Kỉ niệm50năm laser: Từ súng bắn tia đến đĩa Blu-ray (Phần 2) Phương tiện kĩ thuậtsố Ngoài những côngdụng hữuíchvà thựctiễncủa laser, chúng còn làm được những gìđể phục vụ chúng ta nữa? Trước hết,các lasercóthể điều khiển chính xác các sóng ánh sáng, cho phép sóng âm đượcghi lại dưới dạng nhữngvết nhỏ xíu trong định dạng kĩ thuật số và âm thanh được chơi trở lại với độ trungthực cao. Vào cuốinhững năm 1970, hãng SonyvàPhilips đã bắtđầuphát triểnâm nhạckĩ thuậtsố mã hóa trên những“đĩacompact”(CD) sáng bóng bằng plastic cóđường kính 12cm.Cácbitsố được biểu diễn bằng nhữngcáilỗ kích cỡ micrometkhắc vào plastic và đượcquétkhi phát lại bằng mộtdiodelasertrong mộtmáy hát CD. Tronghồi tưởng, côngnghệ mới này xứngđáng đượctônvinh với kèn trống nhạc họa củariêng nó, nhưng đĩa CD đầu tiên được công bố, vào năm 1982, là album thương mại Đường số 52 của nghệ sĩ rock BillyJoel. Vào giữa thập niên 1990,dung lượng74 phút nhạc của các đĩaCDđã được mở rộng đáng kể qua cácđĩasố đa năng hayđĩavideokĩ thuật số (DVD) cóthể chứa toàn bộ một bộ phimdàivàchấtlượngcao.Năm 2009, các đĩa Blu-ray(BD) xuấthiện làmộtchuẩnmới có thể lưu trữ 50 gigabyte,đủ để chứa mộtbộ phimvới độ phân giải cao ngoại hạng. Sự khác biệtgiữanhững định dạng nàylà bước sóng laser dùngđể ghi và đọc chúng – 780nmchoCD, 650nmchoDVDvà 405nmcho BD. Bước sóngcàng ngắnchocác đốmlasergiới hạn nhiễu xạ càng nhỏ, cho phép nhiều dữ liệu hơn gói ghémvàomộtkhônggian cho trước. Mặcdù cơnlốc downloadđã dẫn tới sự suy tàn của thị trường CD – 27% lợi tức âm nhạc hồi năm ngoái là từ download kĩ thuậtsố - nhưngcác laser vẫn cần thiết chongành giảitrí củachúngta.Chúng mang âm nhạc, phim ảnhvàmọi thứ tuôn tràn hoặc có thể tải xuống qua Internetvàcác kênhviễnthông,lưu chúngvào trong máy vi tính, điệnthoại thông minh và nhữngdụng cụ kĩ thuật số khác của chúng ta. Những tiachết chóc Trongsố những bộ phimmàbạncó thể chọnđể tảivề trên Internetlà một số phim trong đó laser đóngvai trò làdụng cụ hủy diệt, kích thích ý nghĩ tiêu cực. Trongbộ phim Thiên tài Đích thực(1985),mộtnhà khoahọc kết nạp hai chàng sinh viên trẻ xuấtsắcđể pháttriểnmộtthứ vũ khí ám sátbằnglaser đặt trên máy bay dùngchoquân sự và CIA.Haichàng sinh viên đã trả thù bằng cáchphá hủy laser trên để đốt nóng một bể bỏng ngôkhổnglồ, tạoramộtđợtsóngthầnhạch nhân nổ lốp bốp thiêu trụi ngôi nhàcủanhàkhoahọcấy. Bộ phimRoboCop (1987)thể hiện một tin tức báo cáo rằng một laserdo Mĩ chế tạo đang ở trênquỹ đạoxung quanh trái đất đã quét mất phần phía namCalifornia. Đây là một phản ứngchâm biếm đối với ý tưởng sử dụng vũ khí laser trong khônggian, một giấc mơ màtổng thống Mĩ khiđó,RonaldReagan, theo đuổicuồngnhiệt. Quân đội Mĩ đã nghĩ tớicácvũ khí lasertrước khicó cáclaserCO 2 công nghiệp công suất cao cóthể làm tanchảy kimloại. Khi Chiến tranh Lạnh làm tăng thêmnhữnglongạivề sự mâu thuẫntoàn cục với Liên Xô,thìtiềm năngcủa một thứ vũ khí công nghệ cao mớiđã thôi thúcLầuNămgóctài trợ chonghiên cứu laser ngaytrước khi cókết quả của Maiman. Nhưng khómàtạo ra công suất chùm tia đủ mạnh với một dụngcụ có kíchcỡ hợp lí – những laserCO 2 sơ khai vớicông suất phát hàng kilowatt to quá cỡ để dùng trên chiến trường.Cuốicùng,năm 1980, Laser Hóahọc Tiên tiến Hồng ngoại Trung đã đạt tớicông suất xunghàng megawatt,nhưngvẫn làmột thiết bị đồ sộ. Tệ hơn nữa,sự hấp thụ và những hiệu ứng khí quyển khác làm cho chùm tia của nó mấthiệuquả lúc nóđitớimụctiêu. Tuy nhiên, ngườita bắt đầu quantâm đến các laserchiếulên không gianđể phá hủycáctênlửa đạnđạo liên lụcđịacó đầuđạn hạt nhân (ICBM)trướckhi chúng đi trở vào khíquyển. Sự phát triểncác laser cósứcmạnhthích hợp thídụ như các laserphát ra tia X trở thành bộ phậncủa Sáng kiến Phòngthủ Chiếnlược chống ICBM (SDI)tiêu tốn nhiều tỉ đô la do Reagan đề xuấtvào năm1983.Được công chúng, cũng như các nhà khoa họcvàchính phủ, biếttớilà “Chiến tranhgiữa các vì sao” thời hậu phim ảnh, kế hoạch trên phảng phấthương vị khoahọc viễn tưởng không thể chối cãi. Nhưng sự vũ trang hóa khônggiancủanướcMĩ chưabao giờ được hiệnthựchóa– vàonhữngnăm 1990,những khó khăn kĩ thuật vàsự sụp đổ của LiênXô đã chuyển hướngcác phát triểnvũ khí lasersang hướng khác. Giờ thì chủ yếungườitatập trungvào nhữngthứ vũ khí nhỏ hơn như các lasergắn trên máy baycó tầmhoạtđộnghàngtrăm kilomet. và những tia sự sống Trongkhi tính luân líliênquanđếncácloại vũ khí có thể là vấnđề gây tranh cãi, thì các laserđã đượcsử dụng trong nhiều lĩnh vựckháctốtmộtcách không thể phủ nhận, thídụ như trong y khoa.Côngdụngy khoađầu tiên của laserlà vào năm 1961, khicác bác sĩ tại Trungtâm Y khoaĐại học Columbia ở NewYork pháhủy một khối u trênvõng mạc củamột bệnh nhân với mộtlaserruby.Vì một chùm laser có thể đi vào mắtmàkhông gâythươngtổn, nên chuyên khoa mắtđã được hưởnglợiích đặcbiệt từ các phương pháp laser,nhưng tínhđadạngcủachúng còn mangđến sự chẩnđoán và điều trị bằng laser trong những lĩnh vựcy khoa khác. Trái: Đĩa Blu-ray (Ảnh: GIPhotoStock/Science Photo Library). Phải: Phẫu thuật mắt bằng laser (Ảnh: NIH/Custom Medical Stock Photo/Science Photo Library) Sử dụng laserCO 2 và những loại laserkhác với bước sóng, mứcđộ công suất và tốc độ xungbiến thiên,các bácsĩ có thể làm bốchơi chính xáckhối u bướu, và còn cóthể cắt khối uđồng thờiđốtnó để làm giảm sự thương tổn do phẫu thuật. Một thídụ của công dụng ykhoalàphẫu thuật LASIKtrong đó mộtchùm tia laser định hìnhlạigiác mạc để khắcphục tật khúc xạ của mắt. Năm 2007,chừng17 triệungười trên khắp thế giới đã trải quathủ tụcy khoatrên. Trongkhoadaliễu, cáclaserthường đượcsử dụng để điều trị các khối u da lành tính và áctính,và còngiúp cải thiện sắc đẹpnhư loạibỏ vết bớthoặc những hình xăm khôngmongmuốn. Những công dụng y khoakhác đadạng như điều trị các khối u não khó tiếpcận với ánhsánglaser dẫn hướngbằng sợi quang, đả thông các tuyến ống bị tắtnghẽnhoặc bị hỏng vàxử lí cácđĩa thoát vị để xoa dịu chứng đau bụngdưới, một thủ tục đượcthựchiệntrên500.000bệnh nhânmỗi năm ở Mĩ. Nhưng cònmột mụctiêu caocả nữa của việc sử dụng laser là trong nghiên cứu cơ bản vànghiên cứu ứng dụng.Mộtthí dụ nổi tiếnglà Thiếtbị ĐánhlửaQuốc gia (NIF)tạiPhòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore ở California, Mĩ. 192 chùmlaser tử ngoại của NIF,chứa trong một tòanhà10 tầng, cỡ bằngmột sânvận động, được thiết kế để phânphối một xung laserngắn cườngđộ hàngtrăm terawattvàomột viên nhiên liệu deutriumkích cỡ milimet. Người ta hivọngthiết bị này tạo rađượcnhững điều kiện giống như nhữngđiềukiệnbêntrongmột ngôi sao hay một vụ nổ hạt nhân, chophép nghiên cứu cácquá trình thiênvănhọclẫn các loạivũ khí hạt nhân. Một mục tiêu được côngchúngbiết tới rộngrãi hơn là kích thíchhạtnhân hydrogen để tổng hợpthành helium,như cái xảy ra bêntrongMặt trời,để tạo ra năng lượngkhổnglồ. Sauchừng 60 nămnỗ lựcsử dụng cáccáchtiếpcận khác nhau, các nhà khoahọcvẫnchưalàm chủ được sức mạnh nhiệt hạch để xây dựng các nhàmáyđiện công suất lớn hơn. Nếusự nhiệt hạchbằng lasermangđến thành công nguồn năng lượng khôngđộc hạivàvô tận này, thì chi phívượtmức3,5tỉ đô la đầu tư cho NIFlà chẳng thấm vào đâu.Mặc dù một số người chỉ trích xemsự nhiệt hạchlaserlà cuộc đuadài ngày trong vô vọng,nhưng nghiên cứugần đâytại NIF đã hiệnthựchóa một số bướcbanđầu củanó, làm tăngthêmlợithế chosự nhiệt hạchthành công. Nềnvăn hóa công chúngcòn hi vọng về vaitrò của laserlànguồn năng lượng “xanh”.Mặc dù bộ phim Phản ứng Dây chuyền (1996) chỉ trích khoa học một cách tồi tệ,nhưngnóthật sự thể hiện một lasergiải phóng những lượng khổng lồ năng lượng sạch từ hydrogen ở trong nước. Trongbộ phim Người nhện 2 (2004),nhà vật lí tiếnsĩ Octaviussử dụng laserđể kích hoạtsự nhiệt hạch hydrogen được cho là sẽ giúp íchchonhân loại; thậtkhông may, đây khôngphải sự quảng bá cho những lợiíchcủa nănglượngnhiệthạch,mà phản ứng ấy đã khôngkiểm soát được vàpháhủyphòng thí nghiệm của ông. Laser trong nềnvănhóa phát triển cao vàchưa cao lắm Nằm giữa nhữnglaser cực mạnh có khả năngkích thích sự nhiệthạch và những đơn vị công suất thấp tại cácmáytính tiềnlà nhữnglaser với côngsuất trung bìnhcó thể cung cấp những ứng dụngdễ thấy trong nghệ thuậtvàgiảitrí, như các nghệ sĩ đã nhanh chóng hiện thực hóa. Một cuộc triển lãm nghệ thuật laser đã được tổ chức tạiBảotàng Nghệ thuậtCincinati hồi năm 1969,vànăm 1971một tác phẩmđiêu khắcthực hiện từ các chùm laser đã là bộ phận củaphòng trưngbày “Nghệ thuậtvàCôngnghệ” tại Bảo tàng Nghệ thuật Hạt Los Angeles. Năm 1970, nghệ sĩ danh tiếngngười Mĩ Bruce Nauman đã trình diễn"Making Faces",mộtloạt chân dungtự họa laser toàn kí, tại Bảo tàngNghệ thuật FinchCollege ở thànhphố New York. Các nghệ sĩ kháccũngnối tiếp sauđó, nhưng cáclaserrõ ràng có những hướngpháttriển rộng lớnhơn nữa.Bắt đầu vào cuối những năm1960,các hệ quét chùmtia đã đượcphátminhra, cho phép các chùm laser sôinổinhảy theođiệu nhạc vàđể lại những hìnhảnhnổibật trongkhông gian. Điều nàyđã dẫntớinhững sô diễn thí dụ như tại Hộichợ quốc tế Expo’70ở Osaka,NhậtBản, và những trình diễn trongcác cung thiênvăn. Mộtloại âm nhạc“không gian”đượcyêu thích, giống như trong Chiến tranh giữa các vì sao, đicùngvớicáchiệuứng laser. Nghệ sĩ Hiro Yamagata đã liên hệ khoa học với nghệ thuật trong màn trình diễn “Photon 999” của ông, trong đó nhiều hệ laser nhận chìm các khán giả trong một số diễn ánh sáng linh động. (Ảnh: Hiro Yamagata) Những buổi trình diễnnhạc rockcủa Pink Floydvà các nhómkhác còn nổi tiếngvì nhữngsô diễn laser của họ, mặc dùnhững sô này ngày naybị kiềm chế gắt gao vì cácvấn đề an toàn.Nhưng những tác phẩmngoạn mụccủanghệ thuật laser vẫn tiếptục rađời,thí dụ như màn trìnhdiễnngoàitrời“Photon 999”(2001)và "QuantumField X3" (2004)tại Bảo tàng Gug_gen_heimở Bilbao, Tây BanNha, của nghệ sĩ gốc NhậtHiro Yamagata, và chươngtrình hợp tác Đề án Đường phố Hi vọng,trình diễn năm2008.Màn trình diễn này nối kết haithánh đườnglớnở Liverpool, Anhquốc, lại vớinhau bằng những chùm lasercườngđộ mạnh – một chùmmàuxanhlục trôngthấy rõ và một vài chùm không nhìn thấy – mangtiếng nói và tiếng nhạc phát raxung quanhnghe thấy tại cả hai địa điểm. Đã 50 năm trôi qua, nhữngmàn trình diễnlaserngoạnmục tuyvậy vẫncòn gợi lênsự sợ hãi, và các laservẫn mangmột sắc thái nhuốm màu khoa họcviễn tưởng, như chứngminh bởi các nhà đam mêchế tạo súngbắn tiagiả từ các diode laser xanh lam.Thật khôngmay,khôngkhíthần bí ấy cònthu hútcác sản phẩm như cái gọi làlaserhànlạnhlượng tử, tên gọicủa nó sử dụngthuậtngữ khoahọc để gây ấn tượng vớikhách hàng.Nhàsản xuấtcủanó, Scalar WaveLasers,khăng khăng chorằng 16diodelaser đỏ và hồng ngoại của mình mang lại những lợi ích sức khỏe thậtsự và sự trẻ hóa. Thậm chí, từ “laser”còn thích hợpđể nhấn mạnh tốc độ hay sứcmạnh, thídụ như loại thuyền buồm nhỏ nổi tiếng hiệu Laservàcác xe hơithể thao Chrysler vàPlymouth Laserđược bántừ giữa thậpniên 1980đến đầu thập niên 1990. Các tính chất đặctrưng củalaser còn đượccất trữ trongngôn ngữ. Từ khóa tìm kiếm của kho cơ sở dữ liệu nghiêncứu đồ sộ Lexis NexisAcademic(chứa đựng hàng nghìn bài báo, dịchvụ điệntín, bản thảo phát thanhvàcác nguồn tài nguyên khác) trong hainăm gần đây có tới gần400thamkhảo đến các cụm từ như “tập trung kiểu laser”, “chínhxác kiểu laser”, “rõ ràngkiểu laser”và,trongmộtmô tả của thủ tướngNga VladimirPutinthể hiện sự bực dọc của ôngvới mộtthương nhânđặc biệt,“cái nhìnkiểu laser”. Các lasercó sứcảnh hưởng to lớncả trongđời sốngthường nhật và trong khoa học. Với các maser, chúng làbộ phậncủa nghiên cứu, kể cả nghiêncứu ngoài khoa họclaser, gópphần cho hơn 10 giải thưởng Nobel, bắtđầu với giải thưởng vật lí năm 1964traochoCharles TownescùngAlexsandr ProkhorovvàNicolay Basov chocông trìnhcơ bản của họ về laser. Những nghiêncứuđạt giải Nobelkhác bao gồm phát minh raảnh toàn kí vàviệc tạo ra ngưng tụ Bose-Einstein đầutiên, thực hiệnbằnglaser làm lạnh một đámmây nguyên tử xuốngnhững nhiệtđộ cực thấp.Đồngthời, tronghàng tá ứng dụng từ quangphổ kế Raman cho đến quang học thích nghi dùng chocáckính thiên văn, các laserliêntụcđónggópcho các phươngpháp nghiêncứu khoahọc. Chúng cònthiếtyếucho nghiên cứu trong những lĩnhvựcmới xuất hiệnnhư sự rối lượng tử vàlàm chậm ánh sáng. Thật đáng tôn vinh trí tưởng tượngkhoa học củacác nhà tiênphonglaser, cũng như sứchư cấuvăn chương củacác nhàvăn như HG Wells,nhờ đó mà một ý tưởng khoahọc viễntưởng cũ kĩ đã đi trọn vẹnvào trongđời sống. Nhưngngaycả những nhàvăn có sứctưởngtượng phong phú nhất cũng khôngthể nhìnthấy trướcphát minhcủa Maiman sẽ làm thay đổi thị trường âm nhạc, sáng tạo ra những tác phẩmnghệ thuật độcđáo vàhoạtđộngtrong cácsiêu thị trênkhắptoàn cầu. Nhìnở góc độ tácđộng văn hóacủa laser,chí ít thì sự thật đã thậtsự vượt ra ngoài tầm viễntưởng. . Kỉ niệm5 0năm laser: Từ súng bắn tia đến đĩa Blu-ray (Phần 2) Phương tiện kĩ thuậtsố Ngoài những côngdụng hữuíchvà thựctiễncủa. rộng đáng kể qua cácđĩasố đa năng hayđĩavideokĩ thuật số (DVD) cóthể chứa toàn bộ một bộ phimdàivàchấtlượngcao .Năm 2009, các đĩa Blu-ray( BD) xuấthiện làmộtchuẩnmới có thể lưu trữ 50 gigabyte,đủ để. được hưởnglợiích đặcbiệt từ các phương pháp laser,nhưng tínhđadạngcủachúng còn mangđến sự chẩnđoán và điều trị bằng laser trong những lĩnh vựcy khoa khác. Trái: Đĩa Blu-ray (Ảnh: GIPhotoStock/Science