không có khả năng phản ứng nhanh để tránh một chiếc ô tô lao lên vỉa hè, bạn thậm chí có thể mất mạng.
Bây giờ, điều thú vị nhất mà các nhà khoa học phát hiện là tuyến đường dẫn truyền thần kinh của phản xạ có thể không cần đi qua não của bạn. Nó bắt đầu từ các đầu mút tế bào thần kinh cảm giác, đi qua tế bào thần kinh chuyển tiếp trong tủy sống và rồi quay sang các tế bào thần kinh vận động ở cơ bắp.
Chẳng hạn như với hiện tượng bỏng lửa được mô tả dưới đây:
Vậy làm cảm giác đau sẽ đến sau khi bạn rụt tay về bởi nó được truyền qua một tuyến đường thần kinh dài hơn từ cánh tay đến não, cộng thêm độ trễ mà não bộ phân tích các tín hiệu đó mà chúng ta sẽ bàn ở phần sau.
Nhưng về bản chất, tốc độ xung thần kinh truyền đi trong hai tuyến đường là tương đương, bởi đó đều là các xung điện được truyền từ neuron này sang neuron khác. Các neron thần kinh trong cơ thể nối với nhau qua sợi trục và sợi nhánh. Chúng cùng nhau tạo thành một tuyến đường thần kinh giống với một đường dây điện tín mà Samuel Morse đã thiết lập.
Tốc độ dẫn truyền thần kinh vì thế có thể được tính bằng cùng một công thức đơn giản: v=d/t hay vận tốc bằng khoảng cách chia cho thời gian. Chúng ta có khoảng cách từ đầu ngón tay đến tủy sống rồi quay lại cơ bắp tay bằng khoảng 1 mét. Thời gian phản xạ với ngọn lửa cỡ từ 15-30 mili giây.
Do đó, tốc độ truyền tín hiệu thần kinh v tính được bằng khoảng 33-66 m/s. Đổi ra là 120-240 km/h.
Các thí nghiệm tinh tế với neuron trong phòng thí nghiệm cũng đã xác nhận tốc độ truyền xung thần kinh trung bình từ neuron này sang neuron khác là 180km/h. Vì vậy, chúng ta có thể coi đó là tốc độ trung bình của một suy nghĩ.
Nhưng tốc độ trung bình có nghĩa là sẽ có những người suy nghĩ với tốc độ chậm hơn, chẳng hạn như khi chúng ta về già với một hệ thống đường dây điện tín trong cơ thể bị xuống cấp. Ngược lại, cũng có những người suy nghĩ nhanh hơn, với một đường dây băng thông rộng hơn.
Trên thực tế, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng những người có các neuron có sợi trục to hơn có thể dẫn truyền thần kinh nhanh hơn vì điện trở sẽ giảm xuống khi tiết diện dây dẫn tăng lên.
Và những ai có lớp vỏ myelin – chất béo bao quanh sợi trục thần kinh – dày hơn, thậm chí còn giảm thêm được hao phí trong quá trình dẫn truyền xung thần kinh khiến họ có phản xạ và suy nghĩ nhanh hơn nữa.
Tốc độ xung thần kinh của những người này có thể lên tới 432 km/h. Hãy nghĩ đến cú đấm của Lý Tiểu Long hay những vận động viên điền kinh đang nhổm người ở vạch xuất phát và chờ nghe tiếng súng nổ.
Bây giờ, bạn đã biết những suy nghĩ trong bạn đôi khi có thể chạy nhanh hơn cả một chiếc Lamborghini Aventador, nhưng sự thật là điều đó không khiến chúng ta thoát khỏi cảnh giật lag. Một vận động viên điền kinh có phản xạ nhanh nhất cũng phải mất 150 mili giây để xuất phát sau khi nghe thấy tiếng súng nổ, đa số chúng ta mất nhiều thời gian hơn, khoảng 200 mili giây.
Mặc dù bạn có thể nghĩ rằng mình đã chạy ngay sau tiếng súng nổ, 200 mili giây có thể không là gì với bạn. Nhưng nó thực sự đủ cho các tín hiệu thần kinh chạy hơn 10 vòng từ tai, qua não, đến cơ bắp đùi của bạn. Lẽ ra bạn phải xuất phát ở khoảng 20 mili giây, nhưng rốt cuộc tín hiệu đã bị nghẽn lại ở đâu đó.
Khoa học gọi độ trễ này bằng thuật ngữ "reaction time" hay thời gian phản ứng. Nó được tính bằng độ trễ từ lúc tín hiệu kích thích xuất hiện cho đến khi bạn ra hành động phản ứng với tín hiệu đó. Để hiểu về reaction time, không gì thú vị bằng quay trở lại với cú trick kinh điển, thả rơi tờ tiền:
Luật chơi là tôi sẽ để tờ tiền này ở giữa khe ngón tay của bạn. Khi tôi thả nó xuống, nếu bạn bắt được, tờ tiền sẽ thuộc về bạn. Nếu không bắt được, bạn chẳng mất gì cả. Nghe có vẻ dễ dàng phải không? Nhưng tin tôi đi, bạn sẽ chẳng thể thắng nổi trò chơi này.
Hãy thử nó với ai đó trước khi chúng ta quay trở lại với mấy con số và bài toán.
Không giống cái rụt tay khi gặp lửa là một phản xạ vô điều kiện, phản xạ thị giác của bạn với đồng tiền trong trò chơi này, hay thính giác của các vận động viên điền kinh với phát súng xuất phát cũng vậy, chúng đều là những phản ứng có điều kiện.
Chúng ta đã đặt ra luật chơi và học được các phản xạ có điều kiện. Con đường dẫn truyền thần kinh của các phản xạ này vì vậy đều phải vòng về não để xử lý và phân tích chứ không đi thẳng được qua dây thần kinh chuyển tiếp sang dây thần kinh vận động.
Ví dụ trong trường hợp của thị giác, tín hiệu sóng ánh sáng đi từ tờ tiền tới các tế bào thần kinh thụ cảm trong võng mạc của bạn. Chúng biến sóng ánh sáng thành tín hiệu điện thần kinh và đưa về khu vực xử lý trên vỏ não thị giác.
Phát súng xuất phát thì là các dao động của phân tử không khí, chúng tác động lên màng nhĩ và tần số rung màng nhĩ cũng được chuyển thành tín hiệu điện thần kinh ở tai trong của bạn. Sau đó, tín hiệu lại được truyền về vỏ não xử lý thính giác.
Quá trình xử lý tín hiệu ở các vùng vỏ não này đều mất thời gian và tạo ra độ trễ. Nhưng độ trễ này là cần thiết để giúp bạn xây dựng lên một thế giới trong nội tâm của bản thân mình, giúp não bộ hiểu những gì ở phía ngoài mà bạn đang đối mặt.
Trong nhiều trường hợp, quá trình xử lý này rất phức tạp và diễn ra rất lâu, chẳng hạn như khi bạn xem một bức tranh ở triễn lãm. Mỗi người có thể hiểu và cảm nhận bức tranh đó theo các cách khác nhau, tùy vào sự xử lý tín hiệu của họ trong vỏ não.
Nhưng đối với các tín hiệu đơn giản hơn như tờ tiền và phát súng nổ, tất cả chúng ta đều hiểu rằng mình cần phải làm gì. Do đó, tín hiệu sau khi xử lý xong sẽ đều được chuyển xuống dây thần kinh vận động ở ngón tay hoặc bắp chân. Và rồi bạn sẽ có phản xạ bắt lấy tờ tiền hoặc chồm người ra khỏi vạch xuất phát.
Vấn đề như đã nói, thời gian xử lý tín hiệu của vỏ não không bao giờ thấp hơn 150 mili giây ở các vận động viên điền kinh ưu tú và khoảng 200 mili giây trung bình đối với người bình thường. Nếu không tin, bạn có thể kiểm tra reaction time của mình ở trang web này.
Bây giờ hãy trở lại với tờ tiền, trong khoảng thời gian 200 mili giây, với gia tốc trọng trường là 9,8 m/s2. Nó có thể rơi qua một quãng đường dài khoảng 19,6 cm và tuột khỏi tay bạn. Do vậy, trừ khi kiếm được một đồng tiền dài hơn 20 cm, bạn mới có cơ hội thắng trong trò chơi này. Còn độ dài của tờ 500.000 VNĐ thì chỉ là 14 cm.
Hãy nhìn cái đầu bẹp dúm của chiếc xe van cũ kỹ này, một trong những tấm ảnh được chia sẻ nhiều nhất trên mạng xã hội tuần vừa qua. Nữ tài xế đang học lái xe cùng với thầy giáo của mình, cả hai may mắn chỉ bị thương nhẹ sau cú va chạm với một chiếc xe chở cát.
Nhưng tình cảnh dở khóc dở cười của họ ngay lập tức trở thành một meme trên mạng dẫn về hàng loạt chủ đề: từ chuyện phụ nữ lái xe cho đến sự khó tính và cái kết của những ông thầy dạy lái.
Có một thực tế cần phải nói: Nghiên cứu đã chỉ ra phụ nữ có tốc độ phản ứng với chân phanh ô tô chậm hơn nam giới.
Sự chênh lệch có thể nói là không đáng kể, chỉ khoảng 30 mili giây. Nhưng nếu cùng đi với tốc độ 60 km/h và nhận thức được một tình huống nguy hiểm, một tài xế nữ đạp phanh ngay lập tức vẫn sẽ có quãng đường phanh dài hơn nam giới 0,5 mét. Đôi khi, nửa mét này cũng có thể đặt tính mạng của họ vào nguy hiểm.
Vô số các nghiên cứu đã liên hệ reaction time với nguy cơ xảy ra tai nạn giao thông. Theo đó, có tới 57% tai nạn ô tô xảy ra do lỗi của riêng người lái. Nếu kết hợp với các yếu tố ngoại cảnh khác cùng xảy ra, lỗi của con người chiếm tới 90% tổng số các vụ tai nạn.
Trên lý thuyết, thời gian phản ứng lý tưởng của lái xe nên bằng 0,2 giây. Nhưng các thử nghiệm thực tế cho thấy chúng thường dài hơn rất nhiều, dao động trong khoảng từ 0,78 đến 2,5 giây.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh một số yếu tố có thể kéo dài thời gian phản ứng này: từ mệt mỏi, buồn ngủ, sử dụng rượu bia cho tới căng thẳng và thậm chí, một ông thầy dạy lái đang thao thao bất tuyệt giảng cho bạn phải lái xe như thế nào.
Đúng vậy, trên thực tế bạn khó có thể vừa tạo ra phản xạ vừa suy nghĩ cùng lúc. Thậm chí, suy nghĩ còn có thể làm xao lãng và tăng thời gian phản xạ của bạn, đặt bạn vào một nguy cơ gây tai nạn giao thông.
Yogi Berra, một vận động viên bóng chày huyền thoại người Mỹ từng phải hét lên với huấn luyện viên đang chỉ đạo anh trước cú đánh: "Làm thế quái nào ông có thể vừa nghĩ vừa đánh cùng một lúc được cơ chứ?".
Trong bối cảnh, tốc độ bay trung bình của bóng chày sau một cú ném là 120 km/h, và nó có thể đạt tới gần 170 km/h.
Tốc độ của một cú sút phạt đền cũng có thể lên tới 128 km/h. Hãy làm một vài phép tính và nó sẽ cho bạn biết tại sao chấm 11 mét luôn là một trò chơi may rủi hơn là kỹ thuật.
Với tốc độ trung bình 112 km/h, một cú sút penalty có thể vượt qua vạch vôi khung thành trong khoảng thời gian 350 mili giây. Một thủ môn nhanh nhất cũng phải mất 150 mili giây để nhận ra hướng bóng, và vào thời điểm đó, trái bóng chỉ còn cách anh ấy hơn 6 mét.
Động tác đổ người mất thêm khoảng 350 – 550 mili giây. Vậy thì bóng khi đó đã nằm gọn trong lưới nếu cú sút của tiền đạo là chính xác. Do đó, bạn sẽ thấy đa số các thủ môn đều phải đổ người trước cú sút penalty, điều sẽ đặt họ vào một trò chơi may rủi, nhưng còn hơn là bị đánh bại 100% bởi khoa học.
Bởi vậy, hiểu về phản xạ, tốc độ suy nghĩ và độ trễ của não bộ không hẳn là những kiến thức quá xa vời và vô nghĩa đối với cuộc sống của chúng ta. Hãy cảm ơn những phản xạ vô điều kiện đang bảo vệ cơ thể bạn, và biết độ trễ não bộ để phòng ngừa cho các tình huống khẩn cấp.
Một lần nữa, bạn có thể thử đo reaction time của mình tại trang web này: https://humanbenchmark.com/tests/reactiontime. Hãy thử xem bạn có đang sở hữu tốc độ suy nghĩ nhanh hơn người bình thường không nhé.
CÙNG CHUYÊN MỤC
