Con người chiến thắng bóng tối Sự ra đời của bóng đèn điện vào thế kỷ 19 được coi là một trong những phát minh quan trọng nhất đưa nhân loại đến cuộc sống phồn vinh. Ngay từ năm 1852, tạicuộc Triển lãm thế giới ở London, người ta đã trưng bày mộtloại bình ắc-quykhổnglồ để chạyđèn hồ quang, đây là mộtnguồn sáng mớidù loại đèn hồ quang nàyrấttốnkém và có nhiều nhược điểm. Chỉ đến khi bóng đèn điện rađờithì ánh sáng nhân tạo mới có điều kiện đượcsử dụng rộng rãi. Nhờ có đènđiệnnên mọi ngườicó thể thắp sáng ngôi nhà của mình với giá rẻ, ổnđịnh vàkhôngnguy hiểmnhư nến. Nhờ có đèn điệnngười ta có thể làm việc, nghiêncứucả ban đêmtừ đó sản lượng và tri thức tăng nhanhgấp bội, làm cho con người có thêm sự khác biệt với động vật vì con người giờ đây có thể tự quyết định về chukỳ ngày và đêmcủa mình. Ngườitạo nên dấu ấn lịch sử này là nhàsáng chế, phát minhThomas Alva Edison(1847- 1931), người đã vươnlên từ cậu bé bánbáothànhmột triệu phú. Edisonsinh raở Ohio,ông làm việc một thời gian về điệntín thuộc công ty hỏa xa,tại đây ông đã có mộtsố cải tiến đối vớilĩnh vực điện tín, năm 1876ông thành lập một hãng riêng ở MenloParkở New York. Hãng này đi sâu vào lĩnh vực “sángchế phát minhtheo đơn đặt hàng’’. Edison đượccoi làmộtnhànghiên cứu hiện đại,ông không quantâmđến cảm hứng bất chợt màđặc biệt quan tâm tới việc thực nghiệm một cách có hệ thống các giải pháp mới khác nhau với một đội ngũ cộng sự đôngđảolàm việc trong các phòng thí nghiệm. Ôngđặt ra chỉ tiêu: Cứ 10 ngày thì có một phát minh loại nhỏ vàsau sáu tháng phải có một phát minh lớn hơn. Bản thân Edison thích coi mình là một “nhà sáng chế công nghiệp” và ông gọi doanh nghiệp của mình là “nhà máy sángchế’’.Ông không chú trọng tới những vấn đề thuộc về bản chất tự nhiên, mà đặcbiệtquantâm tạo ra nhữngsản phẩm xuất pháttừ những tri thức khoahọcmới nhất thời đó để phát triển kinh tế. Ngườita vẫn cho rằngbóngđèn điện được phát minh vào năm 1879,thời điểm Edisonđã thử nghiệm 6.000chất liệu khác nhau để làm dây đốt trong đèn điện và cuối cùng ôngđã quyết định dùngsợi carbon, nhưngtrước đó đã có mộtsố người khác dùng chất liệu nàyvì thế đã xảy ra tranh chấp bản quyền.Khả năng dẫn điện củacarbon kém nên khi chođiện chạy qua dây dẫn carbon trongmột bình thủy tinhchân không,thìdây sẽ phátra ánh sáng: nguồn sáng đầutiênnày ước khoảng 25Watt. Trướcđó cũng từng diễn ra những thử nghiệm với dâyđốt điện,thí dụ Heinrich Göbel, mộtchuyên gia cơ khí và quang học người Đứcdi cư sangMỹ,đã làm thí nghiệm này trước Edison.Nhưng Edison đã tạo ra bước đột phá: ông tổ chức biểu diễn ở MenloParkđể cho đènđiện chiếu sángliên tục40 giờ đồng hồ, chứng minhcho cả thế giới thấy đã đến lúc kết thúc giai đoạn thử nghiệmđối với bóng đèn điện vàđưavào sử dụng trong thực tiễn. Edisonnhận thức được rằng nếu thiếu một hạ tầngcơ sở để truyền dẫn điện thì chiếc bóng đèn điện của ông cũng trở nênvô nghĩa.Việc phát minhrabóng đèn điện đã làm tăng lập tức việc tiêu thụ máy phát điện bằnghơi nước cùng với dynamo.Tuynhiên mãi sau khixây dựng cácnhà máy điện và lắp đặthệ thống dây dẫn thì mới tạo đượcbước đột pháđối vớiviệcsử dụngánh sáng điện ở cácthành phố lớn. Edisonnungnấu mơ ước điện khíhóaNewYork, một dự án màông tham dự ngay từ đầu. Đếnnăm 1882 ôngđã cho xây dựng đường cáp ngầm và nhàmáy điện lớn đầu tiên với sáumáy phát điện bằng hơi nước. Ngay trongnăm đó đã có 59khách hàng đầu tiên đượccung cấp điện và chỉ một năm saucon số này tăng lên 513. Đến cuối năm 1886 nhóm doanh nghiệp của Edisonđã có tới 3.000 nhân viên với số vốn là 10 triệu đôla, tập đoàn của Edisonlà một trong nhữngtập đoàn lớnnhất thế giới thời đó. Ngay từ đầusáng chế của Edisonđã bị áp lực cạnhtranhrấtlớn của đèn thắp bằngkhíđốt. Vàothời đó đèn chiếu sángbằng khí đốtđã có chỗ đứng khá vững chắc ở cácthành phố lớn dù có một số nhược điểm: dễ gây cháy, nổ, đốt khi cháy tiêu haomộtlượnglớnoxy, làmnóng khuvực xung quanh nên cácrạp hát dùng đèn khíđốtthườnglàm khán giả thấy mệt mỏi, buồn nôn và đau đầu. Thời đó nhà hát kịch ở Boston làmột trong những công trìnhlớn đầutiên được Edison trangbị toànbộ bằng đèn điện, sau đó một số khách sạn lớn cũnglàkhách hàngđầutiên của ông. Ít lâu saulà giới nhà giầu, tiếp theolà các nhà máy cũng có nhu cầu lắp hệ thống đèn điện. Để thu hút lượng khách hàng sử dụng đènđiện ngày càng nhiều để cạnh tranh vớiđèn khí đốt,cácdoanh nghiệp điện ở một số thành phố kéo đường dây điện đếntừng hộ gia đình và thậm chí cho dùng miễn phí bóngđèn điện đầu tiên. Ánh sángđiện không những chỉ ở các nhà máy, trườngđạihọc và ngaycả trên đườngphố. Số lượng bóng điện được sản xuất thời đó là minh chứngcho sự thành công của ngànhsản xuấtđiện chiếu sáng. Sản lượngbóngđèn điện của “công ty điện phổ thông (Allgemeine Electricitätsgesellschaft)’’ hồi đó là công ty sảnxuất bóng điện vào loạihàng đầu đã tăng từ 60.000bóng trong năm 1885 lên trên 300.000bóng chỉ trong vòng hainăm. Sảnxuất,học tập vàsinhhoạt vào banđêmtrở nêntiệnlợihơn vàít tốn kém. Bóng đèn điện có một chức năng rất quan trọng làtrongquá trìnhphát triển bóng đèn điện luôn là kẻ đi tiên phongtrongsự nghiệp điện khí hóa, tạo nên một hạ tầng cơ sở mà sau này hạ tầng cơ sở đó đã được tiếp tục phát triển để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau: Nơi nào có nhà máy điệnthì ngườitasẽ không chỉ dùng điện để phục vụ chiếu sáng mà còn dùngđiện để chạy các loại máy móc thiết bị điện khác như ra đời hệ thốngxe điện. Chiphí cho giao thông bằng xe điện rẻ chỉ bằngmộtnửa sovới sử dụng hệ thống giao thông do ngựa kéo. Saunày người ta còn dùng điện để sưởi ấm, nấu nướng.Nếu khôngcó điện thì làm saocó được các quầy bán hàngtự động, có hệ thống biển quảngcáo bằng sánh sáng và cũng sẽ khôngcó truyền hình cũng như computer. Nếu thấy được ánh sáng điện cóý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển phồn vinh ngày nay thì người ta ít nhiều có thể thông cảm với ai đó còn nuối tiếc chiếc bóng đèn điện ngày nào.Bóngđèn điện sẽ biến mất và sẽ bị thaythế bởi loại bóng tiết kiệm năng lượng, từ đó cũngbiếnmất điều từng tạo nên cuộcsốnghiện đại, tạo nên cuộcsống phồn vinh của chúng ta ngày nay. Chúngta đã coi sự hiện diện củacái bóng điện trongcuộc sống là điều hoàntoàn đương nhiên,không thể thiếuđược.Theotriếtgia người Pháp Gaston Bachelardthì “Ngọn đèn điện không chỉ là một sản phẩm,màđã trở thành trungtâmcủa ngôi nhà,là linhhồncanh giữ nơi sinhsốngcủa mỗi người chúngta.Khó có thể tưởng tượngvề một ngôi nhà mà khôngcó bóngđèn cũng như có bóng đènmàkhôngcó ngôinhà.’’ Không khó để trở thành nhà lực sĩ của Jules Verne Bạn có nhớ nhà đại lực sĩ Matiphu trong truyện của Jules Verne, và trường hợp lạ lùng khi chàng ta dùng hai cánh tay khổng lồ giữ được cả một chiếc tàu thủy không lao xuống dưới? Vậy mà điều đó lại chẳng phải quá thần kỳ, ngay cả một cậu bé cũng có thể làm được điều đó Đây làđoạntiểu thuyết mô tả kỳ công trên: "Con tàu Torabocolo đã được mang rakhỏi cái trụ đỡ hai bên và đang được chuẩn bị hạ thủy. Chỉ cầntháodây cáp cộttàu ra là nó bắtđầutrượtxuống dưới. Đã có 6 người tòmò đếnxem.Đúng lúc ấy, người ta thấy xuất hiện một chiếc du thuyềnđangchạy mentheo đoạn bờ nhôra và tiến về phía mọi người. Chiếc du thuyền này muốn vào bến và như vậy buộclòngphải đi ngang quaxưởngđóng tàu là nơi đang chuẩn bị hạ thủy chiếc Torabocolo. Khi thấy chiếc du thuyền ra hiệu, lập tức người ta đình ngay việchạ thủy con tàu để tránh những tai nạn bất ngờ.Chocon thuyền đi vào sông đào rồi hãy tiếp tục công việc cũng chẳng sao.Bằng không một bên nằm chắn ngang, một bên thì lao nhanhtới, nhất định thế nào cũng xôvào nhau,và thuyềnchắc sẽ bị đắm. … Bỗngcó tiếng kêu thất thanh; tàu Torabocolođã chuyểnmình và bắt đầu lao xuốngđúng lúc con thuyềnđi ngangqua, cả hai sắp xôvàonhau.Chẳngcòn thời gian và cũngkhông còn khả năng nào ngăn được sự va chạm ấy nữa rồi. Chiếc Torabocolo trượt rất nhanh xuốngdưới theo đườngdốc… Một làn khói trắng bốc ra docọ sát mạnh,đangcuộn lại ở phía trước mũi tàu, còn phía lái của nó đã chạm tới nước. Bỗng mộtngườixuất hiện. Anhta chụp lấy chiếc dâyneo buộcở trướcmũi tàu ghì xuống đất và cố giữ chặt nó. Đoạn anh ta nhanh nhẹn quấn nó vào một cái ống sắt đã đóngchặt xuống đấtvà dùng hết sức mạnh giữ chặt dây trong gần 10 giây.Cuối cùng, chiếc dây neo bị đứt tung.Nhưng10 giây này cũng đã đủ: Chiếc Torabocolo khi xuốnghẳntớinước chỉ hơi chạm nhẹ phải chiếc duthuyền và lướt lên phíatrước" Thế là chiếc duthuyền đã thoát nạn. Vàngười cứu nguy cho nó chính là Matiphu. Jules Vernehẳn sẽ lấy làmngạc nhiên nếu cóngười mách cho ông rằng hoàn thành một kỳ công như thế không cầnđến mộtngườikhổng lồ. Bất kỳ người nào, chỉ cần nhanh trí một tý cũng có thể làm được cái việc phithườngấy. Cơ học dạy rằng một sợi dây quấn vào một trụ tròn thì khi nótrượt, lực ma sát đạt tới một giátrị rất lớn. Số vòng dây càng nhiều thì lực ma sátcàng lớn; lực ma sáttăng theo quy tắc sau: Nếu số vòng dây tăng theocấpsố cộng thìlực ma sát sẽ tăng theocấp số nhân. Chonên ngaymột em bé yếu, khi giữ chặt một đầu dây quấn độ 3-4vòngvào một trục cố định, cũng đủ sức làm cânbằng một lực rất lớn đặt vàođầukia của dây. Ở các bếntàu thủy, ta thấy khitàu cập bến thường có các em bé chuyên làm việc hãmnhững chiếc tàu chở hàng trămhànhkhách. Đó không phải là nhờ sức mạnhkỳ diệu,mà là dolực ma sát củasợi dây quấn vàocọc đã làm được công việc ấy. Nhà toán học nổi tiếng của thế kỷ 18 làEulerđã tìmđược hệ thức giữa lực ma sátvàsố vòng quấn của dâyvào cọc. Dưới đây làcông thức đó để các bạncóthể hiểu sâuhơn: F= f.ekα Trongđó: f là sứckéo của ta dùngđể chống lại lực F; e là con số 2,728… (cơ số của logarit tự nhiên); k là hệ số masát giữa dây và trục tròn; α biểu diễn “góc quấn”, nghĩa là tỷ số của độ dài của cung chắn bởi phần dây đã quấn trên bán kínhcủa cung ấy. Thử áp dụng công thức này vào trườnghợp Jules Verne đã mô tả. F lúc này là lực kéo chiếc tàu trượt theo mộtcái cầu bắc nghiêng. Trọnglượng của tàu là 500.000N. Giả sử độ nghiêng của tàu là 1/10, như vậy không phải toànbộ contàu mà chỉ có 1/10trọnglượngcủa nó tác dụng lên dây, nghĩa là chỉ có 50.000 N tácdụng lêndây mà thôi. Tiếp tục giả sử nếu k = 1/3. Góc α xác địnhđược ngay, nếu cho rằngMatiphuquấn cả thảy 3 vòng quanhtrục, α sẽ bằng 6 π. Thay các giá trị này vàocông thức Euler, ta được phương trình: 50.000 = f.2,726π.1/3 Từ đó tính ra: f =93 N Thế là, để hoàn thành cái kỳ công tuyệt vời đó, người “khổng lồ” chỉ cầnkéo dây bằngmộtlực gần 100 N thôi. Bạn đừngnghĩ rằng con số 100N chỉ là con số lý thuyết, chứ thực tế thì cần phải dùng một lựclớn hơn thế nhiều. Songngược lại, có khi kết quả tính đượcở đây còn quá lớn nữa cơ đấy:Khi ta dùng dây gai và trục gỗ thì hệ số ma sát sẽ rất lớn, nghĩa là sức người bỏ ra chẳng đáng là bao.Giánhư có một cái dây thật chắc chắn,có thể chịu đượcsứckéocủa một con tàu, thì lúc bấygiờ ngaymột cậu bé yếu đuối, nếu quấnđộ 3,4 vòngdây vào trụcthìcòn thể làm được nhữngviệc tuyệt vời hơn cả nhà đại lực sĩ của Jules Verne. . Con người chiến thắng bóng tối Sự ra đời của bóng đèn điện vào thế kỷ 19 được coi là một trong những phát minh quan trọng. và tri thức tăng nhanhgấp bội, làm cho con người có thêm sự khác biệt với động vật vì con người giờ đây có thể tự quyết định về chukỳ ngày và đêmcủa mình. Ngườitạo nên dấu ấn lịch sử này là nhàsáng. lượngbóngđèn điện của “công ty điện phổ thông (Allgemeine Electricitätsgesellschaft)’’ hồi đó là công ty sảnxuất bóng điện vào loạihàng đầu đã tăng từ 60.00 0bóng trong năm 1885 lên trên 300.000bóng