Dù thế kỷ 21 khởi đầu với không ít biến động, đây cũng là giai đoạn chứng kiến hàng loạt đột phá khoa học và công nghệ mang tính bước ngoặt, góp phần thay đổi thế giới theo hướng tích cực. Y học đã mở ra những liệu pháp gene chưa từng có tiền lệ, năng lượng nhiệt hạch tiến thêm những bước dài tới hiện thực, chúng ta hiểu rõ hơn về Trái Đất thời cổ đại, và trong lĩnh vực thiên văn, con người đã quan sát được những thứ từng được xem là “bất khả thi” — chẳng hạn như hình ảnh của một lỗ đen.
“Tôi cho rằng khoa học đã có một đà phát triển cực kỳ mạnh mẽ trong 25 năm qua,” France Córdova, nhà vật lý thiên văn, hiện là Chủ tịch Science Philanthropy Alliance và cựu Giám đốc Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ, chia sẻ. “Tôi rất mong tốc độ này sẽ còn được đẩy nhanh hơn nữa bằng đầu tư. Chúng ta thực sự cần tạo điều kiện để hàng nghìn ý tưởng cùng nở hoa.”
Dưới đây là những khám phá khoa học đáng chú ý nhất trong 25 năm qua, cùng một số bí ẩn hấp dẫn có thể được giải đáp trong vài thập kỷ tới.
Khoa học sự sống
Giải mã bộ gene người và sự ra đời của sự sống tổng hợp
Khởi động từ năm 1990, Dự án Giải mã Bộ gene Người đã lần đầu tiên giải trình tự hoàn chỉnh bộ gene người vào năm 2003, tạo ra một “bản đồ chuẩn” cho khoảng 3 tỷ cặp base DNA cấu thành nền tảng di truyền của loài người. Đây là dự án sinh học hợp tác lớn nhất trong lịch sử, và khi hoàn thành, nó đã mở ra kỷ nguyên mới của ngành gene học, tác động sâu rộng tới pháp y, nhân chủng học, xét nghiệm tổ tiên bằng DNA và cả các liệu pháp điều trị bệnh di truyền như Huntington.
Dưới sự dẫn dắt của Viện Y tế Quốc gia Mỹ (NIH), dự án này cũng góp phần thúc đẩy sinh học tổng hợp — lĩnh vực hướng tới việc thiết kế và tạo ra các dạng hệ sống mới. Khi con người có thể đọc bộ gene của mọi sinh vật, từ giun tròn tới con người, cánh cửa “viết lại mã sự sống” cũng được mở ra. Hệ quả là tế bào tổng hợp đầu tiên ra đời năm 2010, DNA tổng hợp năm 2012 và nhiễm sắc thể tổng hợp đầu tiên vào năm 2014.
CRISPR: cuộc cách mạng chỉnh sửa gene
Từ nhiều thập kỷ trước, các nhà khoa học nhận thấy một số vi khuẩn có “hệ miễn dịch di truyền”: khi bị virus tấn công, chúng lưu lại một phần DNA của kẻ xâm nhập để tự bảo vệ tốt hơn trong tương lai.
Hệ thống tự nhiên này, gọi là CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), ngày nay đã được biến thành công cụ chỉnh sửa gene mang tính cách mạng. CRISPR cho phép cắt – dán DNA với độ chính xác chưa từng có, từ từng cặp base đơn lẻ cho tới cả nhóm gene, làm thay đổi sâu sắc y học, công nghệ sinh học và nông nghiệp.
Ra mắt năm 2012, CRISPR đã dẫn tới hàng loạt đột phá y học, bao gồm liệu pháp gene đầu tiên được phê duyệt để chữa bệnh hồng cầu hình liềm và beta thalassemia (Casgevy), cũng như sự ra đời của “em bé KJ” — một đứa trẻ sinh ra không còn mang căn bệnh di truyền vốn dĩ gây tử vong. Hai nhà khoa học tiên phong của CRISPR, Jennifer Doudna và Emmanuelle Charpentier, đã được trao giải Nobel Hóa học năm 2020.
“Phát triển khiến tôi hào hứng nhất lại diễn ra ngay trong năm nay,” Doudna cho biết. Các nhà nghiên cứu đã thiết kế và áp dụng liệu pháp CRISPR cá nhân hóa cho một em bé mắc bệnh siêu hiếm chỉ trong vòng sáu tháng. “Đây là minh chứng rằng chỉnh sửa gene theo yêu cầu cho các bệnh hiếm hiện đã khả thi,” bà nói. “Điều này sẽ thay đổi hoàn toàn những gì y học có thể mang lại cho hàng nghìn trẻ em sinh ra mỗi năm với những căn bệnh chưa từng được biết tới.”
Ngoài y học, CRISPR còn thúc đẩy công nghệ sinh học ứng dụng trong khí hậu và kiến trúc, từ cây trồng kháng bệnh tới vi sinh vật hấp thụ carbon.
Em bé có ba cha mẹ
Năm 2016, thế giới ghi nhận đứa trẻ đầu tiên mang DNA từ ba người. Phần lớn bộ gene vẫn đến từ cha và mẹ, nhưng một người hiến tặng thứ ba cung cấp DNA ty thể khỏe mạnh. Kỹ thuật này, gọi là liệu pháp thay thế ty thể, giúp giảm nguy cơ truyền các bệnh ty thể hiếm gặp. Tính đến năm 2025, những em bé sinh ra theo phương pháp này vẫn cho thấy tình trạng sức khỏe ổn định.
AlphaFold giải bài toán gấp cuộn protein
Trong nhiều thập kỷ, sinh học hiện đại luôn đau đầu với việc dự đoán hình dạng không gian 3D của protein chỉ từ trình tự hóa học của chúng. Hình dạng này quyết định chức năng của protein, tương tự như hình dạng của chìa khóa quyết định nó mở được ổ khóa nào. Giải được “bài toán gấp cuộn protein” đồng nghĩa với việc con người có thể thiết kế phân tử sinh học nhanh hơn, mở đường cho thuốc mới.
AlphaFold, do DeepMind phát triển, đã làm được điều đó. AI này có thể dự đoán cấu trúc protein với độ chính xác tiệm cận thí nghiệm thực tế, nhưng nhanh hơn rất nhiều. Thành tựu này đã tăng tốc mạnh mẽ quá trình nghiên cứu thuốc và hiểu biết về các cơ chế nền tảng của sự sống, và mang về giải Nobel Hóa học năm 2024.
Vaccine tiếp tục cứu sống hàng triệu người
Nếu thế kỷ 20 là kỷ nguyên vàng của vaccine, thì thế kỷ 21 vẫn tiếp tục đà tiến này. Vaccine HPV được phê duyệt năm 2006 đã giúp giảm 62% tỷ lệ tử vong do ung thư cổ tử cung, và được ước tính ngăn chặn 1,4 triệu ca tử vong trong tương lai.
Trong đại dịch COVID-19 năm 2020, vaccine RNA được phát triển và phê duyệt với tốc độ kỷ lục, góp phần cứu sống hàng triệu người. Hiện nay, công nghệ vaccine RNA đang được mở rộng sang nhiều bệnh truyền nhiễm khác và thậm chí cả ung thư.
Liệu pháp miễn dịch CAR T-cell trong điều trị ung thư
Năm 2017, liệu pháp CAR T-cell đầu tiên được phê duyệt. Phương pháp này chỉnh sửa tế bào T của chính bệnh nhân để nhận diện và tiêu diệt tế bào ung thư. CAR T-cell đã cho thấy hiệu quả vượt trội với nhiều loại ung thư máu như lymphoma, leukemia và đa u tủy, với hơn 90% bệnh nhân đạt trạng thái thuyên giảm, cứu sống hàng chục nghìn người cho tới nay.
Vật lý & không gian
Graphene – vật liệu siêu mỏng, siêu bền ra đời
Graphene là vật liệu mỏng và bền nhất từng được biết đến, cấu tạo từ các nguyên tử carbon sắp xếp thành mạng tổ ong hai chiều. Dù đã được dự đoán về mặt lý thuyết từ năm 1947, phải đến năm 2004 các nhà khoa học mới lần đầu tiên tạo ra graphene trong phòng thí nghiệm — một thành tựu mang về giải Nobel Vật lý năm 2010.
Không chỉ mỏng và bền, graphene còn dẫn điện tốt và trong suốt. Những đặc tính này đã giúp graphene thúc đẩy hàng loạt công nghệ mới, từ bộ lọc nước hiệu quả cao, pin sạc nhanh, pin mặt trời bền bỉ hơn cho tới các cảm biến sinh học có độ chính xác cực cao.
Hạt Higgs được phát hiện
Hạt Higgs là một hạt hạ nguyên tử có khối lượng chỉ gấp khoảng 150 lần proton, nhưng tầm ảnh hưởng khoa học của nó thì vô cùng lớn. Được dự đoán từ năm 1964 bởi nhiều nhà vật lý, trong đó có Peter Higgs, hạt này từng là mảnh ghép còn thiếu của Mô hình Chuẩn — lý thuyết mô tả các lực và hạt cơ bản của vũ trụ.
Hạt Higgs gắn liền với trường Higgs, một trường lượng tử lan tỏa khắp vũ trụ và chính là thứ mang lại khối lượng cho các hạt cơ bản. Tuy nhiên, việc phát hiện nó là điều bất khả thi cho tới khi CERN xây dựng Máy Gia tốc Hạt Lớn (LHC), cỗ máy gia tốc mạnh nhất thế giới. Năm 2012, CERN xác nhận đã phát hiện hạt Higgs, chấm dứt cuộc tìm kiếm kéo dài hàng thập kỷ và củng cố vững chắc Mô hình Chuẩn. Thành tựu này mang về giải Nobel Vật lý năm 2013.
Sóng hấp dẫn lần đầu tiên được ghi nhận
Năm 1916, Albert Einstein dự đoán sự tồn tại của sóng hấp dẫn — những gợn sóng trong cấu trúc không-thời gian. Tuy nhiên, chính ông cũng nghi ngờ rằng con người sẽ không bao giờ có thiết bị đủ nhạy để phát hiện chúng.
Gần một thế kỷ sau, các nhà khoa học tại Đài quan sát Sóng hấp dẫn Giao thoa kế Laser (LIGO) đã biến điều đó thành hiện thực khi ghi nhận tín hiệu sóng hấp dẫn đầu tiên, phát sinh từ vụ sáp nhập của hai lỗ đen cách Trái Đất khoảng 1,3 tỷ năm ánh sáng.
Tính đến năm 2025, hàng trăm sự kiện sóng hấp dẫn đã được ghi nhận, mở ra một “cửa sổ quan sát” hoàn toàn mới vào vũ trụ.
“Đây không chỉ là một cách nhìn khác về vũ trụ, mà còn là một công nghệ mà 100 năm trước không ai có thể tưởng tượng ra,” France Córdova nhận định. “Và chúng ta mới chỉ bắt đầu.”
Nhờ sóng hấp dẫn, các nhà khoa học đã phát hiện những vụ hợp nhất khối lượng lớn bất ngờ và xác nhận nhiều lý thuyết về lỗ đen do những tên tuổi như Stephen Hawking hay Roy Kerr đề xuất. Thành tựu này cũng mang về giải Nobel Vật lý năm 2017.
Năng lượng nhiệt hạch lần đầu tạo ra năng lượng ròng
Mặt Trời và các ngôi sao tạo ra ánh sáng bằng cách hợp hạch các nguyên tử trong lõi — quá trình gọi là nhiệt hạch hạt nhân. Nếu khai thác được quá trình này trên Trái Đất, nhân loại có thể sở hữu nguồn năng lượng sạch, dồi dào gần như vô hạn.
Dù vẫn còn rất xa mới tới ứng dụng thực tế, nhiệt hạch đã đạt một cột mốc quan trọng. Năm 2022, các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (Mỹ) lần đầu tiên tạo ra phản ứng nhiệt hạch sinh ra nhiều năng lượng hơn lượng năng lượng trực tiếp đưa vào thí nghiệm. Thành công này được lặp lại vào năm 2023.
Đây là bước đột phá về mặt vật lý, dù hệ thống thí nghiệm hiện tại vẫn tiêu tốn nhiều năng lượng hơn tổng năng lượng thu được, khiến các nhà máy nhiệt hạch thương mại vẫn còn là mục tiêu xa.
Những vật thể liên sao đầu tiên được phát hiện
Năm 2017, các nhà thiên văn phát hiện vật thể liên sao đầu tiên từng được ghi nhận đi xuyên qua hệ Mặt Trời. Được đặt tên là ‘Oumuamua, vật thể này có nhiều đặc điểm kỳ lạ và đã gây tranh cãi suốt nhiều năm (và không, nó không phải tàu của người ngoài hành tinh).
Sau đó, hai vật thể liên sao khác — đều là sao chổi — cũng được phát hiện: 2I/Borisov năm 2019 và 3I/ATLAS năm 2025. Đài quan sát Vera C. Rubin, đi vào hoạt động năm 2025, được kỳ vọng sẽ phát hiện thêm nhiều “du khách liên sao” như vậy trong tương lai.
Lần đầu tiên chụp được hình ảnh lỗ đen
Chụp ảnh một lỗ đen là nhiệm vụ gần như bất khả thi, nhưng dự án Kính thiên văn Chân trời Sự kiện (Event Horizon Telescope – EHT) đã làm được điều đó vào năm 2019. Bằng cách đồng bộ các kính thiên văn vô tuyến trên khắp Trái Đất, nhóm EHT đã tạo ra một “kính thiên văn cỡ hành tinh”, cho phép ghi lại hình ảnh lỗ đen siêu khối lượng ở trung tâm thiên hà Messier 87, cách chúng ta khoảng 55 triệu năm ánh sáng.
Robot thám hiểm chạm tới những rìa xa nhất của hệ Mặt Trời
Trong 25 năm qua, các tàu thăm dò robot của nhân loại đã tiến tới những nơi chưa từng có tiền lệ. Voyager 1 trở thành tàu vũ trụ đầu tiên đi vào không gian liên sao năm 2012, trong khi Parker Solar Probe bay vào vùng lân cận Mặt Trời gần hơn bất kỳ nhiệm vụ nào trước đó.
Tàu New Horizons bay qua Sao Diêm Vương năm 2015, và nhiều sứ mệnh khác — từ Hayabusa của Nhật Bản tới OSIRIS-REx của NASA — đã mang mẫu vật từ tiểu hành tinh trở về Trái Đất.
Kính viễn vọng James Webb nhìn sâu nhất vào vũ trụ sơ khai
Ngày 25/12/2021, Kính viễn vọng Không gian James Webb (JWST) được phóng lên không gian, trở thành đài quan sát mạnh nhất từng được chế tạo. Từ vị trí cách Trái Đất khoảng 1,6 triệu km, JWST đã nhìn sâu vào thời kỳ sơ khai của vũ trụ, nghiên cứu khí quyển của các ngoại hành tinh, quan sát lại các thiên thể quen thuộc trong hệ Mặt Trời và tạo ra những hình ảnh ngoạn mục chưa từng thấy.
Với sức mạnh gấp 100 lần Hubble, JWST hiện là “đôi mắt sắc nhất” của nhân loại hướng ra vũ trụ — và nó mới chỉ bắt đầu hành trình của mình.
Hàng nghìn ngoại hành tinh được phát hiện
Dù những ngoại hành tinh đầu tiên được phát hiện từ thập niên 1990, phải tới khi kính Kepler được phóng lên năm 2009 thì kỷ nguyên săn tìm hành tinh ngoài hệ Mặt Trời mới thực sự bùng nổ. Trong gần một thập kỷ hoạt động, Kepler đã phát hiện hơn 2.600 ngoại hành tinh, chứng minh rằng các hành tinh là điều phổ biến trong thiên hà của chúng ta.
Sau khi Kepler ngừng hoạt động năm 2018, thế hệ kính thiên văn mới như TESS và JWST tiếp tục mở rộng danh sách này. Tính đến năm 2025, nhân loại đã xác nhận khoảng 6.000 ngoại hành tinh — trong đó có những thế giới có mưa kim loại, hành tinh có khả năng tồn tại sự sống và cả các hành tinh “lang thang” không thuộc hệ sao nào.
Khoa học Trái Đất
Có thể quy trách nhiệm thảm họa thời tiết cho biến đổi khí hậu
Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng việc đốt nhiên liệu hóa thạch làm Trái Đất nóng lên và gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan. Tuy nhiên, phải tới năm 2004, họ mới lần đầu tiên xác định được mức độ nghiêm trọng của một thảm họa cụ thể — đợt nắng nóng chết người ở châu Âu năm 2003 — có liên quan trực tiếp tới biến đổi khí hậu.
Từ đó, lĩnh vực “quy kết khí hậu” ra đời, giúp tách bạch vai trò của con người trong các biến động khí hậu phức tạp. Ngày nay, các nhà khoa học có thể chỉ ra rằng biến đổi khí hậu làm tăng xác suất và cường độ của các thảm họa như nắng nóng châu Âu 2019, mưa cực đoan trong bão Harvey hay điều kiện khô hạn góp phần gây ra các vụ cháy rừng lớn tại Los Angeles năm 2025.
Đại dương sâu hé lộ nguồn gốc sự sống
Năm 2000, các nhà khoa học phát hiện Lost City — một hệ thống miệng phun thủy nhiệt dưới đáy đại dương, tương tự môi trường nơi sự sống có thể đã xuất hiện trên Trái Đất sơ khai. Kể từ đó, con người đã khám phá thêm nhiều núi ngầm, hệ sinh thái đáy biển kỳ lạ và vô số sinh vật chưa từng được biết đến, bao gồm cả loài động vật đầu tiên được ghi nhận đẻ trứng tại miệng phun thủy nhiệt.
Khảo cổ học & cổ sinh vật học
Lidar giúp phát hiện kho báu khảo cổ bị lãng quên
Lidar là công nghệ sử dụng laser để tạo bản đồ 3D chính xác. Trong hai thập kỷ qua, lidar đã trở nên phổ biến và tạo ra cuộc cách mạng trong khảo cổ học. Nhờ nó, các nhà khoa học đã phát hiện hàng trăm khu định cư cổ đại từng bị che khuất bởi rừng rậm ở Trung Mỹ và Amazon, đồng thời hé lộ những cấu trúc mới tại các địa điểm nổi tiếng như Angkor Wat.
Những con tàu thám hiểm vùng cực được tìm lại sau hơn một thế kỷ
Ba con tàu lịch sử — HMS Erebus, HMS Terror và Endurance — từng bị bỏ lại trong băng giá ở Bắc Cực và Nam Cực, đã lần lượt được tìm thấy trong giai đoạn 2014–2022. Những phát hiện này phản ánh bước tiến vượt bậc trong thám hiểm vùng cực, khảo cổ học dưới nước và đặc biệt là vai trò của tri thức truyền đời từ cộng đồng bản địa Inuit.
Cây phả hệ loài người có thêm nhiều nhánh mới
Dù Homo sapiens là loài người duy nhất còn tồn tại, nhiều họ hàng đã tuyệt chủng của chúng ta đã được phát hiện trong 25 năm qua. Homo floresiensis — “người hobbit” — sống cách đây khoảng 50.000 năm, cùng Australopithecus sediba và Homo naledi, đã giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn quá trình tiến hóa phức tạp của loài người.
DNA cổ đại viết lại lịch sử
Kỹ thuật trích xuất DNA cổ đại được hoàn thiện trong 25 năm qua đã giúp phát hiện người Denisova, lai giữa Neanderthal và Denisovan, cũng như tái dựng lịch sử di cư, giao thoa và thậm chí là sự lây lan của bệnh tật trong quá khứ.
Phát hiện lông khủng long
Việc tìm thấy mô mềm và lông khủng long đã xác nhận giả thuyết rằng nhiều loài khủng long, kể cả Tyrannosaurus rex, có thể mang lông, phá vỡ hình ảnh “khủng long da vảy” tồn tại hàng thập kỷ.
Xác ướp thời Kỷ Băng Hà được bảo tồn hoàn hảo
Sự tan băng vĩnh cửu đã làm lộ ra những xác ướp động vật thời tiền sử được bảo quản gần như hoàn hảo, từ voi ma mút 40.000 năm tuổi đến sư tử hang động con 28.000 năm tuổi. Đặc biệt, một loài giun tròn bị đóng băng suốt 46.000 năm đã được hồi sinh — có lẽ là “giấc ngủ đông” ấn tượng nhất từng được ghi nhận.
Những giả thuyết lớn nếu được xác nhận
Hành tinh thứ chín của hệ Mặt Trời
Từ năm 2016, các nhà thiên văn nghi ngờ sự tồn tại của một hành tinh khổng lồ nằm xa Mặt Trời gấp 20 lần Sao Hải Vương. Nếu được phát hiện, “Hành tinh Thứ Chín” sẽ vừa giải thích các quỹ đạo bất thường, vừa mang ý nghĩa biểu tượng đặc biệt — bởi người đề xuất giả thuyết cũng chính là người từng góp phần “giáng cấp” Sao Diêm Vương.
Tuyên bố “ưu thế lượng tử” của Google
Năm 2019, Google tuyên bố đã đạt ưu thế lượng tử khi máy tính lượng tử Sycamore thực hiện một bài toán trong 200 giây mà siêu máy tính cổ điển cần tới 10.000 năm. Tuyên bố này vẫn gây tranh cãi, và lịch sử sẽ là người phán xét cuối cùng.
Năng lượng tối có thể không phải hằng số
Dữ liệu mới từ dự án DESI cho thấy sự giãn nở của vũ trụ có thể đang chậm lại, gợi ý rằng năng lượng tối không phải là hằng số bất biến — điều có thể làm lung lay nền tảng của mô hình vũ trụ học hiện đại.
Điều trị mới cho các bệnh thần kinh
Những liệu pháp mới nhắm vào mảng amyloid mang lại hy vọng cho bệnh Alzheimer, trong khi vaccine nhắm tới virus Epstein–Barr đang được thử nghiệm để ngăn ngừa bệnh đa xơ cứng.
Dấu hiệu sinh học tiềm năng ngoài Trái Đất
Các phát hiện về phosphine trên Sao Kim, dấu hiệu sinh học trên ngoại hành tinh và bằng chứng tiềm năng về vi sinh vật cổ đại trên Sao Hỏa chưa thể kết luận sự sống ngoài Trái Đất, nhưng cho thấy cuộc tìm kiếm này đang dần dựa trên dữ liệu thực nghiệm thay vì suy đoán.
25 năm tới sẽ thế nào?
Không ai biết chắc khoa học sẽ đưa nhân loại đi xa đến đâu trong 25 năm tới. Nhưng như Jennifer Doudna nhận xét, phần lớn các đột phá lớn đều bắt nguồn từ nghiên cứu cơ bản, không nhằm mục đích ứng dụng ngay từ đầu.
Thách thức lớn nhất là làm sao đưa những công cụ này đến với những người cần chúng nhất.
