Thời Báo Vietnamese Newspaper

Kỳ diệu thủy tinh

Huy Lâm

Người ta kể lại câu chuyện vào năm 2016, ông Steve Job đã yêu cầu Corning, một công ty đa kỹ thuật của Mỹ, tìm cách chế tạo một loại kính màn hình vừa mỏng lại vừa có độ bền chắc cho một sản phẩm mới của ông, đó là chiếc điện thoại iPhone. Kết quả, công ty Corning đã phát minh ra một loại kính thủy tinh mới có tên gọi là Gorilla Glass, hiện đang gần như độc chiếm thị trường dành cho các thiết bị di động. Với những chiếc điện thoại thông minh thuộc thế hệ thứ năm đang sử dụng loại kính này của công ty Corning có thể để rớt xuống trên một bề mặt cứng sần sùi từ độ cao năm bộ Anh (1 mét 5) – bằng vừa tầm cao khi người ta đưa điện thoại ra phía trước để tự chụp hình selfie – có tới 80 phần trăm cơ hội là màn hình chiếc điện thoại không bị vỡ nứt.

Khi chúng ta nói chuyện điện thoại, tiếng nói của chúng ta được mã hoá thành những ký hiệu ánh sáng di chuyển với vận tốc 125,000 dặm một giây xuyên qua hệ thống dây cáp sợi quang (fiber-optic). Những dây cáp này, được vắt ngang qua các đỉnh núi cao hoặc nối xuyên qua đáy các đại dương sâu, được làm bằng những sợi thủy tinh trong suốt, mỏng như những sợi tóc, có độ trong suốt hơn gấp 30 lần loại nước tinh khiết nhất được tìm thấy trên trái đất. Loại kỹ thuật này được phát minh một phần bởi một nhóm nghiên cứu thuộc công ty Corning. Năm 1970, công ty đã xin được bằng sáng chế cho sản phẩm dây cáp mới của họ có khả năng truyền đi một lượng lớn thông tin qua một khoảng cách xa mà không bị hư hao như loại cáp cũ, là nhờ kết quả tập hợp của nhiều nhóm nghiên cứu làm việc trong nhiều thập niên.

Hai ví dụ trên mới chỉ là một vài điều nhỏ nhoi của cái gọi là sự kỳ diệu của thứ vật liệu có tên gọi là thủy tinh. Không có thủy tinh sẽ không có một thế giới như chúng ta thấy hiện nay: là cặp kính chúng ta đeo, là những chiếc bóng đèn điện trong nhà, và những cửa sổ cho chúng ta nhìn ra thiên nhiên bên ngoài. Nhưng mặc dù nó có mặt ở khắp nơi, cho đến nay vẫn còn những cuộc tranh luận bên trong nội bộ của các nhà nghiên cứu về việc xác định thủy tinh là thuộc loại vật thể nào: rắn hay lỏng. Nếu nói là lỏng thì tại sao khi bị rớt hay va đập mạnh thì nó vỡ tan thành nhiều mảnh; nhưng nói là rắn thì cũng không đúng vì thủy tinh di chuyển, mặc dù rất chậm và kết quả nghiên cứu cho biết phải mất một tỷ năm thì thủy tinh mới “trôi” được một phần tỷ mét. Và còn nhiều thắc mắc nữa vẫn chưa có câu trả lời.
Khi phân loại thủy tinh người ta thấy nó gần như không có giới hạn. Một tài liệu liệt kê trên thế giới hiện có tới hơn 350,000 loại thủy tinh, và ở các phòng thí nghiệm vẫn đang tiếp tục đều đặn làm thêm ra những sản phẩm thủy tinh mới. Có thể nói thủy tinh đã ảnh hưởng lên thế giới nơi chúng ta đang sống hơn bất kỳ một vật liệu nào khác.
Ngay từ thời kỳ đầu của lịch sử nhân loại, con người đã biết lấy thủy tinh được phun ra từ miệng núi lửa thiên nhiên giống như loại đá đen để dùng làm dụng cụ, nhưng thật sự tự biết chế lấy thủy tinh lần đầu có lẽ là ở khu vực Lưỡng Hà (Mesopotamia) hơn 4,000 năm trước. Rất có thể là một loại men để tráng lên đồ gốm thời đó. Kỹ thuật này rất nhanh sau đó lan truyền tới Ai Cập, và những món thủy tinh đầu tiên được làm ra là những hạt đeo cổ, lá bùa và que gậy, và thường được pha màu bằng những khoáng chất để cho giống những vật thể khác.

Khoảng đầu thiên niên kỷ thứ hai trước Công nguyên, các tay thợ bắt đầu tạo được những chai lọ nhỏ. Các nhà khảo cổ đã khai quật được một số tấm bảng đất sét ghi lại công thức cho những vật liệu này, tuy nhiên, những công thức này được viết bằng loại chữ hình nêm (cuneiform) để giữ bí mật cạnh tranh thương mại.
Phát minh quan trọng đầu tiên xảy ra vào thế kỷ thứ nhất trước Công nguyên khi kỹ thuật thổi thủy tinh được phát kiến ở gần khu vực Jerusalem. Không lâu sau đó người La Mã học được kỹ thuật mới này để chế tạo ra kính thủy tinh tương đối trong suốt, và những cửa sổ kính đầu tiên xuất hiện trong thời kỳ này. Đây là một thay đổi quan trọng vì trước đó thủy tinh chủ yếu được đánh giá dựa trên tính chất màu sắc và hình dạng của nó. Thay vì nhìn vào tấm kính thì nay người ta có thể nhìn xuyên qua tấm kính. Trong vòng một hai thế kỷ, người La Mã đã có thể sản xuất thủy tinh ở mức độ công nghệ, và sau đó kỹ thuật thổi thủy tinh được lan ra khăp lục địa Âu Á.

Trong thời trung cổ, bí mật của kỹ thuật chế tạo thủy tinh được cất giấu rất kín ở Âu châu và trong thế giới Ả Rập. Vào cuối thời trung cổ, người Âu châu bắt đầu biết chế tạo loại kính màu ghép (stained glass). Những bức hoạ trên kính đẹp rực rỡ được treo trên tường những nhà thờ ở Tây Âu đóng một vai trò quan trọng trong việc giảng dạy giáo lý của giáo hội Thiên Chúa giáo cho phần đông người Âu châu mù chữ thời đó.

Mặc dù cửa sổ kính đã có từ thời La Mã, loại cửa sổ này rất mắc và rất khó kiếm. Tuy nhiên, điều đó bắt đầu thay đổi sau khi toà nhà có tên là Lâu đài Pha lê (Crystal Palace) được xây dựng để tổ chức hội chợ triển lãm công nghệ Great Exhibition năm 1851. Toà nhà kiến trúc đồ sộ này được hoàn tất tại London bao gồm gần 1 triệu bộ vuông (square feet) cửa sổ và tường bằng kính thủy tinh – gấp bốn lần diện tích cửa sổ và tường kính của toà nhà Liên Hiệp Quốc ở New York được xây một thế kỷ sau đó. Lâu đài Pha lê đã chứng tỏ cho người ta thấy sức mạnh và vẻ đẹp của các cửa sổ kính như thế nào, và đã tạo được ảnh hưởng quan trọng trên lãnh vực kiến trúc và nhu cầu của người tiêu thụ trong nhiều năm sau đó. Lâu đài Pha lê bị thiêu rụi thành tro năm 1936, nhưng cửa sổ kính ngày càng trở nên rẻ hơn mà ai cũng có thể mua được là nhờ công ty thủy tinh Pilkington của Anh Quốc đã phát minh ra kỹ thuật đổ thủy tinh, một kỹ thuật đơn giản để tạo ra một tấm kính thủy tinh dẹp và phẳng bằng cách đổ thủy tinh nóng chảy lên trên một tấm thiếc cũng nóng chảy.

Một thời gian lâu trước khi những cửa sổ kính trở thành những vật bình thường được gắn trên tường của những căn nhà, một nhóm nhà phát minh vô danh ở vùng phía bắc nước Ý đã chế tạo ra được một loại kính cận vào cuối thế kỷ 13. Phát minh này đã giúp nhiều người biết đọc biết viết và mở đường cho những loại kính tiến bộ hơn sau này, nhờ vậy mà con người mới có khả năng nhìn được những vật thể quá nhỏ hoặc quá xa.
Đến thế kỷ 14, dân tộc Venice đã phát minh ra những tấm gương làm bằng kính thủy tinh, và phát minh này đã thay đổi tương lai của thế giới đến không thể kể hết được. Trước khi có phát minh này, gương soi được làm bằng tấm kim loại đánh bóng, nhưng loại gương này rất mắc và hình ảnh trong gương không phản ánh trung thực. Phát minh ra gương đã mở đường cho viễn vọng kính sau này, và cách mạng hóa nghệ thuật, giúp cho họa sĩ người Ý là Filippo Brunelleschi, năm 1425, tìm ra được cách phối cảnh bằng những đường thẳng trong hội họa.

Ngoài khả năng phản chiếu, thủy tinh còn có khả năng phóng đại. Khoảng năm 1590, hai cha con Hans và Zacharias Janssen, người Hòa Lan, đã phát minh ra loại kính hiển vi đầu tiên, với mắt kính được gắn vào hai đầu của một cái ống và nhờ vậy có thể phóng đại hình ảnh của một vật thể lên gấp chín lần. Một người Hòa Lan khác, Antony van Leeuwenhoek, đã làm được một cú nhảy vọt khác trong phát minh kính hiển vi. Là người giúp việc trong một tiệm tạp hóa và gần như vô học, công việc của Leeuwenhoek là dùng kính lúp để đếm những sợi chỉ trong vải. Để cho công việc được dễ dàng hơn, ông đã tìm ra cách thức mới để mài và đánh bóng kính thủy tinh, và sau đó đã sáng chế ra một thiết bị có khả năng phóng đại hình ảnh của vật thể lên gấp 270 lần. Phát minh này đã giúp ông tình cờ khám phá ra những vi sinh vật như vi khuẩn và sinh vật đơn bào vào đầu thập niên 1670.

Nhờ có kính hiển vi của Leeuwenhoek sau này đã giúp cho nhà khoa học người Anh là Robert Hooke hoàn thành được cuốn sách khoa học nhan đề Micrographia, cuốn sách đầu tiên nói về một thế giới được đặt dưới ống kính hiển vi, với những hình vẽ tuyệt đẹp của những vật thể và sinh vật li ti mà mắt thường không thể hay rất khó nhìn thấy, chẳng hạn như cấu trúc của miếng bọt biển và những sinh vật nhỏ bé như loài bọ chét. Những tiến bộ này đã làm thay đổi khoa học và kết quả đưa tới lý thuyết về vi trùng và môn vi sinh học sau này.

Ảnh hưởng của thủy tinh lên đời sống của nhân loại đến nay vẫn chưa thấy có dấu hiệu chậm đi. Nhìn về tương lai, các nhà nghiên cứu hy vọng tìm thêm ra những phát minh quan trọng tương tự, như sử dụng thủy tinh để đóng kín lại những chất thải nguyên tử, chế tạo được những loại pin an toàn hơn, và dùng thủy tinh để cấy tạo trong lãnh vực y sinh học. Các kỹ sư cũng đang nghiên cứu để chế tạo ra những màn hình cảm ứng tinh vi hơn, những loại cửa sổ kính tự thay màu, và loại kính không vỡ.

Trải qua nhiều ngàn năm với tiến bộ trong việc chế tạo thủy tinh đã đạt tới trình độ gần như hoàn hảo. Tuy nhiên vẫn có một vài trường hợp người ta đã không sử dụng đúng chỗ của thủy tinh đã đưa tới phản ứng ngược và gặp họa. Đó là câu chuyện của tòa nhà tổng hành dinh mới của công ty Apple vừa mới được xây dựng xong. Tòa nhà với thiết kế là một hình tròn giống như một đĩa bay với cửa kính bọc xung quanh. Đây là ý tưởng của ông Steve Job. Tuy nhiên, khi đang được vẽ kiểu, có người đã nêu lên vấn đề là cửa kính trong suốt có thể làm cho người đi bộ không thấy và dễ va vào. Ý kiến này đã không được ban quản trị của Apple lắng nghe, và do đó ngay trong ngày đầu mở cửa cho nhân viên vào làm việc đã có mấy người bị va vào cửa kính làm sứt đầu vỡ trán.

Trường hợp của Apple không thể gọi là “họa vô đơn chí” vì đã được cảnh báo trước nhưng không ai chịu nghe. Thế nên, cho dù một vật thể kỳ diệu như thủy tinh nhưng nếu không biết sử dụng đúng thì đôi khi hóa ra thành họa là vậy.
Huy Lâm

Comments are closed.

error: Content is protected !!