Khám phá khoa học: Tia X và chất siêu dẫn

III/ TIA X -WILHELM CONRAD ROENTGEN (1845-1923)

Kể từ tối ngày 7/11/1895, phòng thí nghiệm Viện Vật lý thuộc trường Đại học Tổng hợp Wurtzbourg (cách Berlin 300 km về phía tây nam), Giám đốc Roentgen “chong đèn” thâu đêm mải mê nghiên cứu dòng điện vận chuyển trong ống chân không, còn gọi là ống Crookes – Hittorf, (đó là tên của nhà vật lý kiêm Chủ tịch Hội đồng Hoàng Gia Anh và sáng chế của Crookes đã ra đời cách ngày ấy 40 năm). Roentgen lại tiếp tục đưa vào những vật cản khác, bằng nhiều chất liệu, cuối cùng ông rút ra kết luận: “Tia đặc biệt này có khả năng xuyên qua giấy, gỗ, vải, cao su, phần mềm của cơ thể… Nhưng không đi qua được kim loại, nhất là những kim loại có tỷ trọng lớn, không đi qua được một số bộ phận cơ thể, nhất là những bộ phận có chứa nguyên tố nặng như xương.

IV/ CHẤT SIÊU DẪN – VẬT CHẤT CỦA THẾ KỈ 21 ( HEIKE KAMERLINGH ONNES )

Kể từ đấy đến nay, nhiều vật liệu gốm khác đã được phát hiện ra là có tính năng siêu dẫn tại 130oK (nói một cách tương đối là nóng trắng trong thế giới siêu dẫn, nhưng vẫn còn cách điểm đông của nước 140oC). Theo Steinar Dale, nhà nghiên cứu ĐH Florida, một khi đã giải quyết được công nghệ động cơ, các hướng tiếp cận tương tự có thể được vận dụng để xây dựng máy phát siêu dẫn thật nhỏ, cung cấp năng lượng cho một thế hệ vũ khí mới trên tàu và máy bay.

V/ BểNG ĐẩN SỢI ĐỐT ( THOMAS EDISON )

Thời bấy giờ, báo chí nói nhiều đến công cuộc nghiên cứu của Edison về đèn điện làm cho các công ty đèn thắp bằng khí đốt lo ngại trong khi đó Edison khuyên các hội viên của Công Ty Đèn Điện Edison (the Edison Electric Light Co.) bỏ thêm 50,000 đô la để ông theo đuổi công trình nghiên cứu. Ngày 12/ 04/1879, để bảo vệ phát minh của mình, Edison xin bằng sáng chế về bóng đèn cháy trong chân không mặc dù ông biết rằng loại đèn này chưa hoàn hảo vì ông chưa tìm ra được một thứ gì dùng làm tóc trong bóng đèn. Sáng Chủ Nhật 21/12/1879, tờ báo Herald tường thuật về sự phát minh ra chiếc đèn điện nhưng bài tường trình này đã làm đại chúng nghi ngờ và có người còn cho rằng “một thứ ánh sáng như vậy trái với định luật thiên nhiên”.

Ngày 31/12/1879, một chuyến xe lửa đặc biệt đã xuôi ngược New York - Menlo Park, mang theo hơn 3,000 người hiếu kỳ gồm cả các nhà khoa học, các giáo sư, các nhân viên chính quyền cũng như các nhà kinh tài tới quan sát tận mắt chiếc đèn điện.

VI/ DềNG ĐIỆN XOAY CHIỀU ( NIKOLA TESLA )

Một ngày, khi quan sát giáo sư của mình đang cố gắng khắc phục hiện tượng phát tia lửa điện từ các chổi quét đảo mạch của một động cơ DC (điện một chiều), Tesla đã nảy ra ý tưởng chế tạo một loại động cơ mà không cần đến bộ đảo mạch, anh lập tức đề xuất với thầy. Mặc dù phải chịu đựng cả một năm cực nhọc, Tesla cũng đã tập trung tài năng của mình trong tháng 3 năm 1866 để hoàn thành một bằng sáng chế ứng dụng cho động cơ từ nhiệt - đó là một thiết bị mới, hoạt động dựa trên việc đốt nóng và làm lạnh các nam châm. Những bài giảng của Tesla được đăng trên tạp chí đã sớm thu hút được sự quan tâm của George Westinghouse, một người đã thành danh trong việc chế tạo các hệ thống phanh khí và hệ thống tín hiệu cho đường ray xe lửa.

Mặc dù Tesla cũng đã phát triển một số động cơ hai dây, cái gọi là những thiết kế chia pha hoạt động tốt nhất ở những tần số 50Hz hoặc thấp hơn, nhưng vào thời điểm đó, hệ thống đơn pha của Westinghouse lại sử dụng dòng 133Hz để sao cho khách hàng không thể nhìn thấy các bóng đèn nóng sáng bị nhấp nháy.

VII/ ÔTÔ ( KARL BENZ )

Do vậy, vẫn có ý kiến cho rằng nếu đã gọi là "xe hơi" đúng nghĩa thì phát minh của Gottlieb Daimler và Maybach mới xứng đáng được ghi nhận là chiếc xe đầu tiên bởi nó có 4 bánh và đăng ký sau Karl Benz 1 tháng 9 ngày. Sử dụng động cơ một xi-lanh 4 thì chạy xăng nằm ngang, đánh lửa bằng điện, chế hoà khí, làm mát bằng nước, vô-lăng và khung hình ống, ông kết hợp chúng với nhau trên bộ khung xe không khác nhiều khung xe ngựa thời kỳ đó. Người vợ của ông, bà Bertha Benz, đã bí mật lái một trong số đó và chở con trai đi 100 km từ Mannheim tới Pforzheim; đó là chuyến đi khiến chiếc xe trở nên nổi tiếng hơn bởi nó chứng minh rằng phát minh của Benz là hoàn toàn thực tế.

Nó phát triển động cơ 1 xi-lanh dung tích 1785 cm3 và 4,5 mã lực, có thể đạt vận tốc 20km/h.Nó là thành quả của rất nhiều các phát minh, trong đó có hệ thống lái hai bánh (double-pivot steering) vẫn được sử dụng trên xe hơi cho đến ngày nay.

VIII/ TIVI ( Philo Taylor Farnsworth )

So sánh các luống khoai với việc chia hình ảnh thành từng dòng để truyền đi với một luồng điện tử trong máy chụp hình (camera) và ống hình, Famsworth đã phát minh nguyên lý căn bản trong kỹ thuật truyền hình sau này. Đối thủ cạnh tranh của ông là kỹ sư vật lý người Nga sống ở Mỹ, Vladimir Zvorykin, đã đăng ký bằng sáng chế tivi điện tử năm 1923, mặc dù mãi đến năm 1933 ông này mới chế ra được ống hình camera cho hãng RCA, theo hình mẫu học được của Farnsworth. Song tài sản ông để lại cho nhân loại, ngoài máy truyền hình, còn 165 công trình khác như: các chi tiết trong radar, hệ thống báo động hỏa tiễn từ xa, máy dò tàu ngầm, kính hiển vi điện tử, lồng ấp cho trẻ sơ sinh thiếu tháng, máy soi dạ dày v.v….

Năm 1927, một người Mỹ trẻ tuổi là Philo Taylor Farnsworth đã phát triển thành công phiên bản thương mại ống tia cực âm (vật bằng kính trong ảnh) nhằm phát tín hiệu truyền hình điện tử và đây là bước đột phá trong nghệ truyền hình của nhân loại.

IX/ KÍNH THIÊN VĂN ( Galile )

Không hài lòng về chiếc kính này, cũng như giới làm kính thiên văn nghiệp dư bây giờ, ông thử làm ống kính dài hơn, lớn hơn, dùng nhiều loại kính khác nhau và cuối cùng, nâng độ phóng đại của kính lên đến khoảng 30 lần. Với tính tò mò của nhà khoa học, ông đã hướng ống kính của mình lên bầu trời đêm và đó vụ cựng ngạc nhiờn khi nhận ra vụ số vết rỗ (lồi lừm) trờn Mặt trăng, sao Kim cú dạng lưỡi liềm tựa như một mặt trăng bé xíu và sao Thổ tựa như một chiếc tách có 2 quai!. Các bạn có thể dễ dàng chế tạo một phiên bản của Kính Gallile bằng các nguyên liệu dễ kiếm: vật kính là kính viễn 0.75 diop, thị kính là kính cận 20 diop, thân ống kính bằng ống nhựa PVC hoặc giấy bìa cứng.

Ý nghĩa lớn nhất của phát minh này đã được thể hiện qua nhận xét của nhà triết học, toán học nổi tiếng người Pháp René Descarte, năm 1637 : “By taking our sense of sight far beyond the realm of our forebears' imagination, these wonderful instruments, the telescopes, open the way to a deeper and more perfect understanding of nature.”.

X/ MÁY BAY

Vì khả năng kỹ thuật thời đó còn kém nên Caley thất bại trong việc hoàn thành một phương pháp bay nhưng ông đã đề ra một lý thuyết đúng mà về sau, được dùng làm căn bản cho các công cuộc khảo cứu của các nhà tiền phong về máy bay, kể cả Wilbur và Orville Wright. Ader liền chế tạo một máy bay đập cánh, có cánh dài hơn 8 mét nhưng khi thử mới thấy bắp thịt chân và tay của con người khụng đủ mạnh để cung cấp sức lực ngừ hầu cú thể nhấc nổi thõn người lên khỏi mặt đất. Sau khi du lịch tại các xứ Algérie và Ả Rập để nghiên cứu động tác của cánh các con chim đại bàng, Ader trở về Pháp và chế tạo một máy bay có cánh cố định trông giống như cánh dơi, dài 15 mét và có động cơ 4 cánh quạt chuyển động do một máy hơi nước 2 xylanh.

Chiếc máy bay thứ ba này có hình dáng giống chiếc thứ hai nhưng được lắp hai động cơ hơi nước, mỗi động cơ mạnh 20 mã lực và có 4 cánh quạt, lại có bộ phận hạ cánh gồm 3 bánh xe, toàn thể máy bay nặng hơn 400 kilô. Hai anh em Wright đã tìm đọc nhiều cuốn sách nói về Hàng Không chẳng hạn như các cuốn “Sự Tiến Bộ về Máy Bay” của Octave Chanute, “Đế Quốc Không Gian” của Louis Mouillard, “Các Thí Nghiệm về Động Học Không Gian” (Experiments in Aerodynamics) của Giáo Sư Samuel P. Nhiều người ủng hộ Santos Dumont đã dùng các thành tích này và lấy căn cứ rằng nhà phát minh người Brésil đã dùng động lực của máy bay mà cất cánh trên các bánh xe, trong khi anh em Wright, ngay cả tới năm 1910, vẫn còn dùng dàn phóng một cách vụng về.

XI/ ĐIỆN THOẠI -Alexander Graham Bell(1847-1922)

(Vào ngày 17 tháng 12 năm 1903, chiếc Flyer của anh em nhà Wright trở thành chiếc máy bay có động cơ đầu tiên thực hiện chuyến bay được kiểm soát liên tục. Ảnh: NASA). Bell cảm thấy hứng thú đối với việc tái hiện âm thanh đương nhiên một phần do ảnh hưởng từ cha ông còn là một chuyên gia về sinh lý học, chuyên nghiên cứu về phát âm và từng dạy cho người điếc cách phát âm chuẩn. Sau khi bằng sáng chế được xét duyệt, Bell đã cho trưng bày chiếc điện thoại của mình tại một cuộc triển lãm kỷ niệm 100 năm thành lập thành phố Philadelphia.

Do Công ty điện báo liên minh phía tây không đồng ý mua phát minh này với giá 100 ngàn đô-la nên đến tháng 7 năm 1877 Bell và một số bạn bè cùng hợp tác mở công ty riêng của họ.