Hình ảnh các sinh vật đa dạng bay lượn trên bầu trời là một trong những phong cảnh quyến rũ mà chúng ta có thể nhìn trong thiên nhiên. Trong lịch sử, loài người quan tâm nhiều tới loài chim bay lượn trên trời. Có phong cảnh nào đẹp hơn hình ảnh đại bàng bay lên cao trên không trung chăng? Từ thời cổ đại, sức tưởng tượng và ước mơ của loài người luôn hướng về bầu trời và mong muốn được bay tự do giống như loài chim.
Loài chim tồn tại trên trái đất có hơn hàng chục nghìn giống chim. Đây là sự thật đáng ngạc nhiên. Tuy nhiên không phải duy chỉ loài chim mới có thể bay đâu. Có hàng trăm loài côn trùng bay, động vật có vú biết bay giống như con dơi, ngoài ra còn có loài bò sát và loài cá có thể bay nữa. Động vật nhuyễn thể cũng không phải là ngoại lệ. Mực Humboldt phun ra tia nước và nhờ lực đẩy ấy mà nhảy lên trên mặt nước giống như loài cá bay trên nước. Nó làm nên quang cảnh đáng ngạc nhiên khi bay lên và đánh lạc hướng động vật săn mồi.
Để hiểu về sự bay thì cần thiết kiến thức chuyên môn phức tạp như khí động lực học, khí co dãn học, mức độ an toàn của ứng suất1 và sự oằn2 trong cấu trúc nhẹ, sự đẩy và truyền tải năng lượng, và lý luận về hệ thống điều khiển. Nếu nghiên cứu về sự bay bằng ngành kỹ thuật công nghiệp hiện đại thì chúng ta không cầm được sự khâm phục đối với kỹ thuật bay của sinh vật thiên nhiên.
- 1) Ứng suất (stress): Sức căng để duy trì hình thái của vật thể khi bị tác động bởi các ngoại lực như nén, uốn v.v…
- 2) Sự oằn (buckling): Hiện tượng trụ cột hoặc tấm ván bị oằn khi bị áp lực hướng trục vượt qua giới hạn nhất định.
Hầu như mọi kỹ thuật hàng không hiện đại được phát triển cho đến ngày nay là kết quả được làm ra bởi khát vọng muốn bay của loài người. Vật thể bay mà loài người làm ra lần đầu là vật thể hơi thô sơ; ấy là họ chỉ sao chép những gì đã quan sát trong thiên nhiên. Đầu thế kỷ thứ 20, các kỹ thuật cơ bản về động cơ, nguyên liệu và lý thuyết về đôi cánh được xác lập, cho nên máy bay tự phát điện được ra đời. Loài người tự hào rằng họ đã làm ra máy bay vượt trội hơn sinh vật trong thiên nhiên sau những nỗ lực liên tục trong vòng hơn một thế kỷ. Tuy nhiên, sự thật thì không phải như vậy.
Một trong những cảnh tuyệt vời mà chúng ta có thể thấy trong thiên nhiên là cảnh chim ruồi bay nhanh nhẹn từ bông hoa này đến bông hoa khác để hút mật hoa. Phải mãi đến ngày nay có khả năng quay tốc độ cao, loài người mới biết được rằng chim ruồi chuyển động đôi cánh 50-60 lần thậm chí đến 80 lần mỗi giây, và sự vỗ cánh nhanh ấy làm nên âm thanh vo ve. Sự trao đổi chất của chim ruồi đang bay tăng lên hơn các động vật khác; nhịp tim đạt tới 1.260 lần và hô hấp lên tới 250 lần mỗi phút. Để duy trì sự trao đổi chất thể ấy thì hàng ngày chúng phải hấp thụ mật hoa bằng cân nặng của bản thân. Đó là lượng chúng có thể duy trì cho đến ngày hôm sau. Nói cách khác chúng duy trì trạng thái ở mức không chết đói.
Từng ly từng tý của cuộc đời chim ruồi còn đáng ngạc nhiên hơn. Gần đây, một nhóm nghiên cứu của Đại học Stanford đã so sánh đôi cánh của chim ruồi với kỹ năng đôi cánh của máy bay trực thăng siêu nhỏ. Trong nghiên cứu, họ sử dụng máy bay trực thăng siêu nhỏ được chế tác tinh xảo có kích thước to bằng chim ruồi. Họ quan sát sau khi gắn lần lượt đôi cánh của 12 loài chim ruồi vào một thiết bị được thiết kế để kiểm tra khí động lực học của cánh trực thăng. Máy quay ghi luồng không khí xung quanh cánh, và cảm biến tải trọng tối tân đo sức nâng3 và sức cản4 của cánh tùy theo sự biến hóa của tốc độ và góc độ. Kết quả cho thấy rằng cho dù chim ruồi chỉ quay tròn giống như trực thăng mà không vỗ cánh, nhưng đôi cánh của chim ruồi xuất sắc hơn. Một loài được gọi là chim ruồi Anna vượt trội 27% hơn so với cánh của trực thăng siêu nhỏ tối tân.
- 3) Sức nâng (lift): Sức lực được tác động vuông góc với phương hướng vận động đối với vật thể vận động trong chất lưu. Máy bay có thể bay trong không trung nhờ sức lực này được tác động ở cánh.
- 4) Sức cản (drag): Lực chống lại khi vật thể vận động trong chất lưu.
Xem video tốc độ cao quay chim ruồi lơ lửng trên không trung thì chúng ta không thể không ngạc nhiên trước sự hoàn hảo của kỹ thuật điều khiển sự bay ấy. Dù vỗ cánh với tốc độ không thể tin nổi, nhưng đầu của chim ruồi giữ nguyên vị trí nhất định một cách chính xác. Ấy là lý do chim ruồi có thể hút mật hoa một cách nhanh nhẹn. Chim ruồi thậm chí có thể bay ngược. Các nhà nghiên cứu khoa học vũ trụ dốc sức trong nhiều năm đến đâu chăng nữa thì họ cũng không thể thiết kế ra được hệ thống điều khiển sự bay giống như một con chim ruồi nhỏ bé này.
Hàng năm, chim di cư di chuyển tùy theo sự thay đổi của các mùa để sinh tồn. Di chuyển của chim di cư là sự tổng hợp của thiết kế và hệ thống tối ưu hóa mà chúng ta chỉ có thể xem trong thiên nhiên.
Khi xem một đàn ngỗng Canada di cư thì chúng ta có thể dễ dàng quan sát hình chữ “V”. Góc độ này giúp đàn ngỗng Canada giảm năng lượng đến 70% trong khi di chuyển. Mỗi một chim ngỗng trời đều là phi công tuyệt vời nhưng bằng cách sử dụng ưu điểm của hình chữ “V”, chúng cực đại hóa năng lực. Khi chim ngỗng trời ở phía trước nhất vỗ cánh thì xảy ra luồng không khí từ chót cánh xuống dưới. Ngược lại, ngay phía sau chim ngỗng trời ở phía trước nhất thì không khí lại chảy lên trên. Ngỗng trời đầu đàn ở vị trí thích hợp nhất và điều kiển sự vỗ cánh với tỷ lệ thích hợp thì các ngỗng trời theo sau tiêu tốn khá ít năng lượng. Nhưng ngỗng trời ở phía trước nhất bị kiệt sức nhanh, cho nên các thành viên của bầy luân phiên nhau đứng ở phía trước để chia sẻ gánh nặng.
Giữa loài chim biết hót5 ở rừng taiga (rừng phương Bắc), có một loài chim nhỏ được gọi là chim chích chòe đen (blackpoll warbler). Những người quan sát loài chim từ lâu đã biết rằng đàn chim này rời New England ở Mỹ và miền Đông Canada rồi di cư đến Venezuela và Colombia ở Nam Mỹ nhưng không biết tuyến đường di cư một cách chi tiết. Họ chỉ biết rằng loài chim chích chòe đen đi qua Puerto Rico, Cuba và Greater Antilles trong quá trình di cư. Tuy nhiên, họ nghĩ rằng chúng không thể vượt một mạch qua Đại Tây Dương, là quãng đường quá xa. Ấy là vì nếu vượt qua như vậy thì chúng không thể ăn, uống và hạ cánh trên đất trong suốt chuyến bay, còn hạ cánh trên biển có nghĩa là sự chết.
- 5) Chim biết hót (songbirds): Tên gọi chung loài chim biết hót thuộc Bộ sẻ.
Một nhóm nghiên cứu của giáo sư Bill DeLuca của Đại học Massachusetts đã giải tỏa nghi vấn ấy. Giáo sư DeLuca và các nhà nghiên cứu thành công gắn máy thu GPS rất nhỏ 0,5 gam trên lưng của chim chích chòe đen. Khi mùa thay đổi, mấy con chim chích chòe đen cũng trở về, và dữ liệu của máy thu GPS đã chứng tỏ rằng chim chích chòe đen nhỏ bé này đã vượt một mạch qua Đại Tây Dương. Chúng di chuyển 2.300-2.800km chỉ trong vòng 2-3 ngày. Giáo sư DeLuca giải thích rằng đó là kỷ lục chuyến bay vượt qua đại dương không hạ cánh dài nhất trong lịch sử nghiên cứu chim biết hót, và đó là sự việc “gần bất khả năng”.
Chuyến bay đường dài thể này của chim chích chòe đen đòi hỏi sự cân bằng chính xác giữa khí động lực học với sự trao đổi chất của chim. Tốc độ bay thích hợp của mỗi loài chim đều khác nhau. Không chỉ lúc bay với tốc độ cao nhất mà còn lúc bay chầm chậm, con chim tiêu hao rất nhiều năng lượng. Để bay đường dài đáng ngạc nhiên hơn 2.300km thì chim chích chòe đen phải bay với tốc độ thích hợp sao cho tiết kiệm năng lượng. Nếu chim chích chòe đen bay ở phía trước nhất sử dụng năng lượng vượt quá dù chỉ là 1% thì đàn này sẽ bị rơi xuống và chết tại 23km trước khi hạ cánh trên đảo để nghỉ ngơi. Ngoài ra, ngay cả chim di cư bay lần đầu cũng đều có thể tìm đến ngôi nhà mùa đông mà chúng chưa bao giờ đi. Đây là năng lực thần bí mà khoa học vẫn chưa thể lý giải được.
Sự hài hòa hoàn thiện của hình thái thân thể và sự trao đổi chất, tổ chức hóa của bầy đàn và giác quan đặc biệt. Điều này cho biết rằng mọi loài chim, côn trùng, con dơi biết bay đều là nhân chứng về sự sáng tạo vĩ đạo của Đức Chúa Trời. Hàng nghìn sinh vật bay lượn trên bầu trời đều có trạng thái thích hợp nhất để bay. Nếu có yếu tố nào kém dù chỉ là một chút so với trạng thái tối ưu hóa ấy thì kết quả không gì khác mà là sự chết thôi. Dầu chúng ta thích hay không thích thì cũng sợ hãi trước năng lực sáng tạo vĩ đại của Đức Chúa Trời khi xem tài hoa múa ba lê tuyệt vời của chim ruồi hoặc phẩy tay vô ích cho dù muốn đuổi con ruồi nhanh nhẹn và con muỗi phiền phức.
Thông qua “kỳ tích bay lượn trên trời” của vô số loài chim, côn trùng, động vật có vú bay trên bầu trời, chúng ta có thể nhận biết sự thật rằng mọi vật thọ tạo trên đất này đều được thiết kế hoàn hảo để được sống tại vị trí được quyết định cho mỗi loài. Duy chỉ Đức Chúa Trời mới có thể thiết kế mọi thứ này một cách hoàn hảo. Đây là lý do vì sao chúng ta phải tin vào sự tồn tại của Đức Chúa Trời và theo sự quan phòng của Đức Chúa Trời đối với chúng ta.
Các chim di cư phải theo con đường đã được thiết kế phù hợp với bản thân thì mới được đạt tới điểm đích. Giống như vậy, chúng ta cũng phải theo sự quan phòng của sự cứu rỗi hoàn hảo của Đức Chúa Trời thì mới được đạt tới Nước Thiên Đàng, là điểm đích của cuộc hành trình.