" Những Kẻ Cầu Toàn Đã Thay Đổi Thế Giới Như Thế Nào? - Simon Winchester full mobi pdf epub azw3 [Khởi Nghiệp] 🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Những Kẻ Cầu Toàn Đã Thay Đổi Thế Giới Như Thế Nào? - Simon Winchester full mobi pdf epub azw3 [Khởi Nghiệp] Ebooks Nhóm Zalo MỤC LỤC Thông tin ebook Giới thiệu về tác phẩm Nhận xét về tác phẩm Về tác giả Chú giải thuật ngữ Lời mở đầu Chương 1 – Các vì sao, giây, xi lanh và hơi nước Chương 2 – Phẳng kinh ngạc, sát không ngờ Chương 3 – Mỗi nhà một khẩu súng, mỗi ca-bin một đồng hồ Chương 4 – Trước ngưỡng cửa của một thế giới hoàn hảo hơn Chương 5 – Sự quyến rũ khó cưỡng của cao lộ Chương 6 – Chính xác và hiểm họa ở độ cao 10km Chương 7 – Qua một thấu kính trong vắt Chương 8 – Tôi đang ở đâu, và bây giờ là mấy giờ? Chương 9 – Thu nhỏ vượt mọi giới hạn Chương 10 – Sự thiết yếu của cân bằng Lời bạt – Đo vạn vật Lời cảm ơn THÔNG TIN EBOOK Tên sách Những kẻ cầu toàn đã thay đổi thế giới như thế nào Nguyên tác The Perfectionists: How Precision Engineers Created the Modern World Tác giả Simon Winchester Dịch giả Nguyễn Đình Khôi Nhà xuất bản NXB Công Thương Đơn vị phát hành Alpha Books Số trang 380 Kích thước 16 x 24 cm Giá bìa 199.000 VNĐ Năm xuất bản Tháng 12/2020 Nguồn sách PlanetVN Tạo ebook PlanetVN Ngày hoàn thành 09/01/2023 GIỚI THIỆU VỀ TÁC PHẨM Tác giả sách bán chạy nhất của New York đã lần theo quá trình phát triển của công nghệ từ Thời đại công nghiệp đến Thời đại kỹ thuật số để khám phá yếu tố duy nhất quan trọng đối với sự tiến bộ – độ chính xác – suốt chiều dài lịch sử tuyệt vời vừa thể hiện sự kính trọng vừa là lời cảnh báo cho tương lai của chúng ta. Sự phát triển của ngành sản xuất không thể tồn tại nếu không chú ý đến độ chính xác. Vào buổi bình minh của cuộc Cách mạng Công nghiệp ở Anh thế kỷ XVIII, các tiêu chuẩn đo lường đã được thiết lập, nhường chỗ cho sự phát triển của máy công cụ – máy tạo ra máy móc. Cuối cùng, việc áp dụng các công cụ và phương pháp chính xác đã dẫn đến việc tạo ra và sản xuất hàng loạt các mặt hàng từ súng và thủy tinh đến gương, ống kính và máy ảnh – cuối cùng, đã nhường chỗ cho những đột phá hơn nữa, bao gồm ghép gen, vi mạch và Máy va chạm Hadron. Simon Winchester đưa chúng ta trở lại nguồn gốc của Thời đại Công nghiệp, đến nước Anh, nơi ông giới thiệu những bộ óc khoa học đã giúp mở ra nền sản xuất hiện đại: John Wilkinson, Henry Maudslay, Joseph Bramah, Jesse Ramsden và Joseph Whitworth. Chính Thomas Jefferson sau này đã xuất khẩu những khám phá của họ sang nước Mỹ non trẻ, đưa quốc gia này trở thành một người khổng lồ về sản xuất. Winchester tiến lên theo thời gian, đến những phát triển tiên tiến của ngày nay đang diễn ra trên khắp thế giới, từ Châu Mỹ đến Tây Âu đến Châu Á. Khi giới thiệu những tư duy và phương pháp đã thay đổi thế giới hiện đại, Winchester khám phá những câu hỏi cơ bản. Tại sao độ chính xác lại quan trọng? Các công cụ khác nhau mà chúng ta sử dụng để đo lường nó là gì? Ai đã phát minh và hoàn thiện nó? Có phải việc theo đuổi sự siêu chính xác trong rất nhiều khía cạnh của cuộc sống con đuổi sự siêu chính xác trong rất nhiều khía cạnh của cuộc sống con người đã khiến chúng ta không nhận ra những thứ khác có giá trị tương đương, chẳng hạn như sự trân trọng đối với truyền thống lâu đời của nghề thủ công, nghệ thuật và văn hóa? Có phải chúng ta đang thiếu thứ gì đó phản ánh thế giới như nó vốn có, chứ không phải thế giới như chúng ta mong muốn? Và liệu cái chính xác và cái tự nhiên có thể cùng tồn tại trong xã hội không? NHẬN XÉT VỀ TÁC PHẨM “Winchester là một nhà báo lâu năm trở thành tác giả, một nhà nghiên cứu tỉ mỉ và nhà tư tưởng công giáo.” — James Gleick, New York Review of Books “Một viên ngọc quý khác trong nhóm những nhà sử học nổi tiếng thế giới chuyên về các chủ đề và con người khác thường nhưng hấp dẫn.” — độc giả giấu tên “Tác phẩm mới nhất của Winchester là một tác phẩm hấp dẫn về khoa học đại chúng nhưng cũng đầy ắp thông tin và mang tính giải trí.” — Publishers Weekly “Một chuyến tham quan khoa học đầy lý thú với những kỳ quan công nghệ... Độc giả chắc chắn sẽ thích chuyến đi này.” — Kirkus Review “Một sự tôn vinh nồng nhiệt dành cho các liên minh, các cơ quan và các phát minh - từ Lewis và Clark đến Internet - là nền tảng cho sự hợp nhất hoàn hảo hơn của chúng ta. Một bữa tiệc tuyệt đẹp, rất nguyên bản.” — Stacy Schiff, tác giả của Cleopatra, đoạt giải Pulitzer “Sống động, giá trị... Một câu chuyện phi thường, hấp dẫn.” — Wall Street Journal “Thật đáng kinh ngạc và hấp dẫn... Winchester là một người kể chuyện bậc thầy, và tất cả những cá nhân, địa điểm và sự kiện mà ông say mê viết về đều trở nên sống động đến từng chi tiết một cách tinh tế. ” — New York Journal of Books. VỀ TÁC GIẢ Simon Winchester là tác giả của nhiều cuốn sách được khen ngợi, bao gồm The Professor and the Madman, The Men Who United the States, Atlantic, Pacific, The Man Who Loved China, A Crack in the Edge of the World, và Krakatoa, tất cả đều lọt vào danh mục sách bán chạy nhất của New York Times và xuất hiện trong nhiều danh mục sách xuất sắc và sách đáng chú ý của năm. Năm 2006, Winchester được Nữ hoàng Anh phong tặng danh hiệu Sĩ quan Đế chế Anh. Ông hiện đang sống tại Tây Massachusetts. www.simonwinchester.com Gửi tặng Setsuko Và để tưởng nhớ cha tôi, Bernard Austin William Winchester, 1921-2011, một người vô cùng tỉ mỉ Những đoản văn dưới đây được trích từ các tác phẩm của nhà văn Lewis Mumford (1895-1990). Hãy khắc ghi chúng trong khi đọc những trang tiếp theo, chúng sẽ là người bạn đồng hành hữu ích với bạn. Thời đại của máy móc ngày nay đang dần đi đến hồi kết. Trong ba thế kỷ qua, trải qua sự tôi luyện khắc nghiệt, con người đã học được nhiều điều, đồng thời có được đầu óc nhạy bén và hiểu biết sâu sắc về các tiềm năng thực tiễn mà máy móc đem lại cho chúng ta: nhưng chúng ta không thể tiếp tục sống trong thế giới của máy móc nữa, cũng như chúng ta chẳng thể tồn tại trên bề mặt cằn cỗi của mặt trăng vậy. – The Culture of Cities (tạm dịch: Văn hóa đô thị) (1938) Chúng ta phải coi trọng cảm xúc cũng như việc biểu đạt các giá trị đạo đức và thẩm mỹ giống như cái cách mà chúng ta đề cao khoa học, phát minh và tổ chức thực tiễn. Nếu thiếu nhau, chúng sẽ trở nên vô dụng. – Values for Survival (tạm dịch: Các giá trị sinh tồn) (1946) Hãy quên đi những chiếc xe đáng nguyền rủa để xây nên những thành phố cho tình nhân và bằng hữu. – My Works and Days (tạm dịch: Cuộc đời và sự nghiệp của tôi) (1979) CHÚ GIẢI THUẬT NGỮ • Chuẩn xác: kết quả đo lường hoặc kết quả hành động gần với kết quả mong muốn. Ví dụ bắn tên trúng hồng tâm. • Hỗn thiên cầu: một khung phức tạp gồm các vòng bằng đồng đại diện cho các đặc điểm thiên văn và đặc điểm Trái đất – ví dụ đường hoàng đạo, quỹ đạo mặt trăng, chí tuyến. • Loạn thị: biến dạng hình ảnh trong mắt hoặc trong camera hay kính viễn vọng gây ra bởi các bất thường khúc xạ trong hình dạng thấu kính. • Cung thiên văn: một thiết bị cơ, tương tự như một đồng hồ thiên văn, được dùng để dự đoán các sự kiện thiên văn, sự di chuyển của các hành tinh qua bầu trời. • Thước trắc tinh: Một đĩa kim loại chia độ với các bộ phận xoay để tính toán các sự kiện thiên văn. • Số Avogadro: số hạt nguyên tử, photon, phân tử – chứa trong một lượng chất bằng một mole (đơn vị SI). Số này bằng 6,0221415x1023. • Băng lưỡng kim: Do các kim loại khác nhau có tính chất giãn nở nhiệt khác nhau, một băng ghép từ hai dải kim loại khác nhau có khả năng uốn cong khi nhiệt độ thay đổi – một hiện tượng được ứng dụng trong công tắc ngắt mạch, ví dụ trong một bộ ổn nhiệt. • Cụm ròng rọc (hàng hải): một ròng rọc hoặc một hệ ròng rọc dùng để nâng hệ thống dây chằng của tàu buồm hoặc để nâng các vật nặng. • Hàn vảy cứng: một phương pháp sử dụng nhiệt để hàn kim loại với kim loại, mối hàn không bền như hàn nóng chảy nhưng bền hơn hàn vảy mềm. • Brevet d’invention: bằng sáng chế Pháp • Brevet d invention: bằng sáng chế Pháp. • British Standard Whitworth: bộ tiêu chuẩn dành cho vít và ren vít. • Thước kẹp: thước đo có hai mấu kẹp, trong đó một mấu cố định mà một mấu có thể trượt hoặc xoay, dùng để xác định kích thước bên ngoài của vật đo. • Súng các-bin: một loại súng, hơi ngắn và nhẹ hơn so với súng hỏa mai, thường được dùng bởi kỵ binh. • Sợi cacbon: một dạng cacbon đặc biệt khoẻ và nhẹ, phát minh vào thập niên 1960 và có ứng dụng rộng rãi trong cơ khí xây dựng. • Vạt cạnh: làm nhẵn cạnh và góc sắn. • Coma (trong kính viễn vọng): hiện tượng cầu sai trong thấu kính, cho hình ảnh vật thể bị mờ viền. • Kinh tối: buổi cầu kinh cuối cùng của một ngày trong tu viện, còn có nghĩa là thời gian mà buổi lễ được tổ chức. • Lưới nhiễu xạ: một lưới phẳng gồm các đường song song cách đều cực mỏng, tạo ra phổ nhiễu xạ khi ánh sáng đi qua. • Máy chia khoảng: một thiết bị, thường gồm một bánh xe lớn chuyển động bằng bánh vít, dùng để khắc các vạch chia khoảng lên một dụng cụ đo. • Mộng: một thanh hoặc một cọc, thường nhẵn và làm bằng gỗ, để chốt các bộ phận với nhau. • EDM: Gia công tia lửa điện, trong đó các tia lửa điện cường độ lớn được dùng để gia công các chi tiết kim loại – thường là để khoan các lỗ nhỏ trong các chi tiết có hình dạng bất tiện. • Ê-te: một chất vô hình trước đây được cho là lấp đầy không gian và • Ê-te: một chất vô hình trước đây được cho là lấp đầy không gian và là môi trường truyền bức xạ. • Fab: một nhà máy sản xuất hàng loạt linh kiện điện tử. • Kíp súng: bộ phận tạo ra tia lửa làm nổ thuốc súng bằng cách chà kim loại và đá lửa. • Con lắc của Foucault: đặt tên theo nhà vật lý học người Pháp thế kỷ XIX, người khám phá ra hiện tượng một con lắc dài và di chuyển chậm sẽ luôn dao động theo cùng một phương và chuyển động quay của Trái Đất sẽ được ghi lại trên đĩa số bên dưới quả nặng. • Mặt cọ xát: chi tiết kim loại trong kíp súng (xem thêm kíp súng) mà khi chà vào đá lửa sẽ tạo ra tia lửa. • Góc (đường) hạ cánh: đường di chuyển tối ưu cho máy bay hạ cánh. • Dưỡng kiểm đạt/không đạt: một dụng cụ kiểm tra với hai đầu – một đầu (một vít hay một chốt) sẽ đi vào trong chi tiết kiểm tra và một đầu sẽ không vào được, trên cơ sở đó xác định chi tiết kiểm tra có chính xác hay không. • Bộ điều tốc: một thiết bị cơ gắn với động cơ để điều chỉnh và giới hạn tốc độ của động cơ. • Graphene: cacbon dưới dạng các tấm chỉ bao gồm một lớp phân tử và gần như không thể nhìn thấy bằng mắt thường, được tạo ra vào năm 2004 và đang được nghiên cứu rộng rãi do có ưu thế nhẹ nhưng khoẻ. • Ha-ha: hào nhân tạo bao quanh các điền trang lớn, một dạng hàng rào gần như vô hình để bảo vệ đồng ruộng, vườn tược. • Cấu phần đổi lẫn: nển tảng của sản xuất hiện đại, trong đó tất các cấu phần được chế tạo đồng nhất đảm bảo chúng luôn ăn khớp trong quá trình lắp ráp. Khái niệm này, đưa ra lần đầu ở Pháp thế kỷ XVIII, thống trị ngành sản xuất Mỹ của thế kỷ XIX. • Giao thoa kế: một thiết bị đo quang học chính xác cao, có chức năng tách một tia sáng thành hai tia rồi lại kết hợp hai tia đó sao cho chênh lệch về quãng đường di chuyển của các tia sáng sẽ được phản ánh trong và tính toán từ các vân giao thoa. • Gá: một thiết bị chống đỡ hoặc dẫn hướng, thường được làm thủ công, có chức năng định vị dụng cụ gia công (ví dụ như mũi khoan) sao cho thao tác gia công có thể lặp đi lặp lại nhiều lần. • Máy tiện: một máy có nguồn gốc cổ xưa, trong đó chi tiết gia công (gỗ, ngà, kim loại) được cố định nằm ngang và được xoay khi tiếp xúc với dụng cụ gia công. • Lignum vitae: Thường chỉ gỗ của một loại cây Tây Ấn, đặc biệt cứng và có khả năng tự bôi trơn, từ lâu đã được sử dụng để làm bánh răng và các bộ phận cơ khí khác. Chìm trong nước. • LIGO: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (Đài quan trắc Sóng Hấp dẫn Giao thoa Laze), thường dùng để chỉ hai đài quan trắc đặt tại Louisiana và Washington, Mỹ nhưng là một mạng lưới toàn cầu các thiết bị ghi đo sự truyền qua của sóng hấp dẫn trong không thời gian. • Dụng cụ gia công: dụng cụ (thường không di động) dùng để khoan, cắt, mài, tạo hình kim loại; thường được nhắc đến như là máy dùng để tạo ra máy. • Ma-nhê-tô: một thiết bị nhỏ sử dụng nam châm và cuộn cảm, khi xoay sẽ tạo ra tia lửa điện. • Kinh sáng: buổi cầu kinh đầu tiên của một ngày trong tu viện (xem thêm kinh tối). • Thước pan-me: một thiết bị đo dùng một đinh vít nhỏ bộ phận chia khoảng có chức năng tịnh tiến vít, dùng để đo kích thước với độ chính xác cao. • MBI: Chụp cộng hưởng từ –phương pháp kiểm tra bên trong vật thể – thường là cơ thể người nhưng cũng có thể dùng cho các vật thể không sống – dựa trên sự kết hợp của các từ trường mạnh và sóng radio cao tần. • Cung hành tinh: một thiết bị có cơ cấu dây cót bánh răng mô phỏng sự chuyển động của các thiên thể xung quanh mặt trời hoặc Trái Đất (để nghiên cứu hoặc giải trí). • Máy vẽ truyền: một dụng cụ bao gồm các thanh kim loại gắn với nhau tạo thành hình bình hành, cho phép sao chép các bản vẽ, biểu đồ, hay vật thể. Khi rà một đầu theo hình hoặc vật cần sao chép, đầu còn lại, gắn bút hoặc dao cắt, sẽ di chuyển tương ứng. • Permi: kỷ địa chất bắt đầu từ 390 triệu năm trước và kết thúc 50 triệu năm trước, diễn ra sau kỷ Than Đá. Trong kỷ này hình thành nhiều vòm đá cát kết hoặc vòm muối phủ lên các trầm tích dầu và khí ga hình thành ở các kỷ trước. • In ảnh li-tô: một kiểu in trong đó ảnh chụp được chuyển lên một bề mặt in; ngày nay được dùng để sản xuất linh kiện bán dẫn. • Hằng số Plank: đặt tên theo nhà vật lý học người Đức Max Plank, mô tả quan hệ giữa năng lượng của một photon bức xạ điện từ và tần số của nó, thường được biểu diễn bằng ký hiệu h. • Plasma: thể khí hình thành ở nhiệt độ cao, chứa các electron tự do và ion dương. • Chính xác (precision): thường được dùng lẫn với accuracy, trong công nghệ chỉ mức độ tinh vi trong yêu cầu kỹ thuật. Nhìn chung càng nhiều số 0 sau dấu thập phân thì càng chính xác. • Cơ học lượng tử: nhánh vật lý học nghiên cứu sự tương tác và tính nhị nguyên của các hạt cơ bản và hiện tượng ở quy mô nguyên tử hoặc hạ nguyên tử. • Hạng (tàu chiến): hệ thống phân loại tàu chiến thời xưa, chủ yếu căn cứ vào số súng: tàu hạng nhất có 100 đại bác, tàu hạng hai có 80, v.v. • Lưỡi giữ cót: bộ phận đồng hồ sử dụng một hệ thống lò xo và quả nặng để cấp năng lượng cho bánh xe cân bằng. • Chạy lồng: nếu bộ điều tốc động cơ không hoạt động, động cơ sẽ chạy không kiểm soát và có thể gây nguy hiểm. • Xăng-quy-lốt: chỉ những người nghèo ủng hộ cách mạng trong cách mạng Pháp, thường được lợi dụng để thực hiện các hoạt động bạo lực trong Thời kỳ Khủng bố. Xăng-quy-lốt nghĩa là “không quần ống túm”, xuất phát từ trang phục của giai cấp lao động thời đó. • Bán dẫn: một vật liệu – silic, gecmani – có khả năng thay đổi tính dẫn điện, dùng để chế tạo các transistor trong các thiết bị điện tử. • Kính lục phân, cung phần tám: dụng cụ cầm tay của người đi biển để đo góc thiên thể phục vụ điều hướng. GPS đã thay thế gần như hoàn toàn các dụng cụ này, dù các hoa tiêu vẫn phải học cách sử dụng chúng. • SI: Hệ Đo lường Quốc tế (chỉ Myanmar, Liberia, và Mỹ là không gia nhập). • Silic: một trong những nguyên tố phổ biến nhất cấu thành đá và là một vật liệu quan trọng trong bộ vi xử lý máy tính. • Bàn trượt: bộ phận máy tiện gắn các dụng cụ gia công, có thể được di chuyển đến chi tiết gia công. • Thước lô-ga: cho đến gần đây các kỹ sư vẫn thường xuyên mang theo mình thước lô-ga, một loại thiết bị tính toán nhanh nhưng tính chính xác không cao, bao gồm các thước trượt chia khoảng theo thang lô-ga-rít, cho phép thực hiện các phép tính số học. • Dây chằng tàu: dây thừng để buộc tàu vào cảng; dây này được hạ lệnh tháo khi tàu chuẩn bị căng buồm. • Khoan đập (khai thác dầu): Để bắt đầu khoan giếng dầu, một mũi khoan được đập liên tiếp vào bề mặt cho đến khi tạo ra một lỗ sâu khoảng ba mươi phân, sau đó mới bắt đầu khoan thực sự. • Talleyrand: một nhà ngoại giao và giám mục người Pháp – và cũng là một vương tước – điển hình cho sự khôn khéo và xảo quyệt. • Thanh truyền: một bộ phận nhỏ di chuyển lên xuống cùng trục cam và có tác dụng truyền động cho một bộ phận lớn hơn. • Trọng vật: khối trụ bằng thạch anh nung chảy đặt (cùng với một hệ thống quả nặng cân bằng và lò xo phức tạp) ở hai đầu của hai cánh của đài quan trắc LIGO. • Tetsubin: ấm đun nước bằng gang của Nhật, có tay cầm và nắp, thường được đun trên bếp than để pha trà. • Toise: trước khi nó rơi vào quên lãng ở đầu thế kỷ XIX, toise là đơn vị đo độ dài của Pháp, bằng 1,9 mét, và được chia thành 6 pied. • Tính lưu vết: khả năng một phép đo có thể được lần về một tiêu chuẩn – ví dụ một giây đo bởi một đồng hồ đeo tay được gián tiếp đối sánh và đồng bộ với tín hiệu của đồng hồ nguyên tử. • Cuộn dây rung: thiết bị tạo tia lửa điện phục vụ khởi động trong xe Model T Ford. • Vanađi: một nguyên tố màu xám bạc, khi bổ sung vào thép sẽ tăng đáng kể độ cứng của thép, được dùng làm phụ gia cho nhiều hợp kim phức tạp ngày nay. • Vernier: nhà toán học người Pháp thế kỷ mười sáu, cha đẻ của thước véc-nê. Thước véc-nê gắn vào thước đo chính và cho phép đọc các khoảng cách nhỏ hơn khoảng chia của thước đo chính. • Kinh chiều: buổi cầu kinh khi mặt trời lặn trong tu viện; nằm gần cuối trong các nghi thức tế lễ của một ngày. • Wabi-sabi: khái niệm đối lập với hoàn hảo; thể hiện quan điểm thẩm mỹ đề cao sự vô thường, sự mộc mạc, và kỹ nghệ thủ công. LỜI MỞ ĐẦU Mục tiêu của khoa học không phải là mở ra cánh cửa dẫn tới miền trí tuệ vô biên, mà là hạn chế sai lầm vô độ – Bertolt Brecht, Life of Galileo (tạm dịch: Cuộc đời của Galileo) (1989) Chúng tôi chuẩn bị ngồi xuống dùng bữa tối thì cha tôi, với ánh mắt hấp háy đầy bí ẩn, nói ông có thứ muốn chỉ cho tôi xem. Ông mở ca táp, lấy ra một cái hộp gỗ lớn và trông rõ nặng. Đó là một đêm mùa đông vào giữa thập niên 1950. Thời tiết hôm đó rất xấu, London chìm trong màn sương mù lạnh lẽo và ảm đạm. Tôi lúc ấy khoảng mười tuổi, từ trường nội trú về thăm nhà nhân kỳ nghỉ lễ Giáng Sinh. Cha tôi vừa trở về từ nhà máy của ông ở Bắc London, dùng tay phủi những hạt tuyết xám xịt vì khói công nghiệp ra khỏi vai chiếc áo choàng sĩ quan quân đội của mình, ông đang đứng trước than hồng để sưởi ấm, răng cắn tẩu thuốc. Mẹ tôi đang tất bật trong bếp, và sau một hồi bà bắt đầu mang chén đĩa vào phòng ăn. Nhưng trước hết, tôi phải nói tới chiếc hộp đã. Tôi vẫn còn nhớ như in chiếc hộp đó, dù sáu mươi năm có lẻ đã trôi qua. Đó là cái hộp hình vuông có cạnh dài khoảng 25cm, sâu chừng 7-8m, cỡ một cái hộp bánh quy. Nó được làm từ gỗ sồi đánh véc-ni, trông thấy rõ là một vật phẩm cao cấp, đã được sử dụng và bảo quản cẩn thận nhiều năm. Trên tấm lá đồng ở nắp hộp có khắc họ và tên viết tắt, cũng như danh xưng của cha tôi, B. A. W. WINCHESTER ESQ. Cũng như cái hộp gỗ thông khiêm tốn hơn nhiều mà tôi dùng để đựng bút chì và màu vẽ, chiếc hộp của cha tôi có nắp trượt, khóa bằng một then đồng nhỏ, và một chỗ lõm vào để mở hộp ra bằng cách ấn một ngón tay vào đó. Cha tôi mở chiếc hộp, bên trong hộp lót một lớp nhung dày màu đỏ thẫm và có một loạt các rãnh rộng. Đặt trong từng rãnh là rất nhiều mẩu kim loại sáng bóng, một số mẩu có hình lập phương, phần lớn có hình chữ nhật, tựa như những thẻ bài, cây gậy và quân domino tí hon. Tôi thấy trên bề mặt mỗi mẩu đều được khắc một con số, hầu hết các con số đều có dấu thập phân – chẳng hạn như 0,175 hay 0,735 hoặc 1,300. Cha tôi cẩn thận đặt chiếc hộp xuống và châm tẩu: những mẩu kim loại bí ẩn, hơn trăm cái, lấp lánh trong ánh lửa than. Ông lấy hai mẩu kim loại lớn nhất ra và đặt lên chiếc khăn trải bàn bằng vải lanh. Mẹ tôi ngờ rằng những mẩu kim loại này – cũng như nhiều thứ khác cha tôi mang về từ xưởng cho tôi xem – có bám một màng mỏng dầu máy (thực tế đúng là như vậy), liền thốt lên bực bội và chạy vào bếp. Bà là một phụ nữ người Bỉ kỹ tính đến từ Ghent, là mẫu người điển hình của thời đó và do đó hết sức trân trọng lanh ren tinh tươm không tì vết. Cha tôi giơ hai mẩu kim loại lên cho tôi nhìn kỹ hơn. Ông nói chúng được làm từ thép không gỉ có hàm lượng carbon cao, nếu không thì chí ít cũng là một loại hợp kim có chứa một ít crôm và có lẽ thêm cả một lượng nhỏ tungsten nữa nên chúng đặc biệt cứng. Cha tôi còn nói thêm rằng chúng hoàn toàn không có từ tính, và để minh họa cho điều này, ông đẩy chúng lại gần nhau trên mặt khăn trải bàn – làm dây những vệt dẫu nhỏ ra chiếc khăn, khiến mẹ tôi càng thêm khó chịu. Ông nói đúng: hai mẩu kim loại không có dấu hiệu gì là muốn dính vào nhau hay đẩy nhau ra cả. Cha bảo tôi cầm chúng lên, mỗi tay cầm một mẩu. Tôi đặt mỗi mẩu vào lòng bàn tay và nâng lên hạ xuống như để cân chúng. Chúng lạnh và nặng, có trọng lượng đáng kể, được tạo tác với độ chính xác cao và bởi vậy mang một vẻ đẹp riêng. Sau đó, cha lấy lại các mẩu kim loại từ tay tôi và đặt chúng lên bàn, chồng lên nhau. Lúc này, ông bảo tôi cầm mẩu kim loại ở trên lên. Chỉ mẩu trên cùng. Bằng một tay. Nhưng khi tôi làm theo lời ông, cầm mẩu bên trên lên thì mẩu bên dưới cũng được nhấc lên theo. Cha mỉm cười. Ông bảo tôi tách chúng ra. Tôi cầm mẩu bên dưới và gắng sức kéo. Nhưng nó không hề suy suyển. Cha bảo tôi hãy kéo mạnh lên. Tôi thử lại. Vẫn không được. Chúng không mảy may di dịch. Hai mẩu thép hình chữ nhật bám chặt vào nhau cứ như thể được dán keo hay được hàn vào nhau và trở thành một thể thống nhất vậy – vì tôi không còn nhận ra được đâu là ranh giới giữa chúng nữa. Cứ như thể cả hai mẩu kim loại này đã “hòa quyện” vào nhau vậy. Tôi cố thêm lần nữa, rồi lại một lần nữa. Đến khi tôi toát mồ hôi hột, còn mẹ tôi đã trở ra từ bếp và bắt đầu sốt ruột, cha tôi mới cất cái tẩu thuốc đi, cởi áo choàng ra rồi bắt đầu chia đồ ăn ra đĩa. Hai mẩu kim loại được đặt cạnh cốc nước của ông, chúng thể hiện sự yếu ớt của tôi, là thất bại của tôi. Tôi hỏi trong bữa ăn: “Liệu con có thể thử thêm lần nữa không?” Ông đáp: “Không cần nữa đâu”, rồi cầm “khối kim loại” lên, xoay cổ tay một cái, làm hai mẩu kim loại trượt ra hai phía. Hai mẩu tách khỏi nhau ngay tức thì, dễ dàng và duyên dáng. Tôi đã há hốc mồm trước cảnh tượng ấy. Trong con mắt của một đứa nhóc tiểu học như tôi hồi đó, nó như một phép màu vậy. Cha tôi nói: “Chẳng có phép màu nào hết.” Ông giải thích: Tất cả sáu mặt của “khối kim loại” này chỉ đơn giản là phẳng lì, phẳng tuyệt đối, phẳng hoàn hảo. Chúng đã được cắt với độ chính xác cao tới mức không còn chút gồ ghề nào trên bề mặt để không khí có thể lọt vào giữa và tạo ra điểm yếu nữa. Chúng phẳng hoàn hảo đến độ các phân tử trên bề mặt hai mẩu sẽ liên kết với nhau khi áp vào nhau, do đó chúng gần như không thể tách rời, dù không ai biết chính xác lý do. Chúng ta chỉ có thể trượt chúng ra khỏi nhau; đó là cách duy nhất. Có một từ để tả việc này, đó là: vặn. Cha tôi bắt đầu giảng giải một cách sống động, với vẻ mê say mà tôi luôn yêu mến. Ông kiêu hãnh nói: “Những mẩu kim loại như thế này có lẽ là thứ chính xác nhất mà con người từng tạo ra. Chúng được gọi là căn mẫu (gauge block), hay khối Jo – được đặt theo tên của nhà phát minh ra chúng, Carl Edvard Johansson. Chúng được dùng để đo đạc mọi thứ với sai số nhỏ nhất. Những người sản xuất ra căn mẫu là những người làm việc ở đỉnh cao của kỹ thuật cơ khí. Đây là những thứ quý giá, và cha muốn cho con xem, vì chúng cực kỳ quan trọng với cuộc đời cha.” Nói xong, cha tôi lặng lẽ cẩn thận cất những miếng căn mẫu vào chiếc hộp gỗ lót nhung, ăn nốt bữa tối, châm lại tẩu thuốc và ngủ thiếp đi bên lò sưởi. SUỐT CẢ ĐỜI MÌNH, CHA TÔI đã làm kỹ sư trong ngành công nghệ chính xác. Vào những năm cuối sự nghiệp, ông thiết kế và chế tạo những động cơ điện tí hon cho các hệ thống dẫn hướng ngư lôi. Phần lớn công việc này là cơ mật, nhưng thi thoảng ông sẽ bí mật đưa tôi đến một trong số các nhà máy của ông; và tôi sẽ nhìn chằm chằm – trong sự ngưỡng mộ và băn khoăn – những cỗ máy có thể cắt và khía răng cho những bánh răng đồng nhỏ xíu, hay những trục đỡ bằng thép nhẵn bóng mỏng tựa sợi tóc, hoặc những cuộn dây đồng quấn quanh những chiếc nam châm có kích thước không vượt quá que diêm châm tẩu. Tôi vẫn lưu giữ những ký ức thân thương về một người nhân viên tin cẩn của cha, người đàn ông lớn tuổi khoác chiếc áo phòng thí nghiệm màu nâu, cũng hay cài tẩu giữa hai hàm răng giống cha tôi và vừa làm việc vừa ngậm tẩu khan. Bác ấy lúc nào cũng nheo mày khi ngồi ở đầu vận hành của một chiếc máy tiện đặc biệt – cha tôi nói chiếc máy này do Đức sản xuất và rất đắt tiền – theo dõi lưỡi cắt của dụng cụ cắt khi nó quay với tốc độ chóng mặt. Chiếc máy liên tục được làm mát bởi một hỗn hợp dầu-và nước dạng kem phun. Chiếc máy dò và mổ vào một cái mộng bằng đồng nhỏ, hớt ra từ cạnh của nó những sợi kim loại mỏng dính khi cái mộng chậm rãi quay quanh trục. Quá trình ấy mới kỳ diệu làm sao! Tôi chăm chú nhìn hàng răng tí hon mới cắt đều tăm tắp hiện ra ở mép miếng kim loại. Cỗ máy dừng trong thoáng chốc: tất cả đột nhiên im ắng – và rồi, khi tôi đang nheo mắt nhìn dòng chảy hỗn độn xung quanh chi tiết gia công, một loạt dụng cụ làm bằng các-bua tungsten tách biệt và tinh tế hơn xuất hiện và ngay lập tức “bắt tay vào việc”, rồi trục chính bắt đầu quay và cắt, còn những chiếc răng vừa được tạo ra giờ đang được định hình, uốn, khía và vát. Nhìn qua ống kính lúp của cỗ máy, chúng ta có thể thấy hình dạng của mép răng thay đổi ra sao khi đi qua lưỡi dao, cho tới khi tiếng máy nhỏ dần, bánh răng và dụng cụ được tách khỏi nhau, trục chính dừng quay, cái mộng được lạng như một miếng giăm bông, còn gá kẹp thì nhả ra. Sau đó, trên chiếc phễu được kéo lên từ bồn đầy kem-dầu là những bánh răng hoàn chỉnh, bóng láng đến kinh ngạc, vẫn nhỏ giọt tong tong, có lẽ đến hai chục chiếc, mỗi chiếc dày không quá 1mm và đường kính không quá 1cm. Các bánh răng được một đòn bẩy ẩn lật từ chiếc máy tiện sang một cái khay, nằm ở đó chờ trượt vào trục chính và bằng một cách bí ẩn nào đó gắn lên những động cơ. Một số động cơ có thể quay chân nhái, trong khi số khác thay đổi độ nghiêng của chân vịt, sao cho hỏa lực tàu ngầm luôn di chuyển thẳng tới mục tiêu địch theo lệnh của con quay hồi chuyển, bất chấp những chuyển động không thể đoán trước trong lòng biển lạnh lẽo và hỗn loạn. Chỉ có điều, trong tình huống này, người nghệ nhân lớn tuổi cho rằng Hải quân Hoàng gia Anh có thể dễ dàng bỏ qua một mẩu trong mẻ bánh răng mới ra lò này. Ông lấy một chiếc nhíp nhọn bằng thép và gắp một mẩu từ bồn kem, rửa nó dưới vòi nước sạch, rồi trao cho tôi với vẻ kiêu hãnh và đắc thắng, ông ngồi xuống, cười rạng rỡ với những thành phẩm hoàn hảo và mãn nguyện châm tẩu. Cha tôi nói: “Chiếc bánh răng tí hon là một món quà, là thứ sẽ luôn nhắc con nhớ về chuyến tham quan này. Nó là chiếc bánh răng chính xác nhất mà con được thấy trong đời.” CŨNG NHƯ NGƯỜI NHÂN VIÊN XUẤT SẮC KIA, cha tôi cực kỳ tự hào về nghề nghiệp của ông. Ông tin đó là một công việc sâu sắc, quan trọng và đáng trân quý – công việc biến những thanh kim loại cứng quèo không hình thù thành những vật phẩm đẹp đẽ và hữu ích, mỗi thứ được tinh chỉnh tỉ mỉ, hoàn thiện tinh tế và phục vụ đủ mọi mục đích, từ bình phàm đến lạ lẫm – vì nhà máy của cha không chỉ sản xuất vũ khí, mà còn chế tạo các thiết bị cho ô tô, quạt sưởi và việc khai khoáng; những động cơ cắt kim cương, nghiền hạt cà phê cũng như những động cơ được lắp bên trong kính hiển vi, áp kế, máy ảnh và đồng hồ. Cha tôi tiếc nuối nói nhà máy của ông không tạo ra máy của đồng hồ đeo tay, mà sản xuất động cơ của đồng hồ để bàn, đồng hồ đi biển và đồng hồ quả lắc thân dài, nơi những bánh răng của ông nhẫn nại đếm thời gian cho những kỳ trăng và hiện thời gian trên những mặt đồng hồ treo cao trong hàng ngàn tiền sảnh. Đôi khi, ông mang về nhà nhiều thứ còn cầu kỳ hơn nhưng có lẽ không nhiệm màu bằng những khối căn mẫu với bề mặt cắt máy siêu phẳng. Ông mang chúng về chủ yếu để cho tôi nghịch, bày chúng ra ở bàn ăn tối, nhưng luôn khiến mẹ tôi bực bội vì ông luôn bọc chúng trong những tờ giấy sáp nâu nhờn mỡ làm bẩn khăn trải bàn. Mẹ sẽ kêu lên: “Anh làm ơn để nó lên tờ báo kia được không?” nhưng thường vô ích, vì lúc đó cha đã lấy thứ kia ra, để nó lấp lánh dưới ánh đèn rồi. Bánh xe đã sẵn sàng xoay, cần đã sẵn sàng quay, mặt kính (vì thường có một hoặc hai thấu kính, hay một cái gương phụ gắn vào thiết bị) sẵn sàng “trình diễn”. Cha tôi đam mê và tôn thờ những chiếc ô tô được chế tạo công phu, đặc biệt là những chiếc xe của hãng Rolls-Royce. Đó là cái thời xa xưa, khi những cỗ máy kiêu kỳ ấy không tượng trưng cho đẳng cấp của chủ sở hữu, mà cho kỹ nghệ tuyệt vời của nhà sản xuất. Cha tôi từng được đi tham quan dây chuyền lắp ráp của Rolls-Royce ở Crewe và nói chuyện với nhóm chế tạo trục khuỷu của động cơ. Điều khiến ông ấn tượng nhất là những trục khuỷu ấy, nặng hàng chục kí-lô-gam, được làm hoàn toàn bằng tay và cân bằng chính xác đến độ, khi được đưa lên một bảng thử để kiểm tra vòng quay, chúng không tỏ ra dấu hiệu nào là sẽ ngừng quay cả, vì không có bên nào nặng hơn bên nào dù chỉ chút đỉnh. Cha tôi nói: Nếu không có hiện tượng ma sát, trục khuỷu của một chiếc Phantom V, một khi đã quay sẽ không bao giờ dừng lại. Vì câu chuyện này, ông đã bảo tôi thiết kế một động cơ vĩnh cửu cho riêng mình, một giấc mơ đã ngốn mất của tôi (vì tôi chỉ có vốn hiểu biết hết sức mơ hồ về hai định luật đầu tiên của nhiệt động lực học, vì vậy không biết thử thách ấy không bao giờ có thể chinh phục được) hàng tiếng đồng hồ và hàng trăm trang viết. Tuy thời ấu thơ hạnh phúc bên những cỗ máy đã trôi qua hơn nửa thế kỷ, nhưng những ký ức đó vẫn còn sức hút trong tôi – và không khi nào chúng lôi cuốn mạnh mẽ hơn một buổi chiều mùa xuân năm 2011, khi tôi bất ngờ nhận được một e-mail từ một người hoàn toàn xa lạ ở thành phố Clearwater, Florida. Tiêu đề e-mail rất đơn giản: “Một gợi ý”, và đoạn đầu tiên (trong ba đoạn thư) bắt đầu không rào đón: “Tại sao anh không viết một cuốn sách về Lịch sử của công nghệ chính xác?” Tên người gửi thư là Colin Povey, một người đàn ông có nghề nghiệp chính là thổi thủy tinh khoa học[∗]. Lập luận của anh rất đơn giản, nhưng chính vì thế lại có tính thuyết phục: theo anh, sự chính xác là yếu tố then chốt của thế giới hiện đại, nhưng lại vô hình, ẩn giấu ngay trước mắt. Chúng ta đều biết máy móc phải chính xác; chúng ta đều hiểu những thứ quan trọng trong đời sống (máy ảnh, điện thoại di động, máy tính, xe đạp, ô tô, máy rửa bát, bút bi) buộc phải có những thành phần ăn khớp với nhau ở mức độ chính xác cao và vận hành gần như hoàn hảo; và có lẽ tất cả chúng ta đều cho rằng thứ gì càng chính xác càng vận hành tốt. Cùng lúc đó, hiện tượng được gọi là chính xác này, cũng như khí oxy hay tiếng Anh, là thứ mà chúng ta cho là đương nhiên, gần như không để tâm đến, hiếm khi nghĩ kỹ về nó và chẳng mấy khi thảo luận một cách xứng tầm, chí ít là với những người không chuyên. Nhưng nó luôn hiện hữu, là một khía cạnh cốt yếu của xã hội hiện đại. Không có yếu tố này, công cuộc hiện đại hóa sẽ chỉ là điều viển vông trong trí óc con người. Tuy nhiên, điều này không phải lúc nào cũng đúng. Công nghệ chính xác cũng có điểm khởi đầu, với thời điểm ra đời cụ thể không cần bàn cãi. Công nghệ chính xác đã phát triển theo thời gian, trưởng thành, biến đổi và tiến hóa. Đối với một số người, viễn cảnh ngành công nghệ chính xác sẽ phát triển trong tương lai là điều rõ ràng, nhưng một số khác lại lúng túng và không chắc chắn về nó. Nói cách khác, sự tồn tại của ngành công nghệ chính xác là một câu chuyện có diễn biến, dù diễn biến của nó có thể đi theo quỹ đạo parabol thay vì một đường thẳng đi lên vô tận. Dù công nghệ chính xác đã phát triển theo đường hướng nào thì vẫn có một câu chuyện đi kèm với nó; như cách giới làm phim hay nói, nó có một cốt truyện. Povey nói đó là cách anh hiểu về công nghệ chính xác. Nhưng anh còn có một lý do cá nhân cho đề nghị trên, và để minh họa, anh kể cho tôi một câu chuyện mà tôi xin tóm tắt bên dưới, một câu chuyện chính xác và súc tích: Ông Povey cha, cha của tác giả bức thư, là một cựu binh sĩ người Anh, có tính cách hơi lập dị. Ông từng nhận mình là người theo đạo Hindu để không phải đi lễ nhà thờ Anh giáo bắt buộc vào ngày Chúa nhật. Không muốn chiến đấu ở các chiến hào, ông gia nhập Cục Quân giới Lục quân Hoàng gia (RAOC), đơn vị chịu trách nhiệm tiếp tế vũ khí, đạn dược và xe bọc thép cho các lực lượng tác chiến. (Chức năng của RAOC đã được mở rộng và hiện bao gồm thêm những việc ít hào nhoáng hơn như vận hành cơ sở tắm giặt di động và chụp ảnh cho lục quân.) Trong quá trình huấn luyện, ông đã nắm được những điểm cơ bản của việc phá bom và các nhiệm vụ kỹ thuật khác, thể hiện khả năng kỹ thuật xuất sắc, do đó được cử đến Đại sứ quán Anh tại Washington, DC vào năm 1940 (một cách bí mật, mặc thường phục, vì lúc đó Mỹ vẫn chưa tham gia Thế chiến thứ II). Nhiệm vụ của ông chủ yếu là liên hệ với các nhà sản xuất đạn dược của Mỹ để chế tạo hỏa lực phù hợp với vũ khí của Anh. Năm 1942, ông được giao một nhiệm vụ đặc biệt: tìm hiểu tại sao một số đầu đạn chống tăng của Mỹ lại ngẫu nhiên bị kẹt khi bắn từ súng của Anh. Ông tức tốc bắt tàu hỏa tới các nhà sản xuất ở Detroit, dành hàng tuần ở nhà máy tỉ mỉ đo đạc từng lô đạn, rồi chán nản nhận thấy tất cả các viên đạn đều vừa vặn hoàn hảo với súng và đáp ứng mọi quy cách kỹ thuật với độ chính xác tuyệt đối. ông báo cáo với cấp trên ở London vấn đề không nằm ở nhà máy. Thế là London lệnh cho ông đi theo đạn dược đến nơi mà các chỉ huy đang loay hoay với những phát súng tịt khó hiểu, và đó là chiến trường ở sa mạc Bắc Phi. Ông Povey, vác theo chiếc bao da khổng lồ đựng dụng cụ đo đạc, bay tới Bờ Đông. Đầu tiên, ông di chuyển trên các chuyến tàu chở đạn, chậm chạp đi qua các rặng núi và con sông ở phía Đông nước Mỹ, tới tận Philadelphia, nơi các đầu đạn sẽ được chất lên tàu thủy. Mỗi ngày, ông đều đo vỏ đạn và nhận thấy cả viên lẫn vỏ đều giữ nguyên thiết kế ban đầu, vừa với nòng súng ở mỗi ga tàu y như khi chúng rời khỏi dây chuyền sản xuất. Sau đó, ông lên tàu thủy chở hàng. Chuyến đi này hóa ra đầy gian nan: con tàu bị hỏng, bị đoàn hộ tống và tàu khu trục bảo vệ bỏ rơi, dễ dàng trở thành mục tiêu tấn công của tàu ngầm quân sự U-boat của Đức, và bị mắc kẹt trong một cơn bão ngoài khơi khiến tất cả thủy thủ đoàn say sóng nặng nề. Nhưng chính môi trường gian nan ấy đã cho phép Povey cha tìm ra lời giải cho câu đố. Sự rung lắc dữ dội của con tàu hóa ra chính là nguyên nhân gây hư hại vỏ đạn. Đạn được xếp chồng lên nhau trong các thùng ở sâu trong khoang tàu. Khi con tàu rung lắc và nghiêng ngả trong cơn bão, những thùng ở rìa ngoài chồng, và chỉ những thùng đó, sẽ đập vào vách tàu. Nếu va chạm nhiều lần và đầu đạn va vào vách khoang, toàn bộ phần đầu kim loại của vỏ đạn – đầu đạn, nói theo cách đơn giản – sẽ bị ấn ngược lại, có lẽ chỉ một phần rất nhỏ của 1 cm, vào trong vỏ đồng. Sự va đập này, nếu lặp lại nhiều lần, sẽ khiến vỏ đạn biến dạng, vành đế phồng lên một chút, mức độ biến dạng gần như khó nhìn thấy được bằng mắt thường, mà chỉ có thể phát hiện bằng những dụng cụ có độ nhạy cao trong bộ thước pan-me và đồng hồ đo của Povey. Những vỏ đạn chịu những cú va đập như vậy sẽ không khớp với nòng súng trên chiến trường – và chúng sẽ phân bố ngẫu nhiên, bởi một khi tàu cập cảng và công nhân bốc vác dỡ các thùng xuống, đạn sẽ được chia ra và gửi tới các quân đoàn khác nhau, không ai biết trật tự của chúng. Hậu quả là hàng loạt phát súng tịt xảy ra hoàn toàn ngẫu nhiên. Đó là một đánh giá súc tích và hàm chứa một giải pháp kiến nghị đơn giản: các nhà máy ở Detroit chỉ cần gia cố vách bìa và tấm gỗ của các thùng đạn dược và thế là các vỏ đạn sẽ ra khỏi tàu nguyên vẹn, từ đó các súng chống tăng sẽ không còn bị tịt nòng nữa. Povey đánh điện về London để báo cáo về những phát hiện của mình và đưa ra đề xuất. Ngay lập tức, ông được phong anh hùng, và theo phong cách thường hằng của quân đội, ông cũng ngay lập tức bị lãng quên. Ông bị bỏ mặc trên sa mạc, không những không nhận được mệnh lệnh mới nào mà còn bị nợ rất nhiều tiền lương do đã ở ngoài văn phòng Washington quá lâu. Chắc hẳn là Sahara rất nóng nực, vì tới thời điểm này, diễn biến câu chuyện có phần biến động: Povey cha có vẻ đã chè chén tiệc tùng say sưa trong một thời gian dài trên sa mạc. Nhưng sau nhiều tuần đằng đẵng tận hưởng nắng ấm, ông quyết định phải quay về Mỹ. Vì thế, ông đã tìm đường quay lại bằng cách dùng các chai whisky Scotch làm của hối lộ. Ông đã dùng 11 chai Johnnie Walker để đi từ Cairo (qua một sân bay nhỏ tạm bợ, một trạm trung chuyển kỳ lạ chẳng kém gì Timbuktu) tới Miami, sau đó, chỉ cần đi một quãng ngắn là dễ dàng tới được Washington. Ở đó, ông nhận được tin dữ. Hóa ra vì đã ở châu Phi quá lâu và không có bất cứ liên lạc nào nên ông bị tuyên bố là mất tích và được cho là đã chết. Ông bị cắt mất nhiều quyền lợi, tủ cá nhân bị khóa, tất cả quần áo được sửa lại cho một người thấp bé hơn nhiều sử dụng. Phải mất một thời gian thì sự cố lằng nhằng này mới được xử lý xong, và đến khi mọi thứ đã trở về bình thường, ông lại phát hiện toàn bộ đơn vị quân nhu của mình đã được điều chuyển tới Philadelphia – và thế là ông tức tốc lên đường. Tại Philadelphia, ông đã gặp và đem lòng yêu cô thư ký người Mỹ của đơn vị. Hai người kết hôn và Povey (cha), không bao giờ tuân theo đạo Hindu ghi trên thẻ quân nhân, dành phần đời còn lại ở nước Mỹ mà không bao giờ bị khiển trách. Và, như tác giả bức thư viết, một cách đầy bay bướm, “người phụ nữ đó là mẹ tôi, tôi có mặt trên đời này hoàn toàn là nhờ công nghệ chính xác.” Đó là lý do vì sao, anh viết tiếp, “ông phải viết cuốn sách này.” Ử TRƯỚC KHI ĐI SÂU VÀO LỊCH SỬ của công nghệ chính xác, chúng ta cần thảo luận về hai khía cạnh cụ thể của nó. Đầu tiên, nó xuất hiện trong mọi cuộc nói chuyện ngày nay – trên thực tế, công nghệ chính xác là phần không thể thiếu, không phải bàn cãi và dường như cực kỳ quan trọng của thời hiện đại ở mọi phương diện từ xã hội, thương mại, khoa học, cơ khí, cho đến kiến thức. Nó thâm nhập vào mọi nơi, mọi ngóc ngách, mọi lĩnh vực của đời sống. Tuy nhiên, điều đáng chú ý thứ hai – có chút trớ trêu thay – là hầu hết chúng ta đang sống một cuộc sống phụ thuộc vào công nghệ chính xác như món ăn phụ thuộc vào hương liệu, gia vị, dầu mỡ, nhưng lại chỉ hiểu một cách mù mờ “chính xác” nghĩa là gì, và nó khác với những khái niệm nghe na ná ra sao – nhất là so với từ “chuẩn xác”, hoặc các từ “gần nghĩa” của nó như hoàn hảo, chỉn chu, đúng đắn hay phù hợp. Không khó để chúng ta nhận ra sự hiện diện của công nghệ chính xác ở khắp mọi nơi. Bạn chỉ cần nhìn xung quanh là hiểu. Chẳng hạn, hãy nhìn vào quyển tạp chí trên bàn trà của mình, đặc biệt là những trang quảng cáo. Chỉ trong vài phút, bạn có thể dựa vào những trang ấy xây dựng một lịch trình sơ bộ để tận hưởng một ngày tràn ngập “sự chính xác”. Bạn khởi đầu ngày mới bằng cách làm sạch miệng với chiếc bàn chải chính xác của Colgate; nếu đã quen với các dòng sản phẩm của Gillette, bạn có thể dùng “dao cạo năm lưỡi chính xác” trong hộp dao mới Fusion5 ProShield Chill của hãng để giảm bớt cảm giác “dứt và giật” khi cạo râu, sau đó xén tỉa râu bằng chiếc máy cạo chính xác của Braun. Trước khi tới buổi hẹn đầu tiên với bạn gái mới quen, bạn hãy chắc chắn mình đã xóa tất cả các hình xăm ở bắp tay liên quan tới người yêu cũ bằng một chiếc máy được quảng cáo là không gây đau đớn và sử dụng “công nghệ xóa xăm bằng lazer” chính xác đã được cấp bằng sáng chế. Sau khi xóa sạch sẽ “dấu vết”, bạn có thể khoe cơ bắp, lấy lòng nàng bằng cách dạo một khúc nhạc bằng chiếc guitar bass chính xác của Fender; hoặc trang bị bộ lốp chuyên dụng đi trên đường tuyết chính xác của Firestone cho chiếc xe của mình để đưa nàng đi chơi vào mùa đông mà không lo chiếc xe mất kiểm soát; gây ấn tượng với nàng bằng tài lái xe “điệu nghệ” trên đường cao tốc rồi khéo léo đậu xe ở lề đường với công nghệ hỗ trợ đỗ xe chính xác của Volkswagen; đưa nàng lên lầu và lắng nghe những bản nhạc êm dịu phát ra từ chiếc radio chính xác của Scott. Sau đó, nếu tuyết đã ngớt, hai bạn có thể chuẩn bị bữa tối ở sân sau nhờ chiếc bếp ngoài trời Big Green Egg được trang bị “hệ thống kiểm soát nhiệt độ chính xác”; cùng nhau mơ màng ngắm nhìn những cánh đồng ngô gần đó vừa mới gieo những hạt giống chính xác của Johnson Precision; và cuối cùng, dù bị đau đầu hay cảm thấy không khỏe khi tỉnh dậy vào buổi sáng, sau một đêm không ngủ, hãy yên tâm rằng bạn có thể trông cậy vào loại thuốc chính xác mới được bán ở Bệnh viện Giáo hội Trưởng lão New York. Chỉ cần lấy ngẫu nhiên một tờ tạp chí trên chiếc bàn trà rồi mở ra xem, chúng ta sẽ thấy ngay các ví dụ đã nhắc tới ở trên. Và còn rất nhiều trường hợp khác nữa. Chẳng hạn, tôi từng đọc được rằng tiểu thuyết gia người Anh Hilary Mantel gần đây đã miêu tả Công nương tương lai của Anh Quốc, Kate Middleton, có dung mạo hoàn mỹ đến độ như thể cô “được chế tạo chính xác, được tạc nên bằng máy móc vậy”. Tất nhiên, cả Hoàng gia Anh và các kỹ sư đều không hài lòng với nhận định này, vì những điểm hoàn hảo ở vị Công nương xứ Cambridge, và thực chất ở bất kỳ con người nào khác, chính là sự thiếu chính xác tất yếu do di truyền và dưỡng dục mang lại. Từ “chính xác” được dùng ở trên với ý phê phán. Ngoài ra, nó còn được đưa vào tên của nhiều sản phẩm, được dùng để chỉ các đặc trưng chính trong chức năng hoặc kiểu dáng của các sản phẩm đó, và thường xuyên xuất hiện trong tên của các công ty sản xuất ra chúng. Nó cũng được mọi người dùng để mô tả cách sử dụng ngôn ngữ; cách tổ chức ý tưởng; cách ăn vận, viết chữ, thắt cà vạt, may quần áo, pha cocktail; cách cắt, thái, lạng thực phẩm – một bậc thầy sushi đã được ca tụng vì sự chính xác trong lưỡi dao khi lạng phần thịt ở bụng con cá ngừ (toro); cách ném bóng, trang điểm, thả bom, giải đố, bắn súng, vẽ chân dung, đánh máy, tranh luận và đưa ra đề nghị. Có thể nói đây chính xác là điều phải chứng minh. Chính xác (precision) và chuẩn xác (accuracy) là hai từ gần nghĩa, nhưng chính xác có tính ưu việt hơn, khôn khéo hơn hẳn trong các ví dụ nêu trên. “Xóa xăm bằng lazer chuẩn xác” nghe có vẻ kém thuyết phục hoặc kém hiệu quả; một chiếc xe được trang bị “công nghệ đỗ xe chuẩn xác” có thể khiến người ta ngờ vực nó hay va đụng vào tấm chắn bùn của những chiếc xe khác; “hạt ngô chuẩn xác” nghe khá nhạt nhẽo. Và khen một người “thắt cà vạt chuẩn xác” sẽ khiến đối phương cho rằng bạn đang tỏ ra trịch thượng – sẽ phải phép hơn nhiều nếu thay vào đó bạn nói anh ta thắt cà vạt thật chính xác. TỪ CHÍNH XÁC (PRECISION), một danh từ dễ nghe và lôi cuốn (chủ yếu nhờ âm xuýt ở đầu âm tiết thứ ba) có nguồn gốc từ tiếng Latin, lần đầu tiên được sử dụng rộng rãi trong tiếng Pháp, sau đó được du nhập vào kho tàng từ vựng tiếng Anh vào đầu thế kỷ XVI. Ban đầu, từ này có nghĩa là “hành động chia tách hoặc cắt rời” – liên quan đến một từ khác cũng có nghĩa là “cắt bỏ”, précis (tóm lược) – ngày nay, không mấy ai còn dùng nó theo nghĩa này nữa[∗]: nghĩa phổ biến hiện nay của nó mà chúng ta dùng nhiều đến mức gần như rập khuôn, như được nêu trong Từ điển Tiếng Anh Oxford, là “đúng đắn và chuẩn xác”. Do đó, từ chính xác và chuẩn xác thường được dùng lẫn với nhau, vì mọi người thường nghĩ hai từ này đều chỉ chung một thứ, nhưng thực chất, chúng không hẳn là đồng nghĩa. Với những chủ đề cụ thể trong cuốn sách, chúng ta phải phân biệt hai từ này, vì đối với những kỹ sư làm việc trong ngành công nghệ chính xác, sự khác biệt giữa chúng rất quan trọng. Điều này nhắc nhở chúng ta tiếng Anh gần như không có các từ đồng nghĩa, mỗi từ trong tiếng Anh đều là duy nhất, thường có nghĩa rất hẹp, phù hợp với từng văn cảnh cụ thể. Đối với một số người, chính xác và chuẩn xác có sự khác biệt đáng kể về nghĩa. Nguồn gốc Latin của hai từ này sẽ cho thấy sự khác biệt cơ bản giữa chúng. Từ nguyên của từ chuẩn xác (accuracy) liên quan nhiều với các từ Latin vốn có nghĩa là “cẩn thận, chú ý”; trong khi đó, từ chính xác (precision) có gốc rễ là một loạt từ cổ liên quan tới sự chia tách. “Cẩn thận, chú ý” thoạt đầu có vẻ có liên hệ, dù khá xa xôi, với hành động chia cắt một cái gì đó. Còn precision có mối liên hệ gần gũi hơn với các từ như chi tiết, tỉ mỉ. Nếu mô tả thứ gì đó có tính chuẩn xác cao, bạn đang mô tả nó kỹ lưỡng hết sức có thể về bản chất và giá trị thật của nó. Nếu mô tả thứ gì đó có tính chính xác cao, bạn đang mô tả nó thật tỉ mỉ và chi tiết, tuy những chi tiết ấy chưa chắc đã phản ánh giá trị đích thực của đối tượng được mô tả. Bạn có thể mô tả hằng số tỷ lệ giữa đường kính và chu vi của một đường tròn, tức số pi, với độ chính xác rất cao, chẳng hạn như 3,14159265 358979823846. Hoặc số pi có thể được biểu diễn ở mức độ chuẩn xác đến bảy chữ số thập phân: 3,1415927 – cách viết này có tính chuẩn xác chặt chẽ vì chữ số cuối cùng (7) là có thể chấp nhận được để làm tròn cho đuôi 65 (chú ý dấu cách tôi đã đưa vào trong dãy chữ số đầu tiên.) Một cách minh họa đơn giản hơn nữa là bia bắn súng ba vòng tròn. Giả sử bạn bắn sáu phát vào bia, và cả sáu phát đều trượt rất xa mục tiêu, thậm chí còn không được gọi là suýt soát – phát súng của bạn vừa không chính xác vừa không chuẩn xác. Cũng có thể tất cả các phát bắn của bạn đều trúng vòng trong nhưng rải rác khắp nơi trên bia. Trong trường hợp này, bạn đã bắn rất chuẩn xác, điểm bắn rất gần với hồng tâm nhưng lại thiếu chính xác, vì các viên đạn nằm rải rác ở nhiều vị trí khác nhau trên bia bắn. Hoặc tất cả các viên đạn đều rơi vào khoảng giữa vòng trong và vòng ngoài và nằm rất gần nhau, ở trường hợp này, bạn đã bắn rất chính xác nhưng không chuẩn xác lắm. Cuối cùng, trong trường hợp lý tưởng nhất: tất cả các phát đạn đều quy tụ tại hồng tâm. Tức là bạn đã bắn vừa chính xác vừa chuẩn xác. Trong mỗi trường hợp, dù là viết giá trị của số pi hay bắn vào bia, bạn sẽ được coi là đạt được sự chuẩn xác khi các kết quả thu được tiệm cận với giá trị mong muốn theo thời gian; mà ở đây là giá trị thực của hằng số hoặc hồng tâm của bia đạn. Ngược lại, bạn được coi là đạt được sự chính xác khi kết quả các lần đều giống nhau, khi các viên đạn găm trúng cùng một điểm sau nhiều lần bắn – dù kết quả có thể không nhất thiết phản ánh giá trị thực của mục tiêu kỳ vọng. Tóm lại, độ chuẩn xác phản ánh đúng ý định, còn độ chính xác chỉ phản ánh chính nó. Sự khác nhau giữa chuẩn xác và chính xác Hình ảnh bia bắn cung cấp cho chúng ta một cách phân biệt dễ hiểu giữa chính xác và chuẩn xác. Ở hình A, tất cả các phát đạn đều nằm gần nhau và tập trung quanh hồng tâm: độ chính xác và chuẩn xác đều cao. Ở hình B có sự chính xác, nhưng do tất cả các phát bắn đều trượt hồng tâm nên nó có độ chuẩn xác thấp. Ở hình C, đạn phân bố rải rác, nên nó vừa không có sự chính xác, vừa không có sự chuẩn xác. Và ở hình D, một số viên đạn nằm tương đối gần nhau và một số khác nằm gần hồng tâm, nên nó có sự chính xác và chuẩn xác ở mức trung bình. Phần giải thích trên có vẻ vẫn chưa giúp bạn phân biệt rạch ròi hai khái niệm này, nên tôi sẽ phải đưa thêm một khái niệm nữa để làm rõ hơn: đó là khái niệm dung sai (tolerance). Dung sai là một khái niệm đặc biệt quan trọng trong cuốn sách này cả về mặt tư tưởng và bố cục. Quan trọng về mặt bố cục vì nó là nguyên lý để bố cục nội dung sách. Vì xã hội hiện đại ngày nay đang không ngừng theo đuổi sự chính xác và chính xác hơn nữa, nên tôi đã sắp xếp các chương theo chiều dung sai giảm dần, bắt đầu từ những dung sai lớn như 0,1 và 0,01, cho tới những dung sai trông có vẻ buồn cười và nhỏ đến mức không tưởng mà một số nhà khoa học thời nay đã sử dụng – đó là những phép đo có sự chênh lệch cực kỳ nhỏ, cỡ 0,000 000 000 000 000 000 000 000 000 01 gam, hay 10-28 gam[∗]. Nhưng nguyên lý này cũng khơi lên một câu hỏi mang tính triết học phổ biến hơn: tại sao? Tại sao phải cần đến những dung sai như thế? Liệu một cuộc chạy đua hướng đến độ chính xác ngày càng cao thực sự sẽ có lợi cho xã hội? Phải chăng chúng ta đang thần thánh hóa sự chính xác, liên tục làm ra những thứ có dung sai vượt quá sức tưởng tượng chỉ đơn giản vì chúng ta có khả năng hoặc tin mình cần làm như vậy? Đó là những câu hỏi để dành cho sau này, nhưng chúng cho thấy chúng ta phải định nghĩa dung sai để hiểu rõ khía cạnh độc đáo này của công nghệ chính xác, giống như hiểu về chính công nghệ chính xác vậy. Dù trước đó tôi đã nói một người có thể chính xác trong cách sử dụng một ngôn ngữ hoặc chuẩn xác khi vẽ một bức tranh, cuốn sách chủ yếu sẽ thảo luận về các thuộc tính này trong khuôn khổ sản xuất, và phần lớn các trường hợp là những đối tượng được sản xuất bằng cách thao tác trên các vật liệu cứng: kim loại, thủy tinh, gốm sứ... trừ gỗ. Tuy chúng ta rất thích chiêm ngưỡng những đồ nội thất và kiến trúc đền thờ tinh xảo làm từ gỗ, và ngưỡng mộ sự chuẩn xác trong việc bào gỗ cũng như sự chính xác giữa các khớp nối, nhưng khái niệm chính xác và chuẩn xác không bao giờ có thể áp dụng một cách nghiêm ngặt vào những đồ vật làm bằng gỗ – vì gỗ rất linh hoạt; nó nở ra và co lại theo những cách khó đoán; nó không có kích thước cố định vì bản chất của nó là vật liệu tự nhiên. Dù được bào, ghép nối, chà nhám hay phay, hoặc được đánh véc-ni sáng bóng, về cơ bản thì gỗ không có sự chính xác. Tuy nhiên, một mẩu kim loại được gia công bằng máy ở cấp độ cao hay một thấu kính thủy tinh được đánh bóng hoặc một cạnh của sứ nung thì khác – chúng có thể được sản xuất với độ chính xác tuyệt đối và lâu bền, và nếu quá trình sản xuất không có sai sót, chúng có thể được sản xuất lặp đi lặp lại, tất cả y hệt nhau và có thể thay thế cho nhau. Bất kỳ mẩu kim loại (thủy tinh hay sứ) được gia công nào cũng đều phải có cả tính chất vật lý và hóa học: khối lượng, mật độ, hệ số giãn nở, độ cứng, nhiệt dung riêng và các tính chất khác. Nó cũng phải có kích thước: chiều dài, chiều cao, chiều rộng. Nó phải có các tính chất hình học: độ thẳng, độ phẳng, độ tròn, độ trụ, độ vuông góc, độ đối xứng, độ song song và vị trí – tất cả đều phải đo lường được, bên cạnh vô số thuộc tính ít quen thuộc hơn. Tất cả các kích thước và tính chất hình học này của mẩu kim loại phải đạt đến một mức độ nhất định của cái mà chúng ta gọi là “dung sai”[∗]. Nó phải có dung sai ở mức độ nào đó để có thể lắp vào bên trong một cái máy, dù cái máy đó là chiếc đồng hồ, cây bút bi, động cơ phản lực, kính viễn vọng hay hệ thống dẫn hướng ngư lôi. Dung sai sẽ chẳng có nhiều ý nghĩa nếu chi tiết gia công hoạt động riêng lẻ. Nhưng để khớp nối mẩu kim loại này với một miếng kim loại được gia công tinh xảo khác, nó phải có một lượng biến thiên về kích thước và tính chất hình học phù hợp trong mức cho phép. Sự biến thiên trong phạm vi cho phép đó được gọi là dung sai, và gia công càng chính xác thì dung sai càng phải nhỏ. Ví dụ, giày là một thứ có dung sai lớn: một mặt/ một chiếc giày gia công kém có thể có “mức độ biến đổi cho phép theo thỏa thuận hoặc được công bố về các kích thước của nó” (định nghĩa chính thức về dung sai của các kỹ sư) là 1 cm, với một khoảng xê dịch giữa bàn chân và lót giày lớn đến mức từ “chính xác” không còn ý nghĩa gì ở đây nữa. Mặt khác, một chiếc giày được làm thủ công bởi Lobb ở London có vẻ vừa vặn với bàn chân, hoàn hảo và rất chính xác, nhưng nó vẫn có dung sai rơi vào khoảng 0,32 cm – đối với một chiếc giày, dung sai như thế là chấp nhận được, và chiếc giày sẽ được khách hàng mang vào chân đầy hãnh diện. Nhưng về phương diện công nghệ chính xác mà nói, nó không phải là thứ được chế tạo chính xác hay chuẩn xác[∗]. CON NGƯỜI CHÚNG TA đã sản xuất được hai dụng cụ đo lường chính xác nhất. Một trong hai dụng cụ đó hiện đang được đặt cách xa nhịp sống hối hả của vạn vật, ở vùng Tây Bắc Thái Bình Dương của nước Mỹ, cụ thể hơn là ở miền Trung khô cằn và cô quạnh của bang Washington. Nó được chế tạo ngay bên ngoài một căn cứ hạt nhân tối mật, nơi Hoa Kỳ sản xuất đợt plutoni đầu tiên cho quả bom sẽ hủy diệt thành phố Nagasaki. Trong nhiều thập kỷ, plutoni là vật liệu cốt yếu để sản xuất vũ khí nguyên tử của nhiều quốc gia. Khu vực này đã thực hiện các hoạt động hạt nhân trong nhiều năm, để lại một lượng phóng xạ tồn đọng lớn: từ các thanh nhiên liệu cũ tới những trang phục nhiễm phóng xạ, mà chỉ cho tới gần đây mới bắt đầu được xử lý sau khi dư luận kịch liệt lên án – hay là được hoàn nguyên như cách nói của các nhà môi trường học. Ngày nay, Hanford là khu vực hoàn nguyên môi trường lớn nhất thế giới, với chi phí khử nhiễm lên tới hàng chục tỷ đô-la và công tác xử lý có thể kéo dài đến tận giữa thế kỷ XXI. Lần đầu tôi đi ngang qua đó là vào một đêm rất khuya, sau một quãng đường dài chạy xe từ Seattle. Trên chiếc xe đang lao về phương nam, tôi nhìn thấy ánh sáng lấp ló xa xa. Đằng sau những hàng rào dây thép gai, biển cảnh báo và lực lượng bảo vệ có vũ trang, khoảng 11.000 nhân công đang lao động suốt ngày đêm để khử phóng xạ độc hại đầy rẫy trong đất và nước. Có ý kiến cho rằng công tác này quá lớn để có thể hoàn thành một cách chuẩn chỉ. Về phía nam của khu khử nhiễm chính, ngay bên ngoài hàng rào thép gai nhưng vẫn có thể thấy được những tòa tháp hạt nhân còn lại đứng sừng sững, đang diễn ra một thí nghiệm vĩ đại bậc nhất của khoa học hiện đại. Đó là một thí nghiệm không hề bí mật, không để lại bất kỳ di sản độc hại nào, và đòi hỏi phải sản xuất và sử dụng những máy móc và dụng cụ chính xác nhất trong lịch sử nhân loại. Đó là một nơi chân phương, không thu hút sự chú ý. Tôi tới đó vào một buổi sáng theo lịch hẹn trước, vẫn còn mệt mỏi sau một đêm dài lái xe. Trời lạnh; đường xá vắng tanh, các ngã rẽ không được đánh dấu. Một tấm biển nhỏ ở phía bên trái chỉ tới một cụm các tòa nhà thấp màu trắng cách mặt đường gần 100m. Tấm biển đề dòng chữ “LIGO”. “CHÀO MỪNG”. Chỉ có thế. Nó hoàn toàn có thể nói rõ hơn như sau: Chào mừng tới đền thờ của công nghệ chính xác. Các nhà khoa học đã dành hàng thập kỷ để thiết kế các dụng cụ khoa học trong bí mật ở nơi đồng không mông quạnh này. “Chúng ta an toàn vì không ai để ý đến chúng ta” là phương châm quen thuộc dành cho những người lo lắng về chuyện những thiết bị đắt đỏ được để ở đó mà chẳng có lấy một đoạn rào xích hay thép gai bao bọc. Các cỗ máy tại LIGO có dung sai nhỏ đến mức khó tin, và độ chính xác của các cấu phần của chúng cao đến mức chưa từng xuất hiện các vật thể đạt đến mức độ chính xác như thế ở bất cứ đâu trên Trái Đất. LIGO là một đài quan trắc, viết tắt của Lazer Interferometer Gravitational Wave Observatory (Đài quan trắc sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laze). Chức năng của thiết bị đắt tiền, phức tạp và siêu nhạy này là phát hiện những đứt đoạn, biến dạng và gợn sóng xuyên qua kết cấu của không-thời gian, hay còn được gọi là sóng hấp dẫn, một hiện tượng mà Albert Einstein đã tiên đoán vào năm 1919 dựa trên thuyết Tương đối rộng của ông. Nếu Einstein đoán đúng, những gợn sóng ở các ngôi sao khác nhau sẽ lan ra với tốc độ ánh sáng khi những sự kiện kỳ vĩ xảy ra đâu đó trong không gian sâu (chẳng hạn như sự va chạm giữa hai lỗ đen), và cuối cùng sẽ va vào Trái đất rồi nhanh chóng rời đi, khiến toàn bộ hành tinh bị biến dạng, ở một mức độ vô cùng nhỏ và trong một khoảnh khắc vô cùng ngắn. Không có sinh vật nhạy cảm nào có thể cảm nhận được hiện tượng trên; và sự biến dạng của Trái Đất vi tế và chóng vánh đến mức nó sẽ không để lại bất kỳ dấu vết gì ở bất kỳ máy móc hay thiết bị nào trừ LIGO, chí ít thì lý thuyết là vậy. Sau hàng chục năm được thử nghiệm với những thiết bị được tinh chỉnh theo thời gian và ngày càng nhạy, cuối cùng những thiết bị hiện tại đang hoạt động trên sa mạc vùng Tây Bắc của bang Washington và vùng vịnh ở Louisiana – nơi đài quan trắc thứ hai được xây dựng, đã đem tới kết quả. Sau gần một thế kỷ kể từ lần đầu tiên Einstein công bố Thuyết tương đối, tháng 9 năm 2015, các dụng cụ của LIGO đã phát hiện bằng chứng vững chắc về một loạt sóng hấp dẫn. Chúng đã ghi nhận sự tồn tại của sóng hấp dẫn lần thứ hai vào ngày Giáng sinh cùng năm, và lần thứ ba vào năm 2016. Sóng hấp dẫn đã xuất hiện sau hàng tỷ năm lan truyền từ ngoại biên của vũ trụ, đi qua và xuyên qua Trái Đất, và trong một khoảnh khắc ngắn ngủi, chúng đã làm biến đổi hình dạng hành tinh của chúng ta. ĐỂ PHÁT HIỆN ĐƯỢC SÓNG HẤP DẪN, các máy móc LIGO phải đạt đến tầm mức hoàn hảo về cơ học mà chỉ vài năm trước được coi là bất khả thi và trước đó nữa còn nằm ngoài trí tưởng tượng của con người, chứ đừng nói là sẽ đạt được. Bởi trước đây chưa từng tồn tại sự tinh tế, nhạy bén và chính xác đến nhường ấy. Công nghệ chính xác không phải là thứ đã tồn tại từ ngàn xưa, lặng lẽ chờ đợi con người khám phá và được sử dụng vì lợi ích chung của nhân loại. Không phải thế. Chính xác là khái niệm được tạo ra có chủ ý, xuất phát từ nhu cầu duy nhất và phổ quát của con người. Nó được sinh ra từ những nhu cầu thực tiễn – những nhu cầu không liên quan gì tới ước mơ của thế kỷ XXI: kiểm chứng sự tồn tại của những rung động do những cú va chạm giữa các vì sao xa xôi tạo ra. Thay vào đó, nó phát sinh từ một nhận thức đầy thực tế của thế kỷ XVIII về một vấn đề vật lý cấp thiết: tiềm năng lớn lao của một dạng vật chất mà từ rất lâu trước đó đã được biết tới với cái tên hơi nước. Công nghệ chính xác ra đời vì con người mong muốn nắm giữ, kiểm soát và điều khiển thứ hơi này, thứ khí vô hình được sản sinh từ nước đun sôi để có thể tạo ra năng lượng và sử dụng năng lượng ấy để phục vụ lợi ích của toàn nhân loại. Ước vọng ấy, mơ mộng ấy, một trong những bản hùng ca phi thường nhất trong giới công nghệ, đã diễn ra tại Bắc Wales vào một ngày tháng 5 mát mẻ năm 1776 – một điều ngẫu nhiên là chỉ vài tuần sau đó, Hoa Kỳ được thành lập, nơi mà công nghệ chính xác được triệt để phát huy trong tương lai. Ngày mùa xuân ấy giờ đây được đa số mọi người đồng ý coi là ngày ra đời của công trình đầu tiên sở hữu mức độ chính xác cơ học thực và có thể tái tạo độ chính xác có thể đo lường, ghi lại, lặp lại và trong trường hợp này, nó có dung sai là 0,254 cm, tương đương với độ dày của một đồng shilling Anh. Chương 1 – Các vì sao, giây, xi lanh và hơi nước Dung sai: 0,01 Dấu hiệu của một bộ óc thông thái là biết thỏa mãn với độ chính xác phù hợp với bản chất của đối tượng, thay vì đòi hỏi sự tỉ mỉ thái quá trong khi chân lý chỉ có thể được biết một cách đại khái. – Aristotle (384-322 TCN), Nicomachean Ethics (tạm dịch: Đạo đức luận) Người đàn ông được cộng đồng kỹ sư tôn vinh là cha đẻ của công nghệ chính xác là John Wilkinson, một người Anh sống trong thế kỷ XVIII. Người đời nhạo báng ông là “một gã điên đáng yêu” vì niềm đam mê đến ám ảnh của ông đối với sắt kim loại, ông đóng một con thuyền sắt, dùng bàn làm việc sắt, dựng bục giảng kinh bằng sắt, yêu cầu được chôn cất trong quan tài sắt mà ông cất trong xưởng (và sẽ nấp trong đó để nhảy ra trêu đùa các quý cô tới viếng thăm), và được tưởng niệm bằng một cột sắt mà ông đã dựng trước khi qua đời tại một ngôi làng hẻo lánh ở miền Nam Lancashire. Song, có ý kiến cho rằng trước Wilkinson “Cuồng Sắt” – biệt danh mà người ta hay gọi ông, đã có những người khác cũng xứng đáng được tôn là cha đẻ của công nghệ chính xác không kém gì ông. Một trong số đó là người thợ đồng hồ thiếu may mắn ở Yorkshire tên là John Harrison, chỉ mấy thập kỷ trước đó, ông đã chế tạo được những thiết bị đo thời gian gần như hoàn hảo. Một người nữa – những ai cho rằng công nghệ chính xác ít nhiều là sản phẩm của thời hiện đại hẳn sẽ bất ngờ với điều này – là một thợ thủ công vô danh ở thời Hy Lạp cổ đại sống trước thời Harrison khoảng hai ngàn năm, tác giả của những tạo vật thủ công có độ chính xác cao mà một nhóm ngư dân lặn tìm bọt biển phát hiện ở dưới đáy biển Địa Trung Hải đầu thế kỷ XX. Nhóm ngư dân Hy Lạp lặn ở vùng nước ấm phía Nam bán đảo Peloponnese, như thường lệ vẫn kiếm được dư dả bọt biển ở gần hòn đảo nhỏ Antikythera. Nhưng lần này, họ còn tìm thấy những thứ khác: những chiếc cột và xà bị gãy của một xác tàu đắm, khả năng cao là một con tàu chở hàng từ thời La Mã. Giữa những thanh gỗ mục gãy, họ tìm được một chiến lợi phẩm trong mơ đối với một thợ lặn: một lượng lớn tác phẩm nghệ thuật và vật dụng xa xỉ. Bí ẩn hơn, cùng với những kho báu này, có một đồ vật làm bằng đồng và gỗ đã bị ăn mòn và vôi hóa, kích thước cỡ cuốn danh bạ điện thoại, thoạt đầu được đánh giá là không có mấy giá trị khảo cổ. Nhưng sau hai năm nằm khô quắt lại và bị lãng quên trong một ngăn kéo ở Athens, cái cục tầm thường đó đã tự vỡ thành ba mảnh, đan cài khéo léo hơn 30 bánh răng kim loại trước con mắt kinh ngạc của tất cả mọi người. Một trong số những bánh răng đó có đường kính gần bằng vật thể bí ẩn, những bánh răng khác không rộng quá 1cm. Tất cả đều có những bánh răng hình tam giác được cắt thủ công – bánh nhỏ nhất có 15 răng; bánh to nhất có 223 răng, một con số mà hồi đó người ta chưa lý giải được. Có vẻ tất cả các bánh răng đều được cắt từ một tấm đồng duy nhất. Nỗi sửng sốt nhanh chóng biến thành sự ngờ vực, băn khoăn và sợ hãi, bởi cộng đồng khoa học đơn giản không thể tin đến cả những nghệ nhân tài năng nhất thời Hy Lạp cổ đại cũng có khả năng tạo ra một vật như vậy. Thế là trong gần nửa thế kỷ, cỗ máy ghê gớm này – nếu nó đúng là một cỗ máy – lại bị “phong ấn”, bảo vệ và kiểm soát ngặt nghèo như một mầm bệnh chết chóc. Nó được đặt tên là “cỗ máy Antikythera”, theo tên hòn đảo nằm giữa Crete và cụm đảo phía Nam của Hy Lạp lục địa, nơi người ta phát hiện ra nó. Sau đó, nó đã bị ngầm xóa sổ khỏi lịch sử khảo cổ học của Hy Lạp, một ngành vốn chỉ ưa làm việc với những thứ quen thuộc như bình lọ, đồ trang sức, vò hai quai, đồng xu, tượng đá cẩm thạch hoặc đồng sáng. Chỉ có một vài cuốn sách mỏng và nhỏ được xuất bản thảo luận về thiết bị này, tuyên bố nó là một loại thước trắc tinh hoặc cung thiên văn. Còn lại thì nó gần như không nhận được bất kỳ sự chú ý nào. Phải đến năm 1951, Derek Price, một sinh viên trẻ tuổi người Anh nghiên cứu về lịch sử và tác động xã hội của khoa học, mới được tiếp cận cỗ máy Antikythera. Trong hai thập kỷ tiếp theo, anh đã dùng tia X và tia gamma để phân tích cổ vật bị vỡ, với hơn 80 mảnh nhỏ mới được tìm thấy bên cạnh ba cấu phần chính, nhằm vén bức màn bí ẩn bị chôn vùi suốt hai ngàn năm. Cuối cùng, Price kết luận cỗ máy này phức tạp và quan trọng hơn nhiều một thước trắc tinh thông thường – khả năng cao nó là trái tim đang đập của một công cụ điện toán bí ẩn có cấu trúc cơ học đặc biệt phức tạp, một cỗ máy được chế tạo vào thế kỷ II TCN và chắc chắn là sản phẩm của một thiên tài kiệt xuất. Công việc của Price trong những năm 1950 bị hạn chế bởi công nghệ thời đó không có khả năng soi chiếu vào bên trong thiết bị bí ẩn. Phải đến 20 năm sau, khi công nghệ chụp cộng hưởng từ MRI ra đời, tất cả mọi thứ mới thay đổi. Nhờ đó, vào năm 2006, hơn 100 năm sau khi những ngư dân khai thác bọt biển tìm thấy cổ vật, một bài báo đã được đăng trên tạp chí Nature trình bày phân tích chi tiết và công phu hơn nhiều về cỗ máy Antikythera. Nhóm tác giả bài báo, bao gồm các nhà nghiên cứu chuyên sâu từ nhiều nơi trên thế giới, đã kết luận: thứ mà các thợ lặn Hy Lạp trục vớt là phần còn lại của một thiết bị cơ học thu nhỏ được bọc kín trong một lớp vỏ, về bản chất giống với một chiếc máy tính analog với các mặt số, kim đồng hồ, thậm chí cả hướng dẫn sử dụng cơ bản, dùng để “tính toán và hiển thị các thông tin thiên văn, đặc biệt là các chu kỳ như các tuần trăng và lịch mặt trăng-mặt trời”. Hơn thế nữa, những chữ cái rất nhỏ được viết bằng tiếng Hy Lạp Corinth khắc trên mặt đồng của cỗ máy –tổng cộng có 3.400 ký tự, tất cả đều có kích thước tính bằng milimét – cho thấy các bánh răng, một khi khớp với nhau và được vặn dây cót bên ngoài hộp, còn có thể dự đoán sự chuyển động của năm hành tinh khác mà người Hy Lạp cổ đại hồi đó biết tới[∗]. Một nhóm người hâm mộ ít ỏi nhưng cuồng nhiệt đã xây dựng các mô hình hoạt động của thiết bị có một không hai này bằng gỗ và đồng thau, ở một trong các mô hình đó, các cấu phần đồng bên trong đã tiếp tục giãn nở và phát nổ như trong một ván cờ đam ba chiều, khiến các lớp thủy tinh hữu cơ trong suốt bao quanh bị vỡ. Chính số răng trên các bánh là manh mối đầu tiên giúp các nhà nghiên cứu đoán định chức năng của cỗ máy. Chẳng hạn, dựa trên thực tế bánh răng lớn nhất có 223 răng, các nhà nghiên cứu đã nhớ lại rằng những nhà thiên văn học của Babylon vốn là những người quan sát bầu trời sắc sảo nhất của thế giới cổ đại, từng tính toán các đợt nguyệt thực thường cách quãng 223 kỳ trăng tròn. Như vậy, người ta có thể sử dụng thiết bị đặc biệt này để dự đoán thời gian xảy ra nguyệt thực (cũng như các bánh răng và tổ hợp bánh răng khác sẽ xoay chiếc kim trên mặt số để thể hiện các tuần và nhiễu loạn thiên thể). Đồng thời, nó còn có chức năng tầm thường hơn là đếm ngày tổ chức các sự kiện thể thao của cộng đồng, đáng chú ý nhất là Olympic của thời cổ đại. Các nhà nghiên cứu ngày nay nhận định cỗ máy được chế tác rất tinh xảo, “một số thành phần được làm ra với độ chính xác lên tới vài phần mười của 1 mm”. Chỉ bằng ước tính đó, cỗ máy Antikythera dường như có thể được coi là thiết bị chính xác nhất – và quan trọng hơn với phần giới thiệu câu chuyện này, có lẽ nó là dụng cụ chính xác đầu tiên mà con người từng chế tạo. Song nhận định này có một lỗ hổng hớn. Khi được kiểm nghiệm bằng mô hình hiện đại, thiết bị này hóa ra lại thiếu chính xác đến mức đáng thất vọng, đáng xấu hổ và vô dụng. Một trong những chiếc kim, được cho là chỉ vị trí của Sao Hỏa thường xuyên bị lệch đến 38 độ so với thực tế. Alexander Jones, Giáo sư cổ học thuộc Đại học New York, có lẽ là người viết nhiều nhất về cỗ máy Antikythera, đã mô tả sự phức tạp của nó là sản phẩm của “một kỹ nghệ thủ công còn non trẻ và đang phát triển nhanh chóng” và là kết quả của “những quyết định thiết kế thiếu khôn ngoan”. Nói tóm lại, các tác giả của cỗ máy đã có “một tạo tác tuyệt diệu, nhưng không phải là một phép màu hoàn hảo”. Cỗ máy này vẫn còn một khía cạnh khó hiểu khiến các sử gia khoa học băn khoăn đến tận ngày nay: tuy cỗ máy có một tổ hợp các bánh răng cực kỳ phức tạp như một chiếc đồng hồ, nhưng người xưa dường như không hề nghĩ đến việc dùng nó làm đồng hồ. Tất nhiên là khi nhìn về quá khứ, chúng ta dễ bị thôi thúc muốn quay ngược thời gian để bảo người Hy Lạp cổ đại đừng bỏ qua những thứ dường như là hiển nhiên với chúng ta. Thực ra, người Hy Lạp cổ đại đã đếm thời gian bằng nhiều thiết bị khác, phổ biến nhất là đồng hồ mặt trời, đồng hồ nước, đồng hồ cát, đèn dầu với vạch thời gian khắc ở bầu dầu, và nến cháy chậm với vạch thời gian trên thân cây nến. Và dù người Hy Lạp sở hữu các phương tiện cần thiết để có thể chế tác các bánh răng đồng hồ (như cỗ máy Antikythera) và biến chúng thành công cụ đo thời gian, họ lại không bao giờ làm điều đó. Không ai nghĩ đến chuyện này cả. Người Hy Lạp không nghĩ đến điều đó. Người Ả Rập đi sau họ cũng không nghĩ đến. Các nền văn minh phương Đông vĩ đại cũng không nghĩ đến. Phải đến nhiều thế kỷ sau, đồng hồ cơ mới ra đời và hiện hữu ở khắp nơi, nhưng một khi đã xuất hiện, sự chính xác sẽ là thành phần thiết yếu nhất của chúng. Trong suốt thế kỷ XIV, nhiều người tuyên bố chức năng sau cùng của đồng hồ cơ là thể hiện giờ và phút, nhưng đây là điểm bất thường trong thời điểm đó (xét từ quan điểm hiện đại của chúng ta) vì đó chỉ là chức năng phụ mà thôi. Đồng hồ cơ xuất hiện lần đầu tiên vào thời trung cổ, sử dụng những bộ truyền bánh răng phức tạp tương tự như cỗ máy Antikythera với những vật trang trí và mặt đồng hồ được chế tác đẹp mắt, nhằm hiển thị thông tin thiên văn – chí ít thì chức năng này cũng không kém phần quan trọng so với chức năng hiển thị thời gian. Dường như ở thời đó, sự di chuyển của các thiên thể trên bầu trời được coi trọng hơn sự trôi đi theo mũi tên một chiều của thời gian, mà Newton gọi là “khoảng thời gian” (duration). Điều này có lý do của nó. Tự nhiên vốn đã ban cho con người một khung thời gian với các mốc như bình minh, giữa trưa và hoàng hôn – cho phép chúng ta biết khi nào phải thức dậy và đi làm, lúc nào được nghỉ ngơi, quệt mồ hôi rồi uống ngụm nước, và đâu là thời điểm để ăn rồi chuẩn bị đi ngủ. Những mốc thời gian chi tiết hơn (xét cho cùng, đó là do con người tự tạo ra), như bây giờ là 6 giờ 15 phút sáng hay 12 giờ kém 10 phút đêm, thực ra không quan trọng lắm. Còn việc chuyển động của các thiên thể là mệnh lệnh của thánh thần, vì thế mang ý nghĩa tâm linh lớn lao. Do đó, nó xứng đáng được đầu tư công sức hơn, xứng đáng được theo dõi một cách công phu và cầu kỳ hơn những thông tin về giờ giấc. Nhưng cuối cùng, tầm quan trọng của giờ và phút cũng tăng dần và trở thành chức năng chính của đồng hồ, và đồng hồ trở thành cỗ máy đếm thời gian. Nếu người cổ đại phải ngửa cổ nhìn trời để đoán giờ, ngày nay có vô số thiết bị đã làm nhiệm vụ ấy thay con người. Tu viện là nơi đầu tiên sử dụng đồng hồ đo thời gian vì các tu sĩ phải thức dậy và cầu nguyện theo các giờ kinh, từ Kinh cầu nguyện buổi sáng sớm (Matins), Kinh cầu nguyện lúc 9 giờ sáng (Compline by way of Terce), cho tới Kinh cầu nguyện buổi trưa (None) và Kinh cầu nguyện buổi chiều (Vespers). Khi nhiều ngành nghề khác nhau bắt đầu xuất hiện trong xã hội (chủ cửa hiệu, văn thư, doanh nhân bận rộn đi họp, giáo viên đi dạy theo thời khóa biểu nghiêm ngặt, công nhân làm ca), nhu cầu đo đếm thời gian bằng các con số ngày càng trở nên cấp thiết. Những nông dân làm lụng ngoài đồng có thể dựa vào tiếng chuông nhà thờ xa xa để đoán giờ, nhưng những thị dân sắp sửa trễ hẹn cần biết còn bao nhiêu phút nữa là đến “giờ hẹn” (một cụm từ mới bắt đầu phổ biến vào thế kỷ XVI, thời điểm đồng hồ cơ được lắp ở khắp các khu vực công cộng). Trên đất liền, ngành đường sắt là nơi sử dụng đồng hồ nhiều nhất, thậm chí có thể nói là nơi xác định thời gian cho cộng đồng. Chiếc đồng hồ khổng lồ là thứ được nhìn đến nhiều hơn cả trong ga tàu; hình ảnh người lái tàu kiểm tra đồng hồ bỏ túi (hiệu Elgin, Hamilton, Ball hoặc Waltham) để lại một dấu ấn văn hóa sâu đậm. Thời gian biểu có tầm quan trọng không khác gì Kinh thánh trong mọi thư viện và một số gia đình; khái niệm múi giờ và ứng dụng của chúng trong bản đồ đều bắt nguồn từ vai trò của đường sắt trong xã hội. Song, trước khi ngành đường sắt ra đời với những đòi hỏi về thời gian, đã có một ngành khác phụ thuộc hơn cả vào chuyện đo thời gian chính xác. Đó là một ngành đã bùng nổ nhanh chóng vào thế kỷ XV, sau khi người châu Âu khám phá ra châu Mỹ và các tuyến thương mại tới phương Đông được hợp nhất: ngành vận tải biển. Việc xác định phương hướng trên đại dương bao la không dấu mốc là yếu tố sống còn đối với ngành hàng hải. Bị lạc trên biển nếu không dẫn đến cái chết thì cũng cực kỳ hao tiền tốn của. Hơn nữa, để xác định phương hướng sẽ đi, chúng ta phải xác định chính xác vị trí của con tàu ở mọi thời điểm, mà khả năng đó phụ thuộc phần nào vào việc biết chính xác thời điểm lên tàu, thậm chí quan trọng hơn là thời gian chính xác của một điểm tham chiếu ổn định trên quả địa cầu. Vì vậy, các nhà chế tạo đồng hồ hàng hải được yêu cầu phải tạo ra những chiếc đồng hồ chính xác nhất[∗]. Và không ai tận tụy hướng đến sự chính xác cao độ ấy hơn người thợ mộc đến từ Yorkshire mà sau này trở thành người thợ đồng hồ vĩ đại nhất của nước Anh và có lẽ của cả thế giới: John Harrison, người đã trao cho các thủy thủ một công cụ tin cậy để xác định kinh độ của con tàu – thành tựu nổi bật nhất của ông. ông đã dụng công chế tác một dòng đồng hồ treo tường và đồng hồ bỏ túi có độ chính xác phi thường, chỉ sai lệch vài giây sau nhiều năm trời, bất kể biển cả có đối xử khắc nghiệt với nó đến đâu đi chăng nữa trong buồng lái tàu. Năm 1714, Hội đồng Kinh độ (Board of Longitude) đã chính thức được thành lập tại London, treo phần thưởng trị giá 20.000 bảng cho bất cứ ai có thể xác định kinh độ với sai số không vượt quá 30 dặm biển. Chính John Harrison, người dành cả cuộc đời cho một công việc phi thường với năm bản thiết kế đồng hồ, đã giành được tiền thưởng. Di sản của Harrison hiện vẫn được coi là báu vật. Đài quan trắc Hoàng gia Greenwich nằm trên một ngọn đồi có tầm nhìn rộng ra xung quanh, nhìn ra Bảo tàng Hàng hải ở phía Đông London. Cứ đến bình minh, người giám tuyển của Đài quan trắc lại đến lên dây cót cho ba chiếc đồng hồ vĩ đại mà ông và các nhân viên hay gọi là “anh em nhà Harrison”. Khi lên dây cót, ông đã thực hiện nhiều nghi thức trang trọng bởi ông ý thức rõ được về tầm quan trọng mang tính lịch sử to lớn của ba chiếc đồng hồ này và một chiếc đồng hồ nữa cũng thuộc “gia đình Harrison” nhưng không được lên dây cót. Mỗi chiếc là một nguyên mẫu của đồng hồ đi biển hiện đại, một thiết bị cứu sống vô số thủy thủ vì đã giúp các tàu xác định chính xác vị trí của nó trên biển. (Trước khi đồng hồ đi biển ra đời, trước khi thuyền trưởng có thể biết vị trí chính xác của họ, các con tàu thường xuyên đâm vào những hòn đảo và mũi đất thình lình hiện ra phía trước. Trên thực tế, thảm họa va đụng ngoài khơi bờ biển Cornish của hạm đội do đô đốc Cloudesley Shovell chỉ huy vào năm 1707 [dẫn đến cái chết của vị đô đốc cùng 2.000 thủy thủ tùy tùng] đã buộc Chính phủ Anh phải suy nghĩ nghiêm túc về công tác tính toán kinh độ – thành lập Hội đồng Kinh độ và treo thưởng bằng tiền mặt – từ đó dẫn đến sự ra đời của một gia đình nhỏ những chiếc đồng hồ được lên dây cót vào mỗi buổi bình minh ở Greenwich.) Tầm quan trọng lớn lao của những chiếc đồng hồ Harrison này còn được thể hiện qua nhiều bằng chứng khác nữa. “Anh em nhà Harrison” và các thế hệ “con cháu” đã cho phép các con tàu biết được vị trí của chúng và thiết lập hành trình hiệu quả, chuẩn xác và chính xác, tạo ra những khối của cải vốn chưa được biết đến trước đó nhờ các hoạt động thương mại. Và dù nói ra điều này cũng không còn sức nặng nữa, nhưng chính nhờ những chiếc đồng hồ Harrison này – do người Anh sáng chế, và hậu duệ của những chiếc đồng hồ đó – do người Anh sản xuất đầu tiên, mà Đế chế Anh trong thời kỳ đỉnh cao đã trở thành bá chủ của mọi vùng biển và đại dương trên thế giới suốt hơn một thế kỷ – mà không ai dám phản đối. Chiếc đồng hồ chạy chính xác là cơ sở của việc định vị chính xác; định vị chính xác là cơ sở cho vốn kiến thức đi biển và sức mạnh hàng hải. Vì thế, người giám tuyển sẽ đeo một đôi găng trắng, lấy ra cho mỗi chiếc đồng hồ một bộ khóa đồng đúp, và mở từng chiếc tủ vách kính có đặt đồng hồ Harrison bên trong. Ba chiếc đồng hồ này được Bộ Quốc phòng Anh cho mượn gần như vô thời hạn. Chiếc cổ nhất, hoàn thiện vào năm 1735, ký hiệu H1, được lên dây cót bằng cách kéo mạnh một cái xích đồng xuống – chỉ kéo một lần duy nhất. Hai chiếc còn lại được tạo tác vào giữa thế kỷ XVIII, ký hiệu là H2 và H3, chỉ cần vặn nhanh cái khóa một lần là được. Chiếc cuối cùng, chiếc “đồng hồ đi biển” H4 diễm lệ, từng giúp Harrison đoạt được tiền thưởng, không được lên dây cót và đứng lặng lẽ trong một chiếc hộp bạc có đường kính 12 cm. Chiếc hộp khiến nó trông như một phiên bản phóng đại, dày cỡ cái bánh quy của chiếc đồng hồ quả quýt của thế hệ trước. H4 phải được bôi trơn, và khi chạy, nó sẽ mất dần tính chính xác vì lớp dầu sẽ dày lên; theo cách nói của các thợ chế tác đồng hồ là nó sẽ mất đi tốc độ. Hơn nữa, nếu H4 hoạt động, chỉ có kim giây di chuyển, nên ngắm nhìn nó cũng không được thú vị cho lắm. Và chấp nhận để các chi tiết bên trong hao mòn chỉ để ngắm kim giây di chuyển, quả thật không đáng. Do đó, các nhà lãnh đạo của Đài quan trắc lâu nay vẫn giữ kiệt tác cơ khí này trong tình trạng gần như nguyên bản, tương tự như cây vĩ cầm Stradivarius chưa bao giờ được lên dây hiện đang trưng bày tại Bảo tàng Ashmolean ở Oxford[∗] – cả hai đều là minh chứng cho nghệ thuật của người chế tác. Và những tác phẩm nghệ thuật cơ khí của John Harrison mới tuyệt diệu làm sao! Trước khi quyết định tham gia cạnh tranh giải thưởng đo kinh độ, ông đã chế tác hàng loạt đồng hồ tinh xảo và cực kỳ chính xác – phần lớn là đồng hồ quả lắc dùng trên đất liền, nhiều chiếc trong số đó là đồng hồ thân dài, có độ tinh xảo tăng dần. Khác với nhiều thợ đồng hồ cùng thời, tài năng của Harrison nằm ở những cải tiến sáng tạo trên chiếc đồng hồ, hơn là những chi tiết trang trí. Ví dụ, ông bị mê hoặc với vấn về ma sát, và trong một phá cách lớn ở thời đó, ông đã tạo ra các bánh răng bằng gỗ cho những chiếc đồng hồ đầu tiên của mình để chúng có thể chạy cả ngày mà không cần dầu bôi trơn, nhằm tránh chuyển động của đồng hồ bị chậm dần do dầu quánh lại theo thời gian. Để giải quyết vấn đề này, ông đã dùng gỗ hoàng dương, sau đó là gỗ cứng Lignum vitae (một loại gỗ đặc ở Caribbean, chìm trong nước), và ghép bánh răng gỗ với trục quay đồng trong khi làm những bộ truyền động bánh răng. Ông cũng tạo ra một thiết kế đột phá cho hồi, trái tim của đồng hồ, trong đó các bộ phận không trượt lên nhau (do đó không chịu ma sát). Kiểu hồi này ngày nay được biết tới với tên gọi là “hồi châu chấu”, vì nó có một cấu phần nhô ra để điều khiển bánh răng hồi, như cách một con châu chấu bất thình lình nhảy ra từ đám cỏ. Tuy nhiên, một chiếc đồng hồ quả quýt có độ chính xác cao được thiết kế để sử dụng trên một con tàu nghiêng ngả trong sóng biển lại không thích hợp với cơ chế con lắc dài di chuyển nhờ trọng lực. Do đó, ba chiếc đồng hồ đầu tiên mà Harrison thiết kế cho cuộc thi đã được cấp năng lượng bởi một hệ thống trọng lực khác xa những quả dọi nặng trịch treo trong loại đồng hồ quả lắc thân dài thông thường. Thay vào đó, chúng là một cặp thanh đồng trông giống quả tạ, đặt thẳng đứng ở rìa ngoài đồng hồ và hệ thống bánh xe, nối với nhau ở đầu trên và đầu dưới bằng một cặp lò xo – các lò xo này có tác dụng tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo cho hồi, theo như Harrison đã viết. Chúng cho phép hai thanh đồng đu đưa qua lại, về gần nhau và ra xa nhau, cứ như thế mãi mãi (với điều kiện người giám tuyển đeo đôi găng trắng – “hậu duệ” trên cạn của các thuyền trưởng – lên dây cót cho đồng hồ hằng ngày) khi đồng hồ chạy. Hl, H2 và H3, chiếc sau là kết quả cải tiến tinh tế của chiếc trước, đều là thành quả của nhiều năm kiên trì thử nghiệm – Harrison mất tròn 19 năm để chế tạo H3 – về cơ bản đều có cùng nguyên lý hoạt động là sử dụng các thanh lắc. Khi hoạt động, chúng là những cỗ máy có vẻ đẹp lôi cuốn lạ lùng và phức tạp đến kinh ngạc. John Harrison – người từng kinh qua nhiều công việc như thợ mộc, nhạc công, thợ chỉnh chuông và nhạc trưởng – đã tạo ra rất nhiều cải tiến mà đến nay đã trở thành những thành phần trọng yếu của cơ khí chính xác hiện đại – những nhà thông thái của thế kỷ XVIII quả thực là những bộ óc vĩ đại thực sự của nhân loại. Chẳng hạn, Harrison đã tạo ra ổ lăn được bọc kín – tiền thân của ổ bi, từ đó dẫn tới sự ra đời của các tập đoàn khổng lồ trong thời hiện đại như Timken và SKF. Hay băng lưỡng kim, hoàn toàn là phát minh của Harrison nhằm bù đắp cho sự thay đổi nhiệt độ trong đồng hồ H3, hiện vẫn được sử dụng trong hàng loạt thiết bị gia dụng như bộ điều nhiệt, lò nướng và ấm nước điện. Song cả ba cỗ máy tuyệt diệu đó, dù đẹp đẽ đến đâu, dù đột phá về thiết kế đến thế nào, hóa ra lại không thành công. Từng chiếc được đưa lên một con tàu để thủy thủ đoàn sử dụng thử nghiệm, và ở mỗi lần, tuy việc ước định vị trí tàu có cải thiện, kinh độ tính toán còn xa mới đạt được độ chính xác mà Hội đồng Kinh độ yêu cầu – và tất nhiên Hội đồng đã từ chối trao giải. Dẫu vậy, lòng quyết tâm và tố chất thiên tài của Harrison vẫn được ghi nhận và người ta tiếp tục rót cho ông các khoản tài trợ khổng lồ với hy vọng một ngày nào đó ông sẽ tạo ra những đột phá cần thiết. Và cuối cùng ông đã làm được. Trong bốn năm, từ năm 1755 đến năm 1759, Harrison đã chế tạo một chiếc đồng hồ bỏ túi thay vì đồng hồ quả lắc như trước, được biết tới dưới cái tên H4 kể từ khi nó được làm sạch và phục chế vào những năm 1930[∗]. Chiếc đồng hồ bỏ túi là một thắng lợi về công nghệ ở mọi phương diện. Sau 31 năm miệt mài đến mức gần như ám ảnh, Harrison đã có thể tận dụng gần như mọi cải tiến mà ông từng thực hiện cho những chiếc đồng hồ quả lắc trước đó để đưa vào một cỗ máy có vỏ bạc với đường kính chỉ 13 cm, và còn bổ sung một số cải tiến mới nhằm đảm bảo chiếc đồng hồ của ông có thể miễn nhiễm với sai sót ở mức độ cao nhất. Nếu trước đây, ông đã sử dụng hệ thống cân bằng dao động trong ba chiếc đồng hồ cỡ lớn của mình, từ đó biến sự điên rồ kỳ diệu của chúng thành kỳ quan có vẻ ngoài độc nhất vô nhị, đối với H4, ông đã thay nó bằng một dây cót dạng xoắn có khả năng kiểm soát nhiệt độ, cùng một bánh xe cân bằng có tốc độ quay nhanh không tưởng: 18.000 nhịp/giờ. Ông cũng sử dụng một remontoir tự động có chức năng vặn lại dây cót 8 lần/phút, đảm bảo lực căng và tốc độ quay không đổi. Nhưng nó có một nhược điểm, đó là đồng hồ cơ thì phải được bôi trơn, và để giảm ma sát và hạn chế tối đa nhu cầu tra dầu, Harrison đã sử dụng ổ lăn kim cương. Đây là một trong những đồng hồ đầu tiên có hồi làm bằng đá quý. Một câu hỏi còn bỏ ngỏ là bằng cách nào mà Harrison có thể làm được tất cả những việc trên mà không dùng đến những công cụ cơ học chính xác? Chắc chắn trong tất cả các phiên bản sao chép của H4 cũng như phiên bản đời sau của nó, K1 (được sử dụng trong những chuyến hải hành của Thuyền trưởng James Cook), những cấu phần tinh tế nhất đều được làm trên máy: việc John Harrison chế tác ra chúng hoàn toàn bằng tay ở tuổi 66 quả là khó tin. Xong xuôi, Harrison đã giao lại thành phẩm cho Bộ Hải quân để thử nghiệm trong một bài kiểm tra mang tính chất quyết định. Thiết bị (dưới sự giám sát của con trai ông, William) được mang lên chiến hạm HMS Deptford, một con tàu hạng tư được trang bị 50 khẩu súng, và đi 5.000 dặm biển từ Portsmouth tới Jamaica[∗]. Sau đó, người ta đã cẩn thận kiểm tra và thấy chiếc đồng hồ này chỉ sai số 5,1 giây, hoàn toàn nằm trong giới hạn quy định của giải thưởng kinh độ. Trong toàn bộ hành trình 147 ngày, khi quay về còn mắc bão (khiến William Harrison phải dùng chăn bọc đồng hồ), sai lệch của đồng hồ chỉ là 1 phút 54,5 giây, một mức độ chính xác nằm ngoài sức tưởng tượng đối với một thiết bị đo thời gian đi biển thời đó. Đáng lẽ ra John Harrison đã thắng giải nhờ kiệt tác này, nhưng thực tế lại khác. Hội đồng Kinh độ đã quanh co trì hoãn việc trao giải suốt nhiều năm trời, nhà Thiên văn học trưởng của Hoàng gia thời đó tuyên bố có một phương pháp xác định kinh độ ưu việt hơn, đó là phương pháp đo khoảng cách mặt trăng. Nó đang được hoàn thiện, do đó không phải sản xuất đồng hồ hàng hải nữa. Trước tình hình đó, John Harrison khốn khổ phải cậy nhờ đến Vua George III (tình cờ là một người hâm mộ lớn của ông) ra mặt. Tiếp đó là một chuỗi bẽ bàng. H4 buộc phải kiểm nghiệm một lần nữa, và cho ra kết quả sai lệch 39,2 giây sau khi trải qua một hành trình dài 47 ngày – một lần nữa hoàn toàn nằm trong phạm vi mà Hội đồng Kinh độ đề ra. Harrison sau đó phải tháo rời chiếc đồng hồ ngay trước mặt một hội đồng quan sát và nộp thiết bị quý giá của mình cho Đài Quan trắc Hoàng gia cho một đợt kiểm nghiệm liên tục kéo dài mười tháng (lần này là tại một địa điểm cố định). Đây là một quá trình phiền toái và gian nan đối với Harrison, lúc này đã 79 tuổi và ngày càng phẫn uất. Cuối cùng, phần lớn nhờ sự can thiệp của Vua George, Harrison đã được trao gần hết số tiền thưởng. Tuy nhiên, công chúng vẫn nhớ về ông như là một thiên tài bị ngược đãi, và những chiếc đồng hồ quả lắc cùng hai đồng hồ bỏ túi, H4 và K1, là những đài tưởng niệm đáng nhớ nhất của ông. Ba chiếc trong số đó vẫn đều đặn đếm giờ không ngơi nghỉ, gợi nhắc chúng ta về người đã tạo ra chúng, về lòng tận tụy hết mực để tạo ra những cỗ máy chính xác và chuẩn xác nhất một cách thủ công, và về những thay đổi sâu sắc mà ông góp phần đem lại cho thế giới. CỖ MÁY ANTIKYTHERA LÀ MỘT THIẾT BỊ chính xác vượt trội về cơ cấu nhưng lại sai lệch về kết quả, cũng như không ổn định do cách chế tác nghiệp dư, nên xét về mặt thực tiễn nó là thứ vô dụng. Ngược lại, những chiếc đồng hồ của John Harrison vừa chính xác lại vừa chuẩn xác; nhưng vì phải mất tới hàng năm trời để chế tạo và hoàn thiện, phải dụng công sử dụng những kỹ nghệ hiếm có và đắt đỏ, nên chúng không thể được coi là khởi điểm của công nghệ chính xác đích thực làm thay đổi thế giới. Hơn nữa, dù không nhằm hạ thấp thành quả kỹ thuật phi thường của Harrison, nhưng những chiếc đồng hồ của ông chỉ hữu dụng chừng ba thế kỷ. Ngày nay, những chiếc đồng hồ đi biển (crô-nô-mét) bọc đồng trong buồng hải đồ của các tàu thuyền cũng chỉ như chiếc kính lục phân đựng trong cái hộp da dê thuộc: chủ yếu mang tính trang trí mà thôi. Tín hiệu thời gian với độ chính xác tuyệt đối do radio cung cấp. Màn hình kỹ thuật số hiện thông tin vĩ độ và kinh độ được truyền tới đài chỉ huy của thuyền trưởng con tàu từ Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) dựa trên những vệ tinh xa xôi. Máy của đồng hồ cơ, cho dù các bánh răng được cắt và bọc trong lớp vỏ đẹp đẽ đến đâu, cho dù được chạm khắc cầu kỳ và xa xỉ đến mức nào, vẫn là tạo vật của công nghệ quá khứ, và được giữ lại đến ngày nay chủ yếu là nhằm mục đích dự phòng: nếu con tàu đang ở trên biển mà hết sạch năng lượng, hoặc nếu thuyền trưởng là người chỉ trung thành với những gì truyền thống và khinh ghét công nghệ, những tác phẩm của Harrison mới có đất dụng võ. Nếu không, chúng sẽ nằm đó phủ bụi và muối, hoặc được giữ trong hộp kính, và cái tên Harrison sẽ dần rơi vào quên lãng, nhanh chóng chìm khuất trong màn sương lịch sử, rớt lại ở các trạm dừng ngay từ khi chuyến hải hành nhổ neo. Để trở thành một hiện tượng thay đổi hoàn toàn xã hội loài người, như nó chắc chắn đã và sẽ làm trong tương lai gần, công nghệ chính xác phải có khả năng nhân rộng, sao cho một vật phẩm chính xác có thể được sản xuất nhiều lần tương đối dễ dàng, với tần suất và chi phí hợp lý. Một nghệ nhân chân chính và tài năng (giống như John Harrison) nếu có tay nghề, dư dả thời gian, được trang bị đầy đủ dụng cụ và vật liệu chất lượng, có thể tạo ra một thành phẩm chính xác và tinh tế. Anh ta thậm chí có thể làm ra ba, bốn hoặc năm phiên bản. Tất cả đều đẹp, tất cả đều đáng trầm trồ. Những chiếc tủ lớn đặt trong các bảo tàng lịch sử khoa học (đáng chú ý nhất là ở Oxford, Cambridge và Yale) ngày nay đầy ắp những vật phẩm như thế: nào là thước trắc tinh, cung hành tinh, cung thiên văn, hỗn thiên cầu, cung phần tám, cung phần tư, nào là các kính lục phân hết mực cầu kỳ, cả treo tường lẫn đóng khung, hầu hết đều vô cùng tinh xảo, phức tạp, được tạo tác dưới đôi bàn tay của những người thợ kim hoàn. Nhưng đồng thời, tất cả những tác phẩm này đều được làm bằng tay. Mọi bánh răng và mọi bộ phận cấu phần đều được cắt bằng tay (chẳng hạn như đĩa mẹ, đĩa lưới, đĩa con và ống ngắm của thước trắc tinh – thiết bị này có các từ chuyên ngành khá rộng), mọi vít tiếp tuyến và kính dẫn của kính lục phân (những từ chỉ bộ phận của kính lục phân cũng phong phú không kém) cũng được làm thủ công. Không những thế, việc ráp từng bộ phận lại với nhau cũng như hiệu chỉnh toàn bộ thiết bị đều phải được thực hiện tỉ mỉ bằng đầu ngón tay theo đúng nghĩa đen. Cách lắp ráp như vậy hẳn nhiên sẽ cho ra những dụng cụ tinh xảo và ấn tượng, nhưng do cái cách mà chúng được tạo ra và kết hợp với nhau vô cùng kỳ công như thế, nên dĩ nhiên chỉ có số lượng giới hạn, dành cho một nhóm nhỏ khách hàng thượng lưu. Chúng có thể chính xác, nhưng sự chính xác này chỉ dành cho số ít. Chỉ khi nào sự chính xác ấy phục vụ số đông thì công nghệ chính xác mới có tác động sâu sắc tới xã hội như ngày nay. Và người đã làm nên kỳ tích đó – dùng máy móc, chứ không dùng tay để chế tạo một thứ có độ chính xác cao, và hơn nữa còn chế tạo ra chính cỗ máy dùng để chế tạo thiết bị đó – tôi lặp lại từ chế tạo là có dụng ý, bởi một cái máy có chức năng tạo ra những cái máy khác, ngày nay được gọi là “máy công cụ” (machine tool), đã, đang và sẽ vẫn là nhân vật trung tâm trong câu chuyện về công nghệ chính xác – là một người Anh sống trong thế kỷ XVIII. Người này đã bị chế nhạo là điên rồ vì đam mê sắt, thứ kim loại duy nhất phù hợp với tất cả các thiết bị đột phá mới của ông. NĂM 1776, John Wilkinson, 48 tuổi, đã đặt hàng Thomas Gainsborough vẽ chân dung cho mình, vì thế, ông không phải là một kẻ vô danh – nhưng cũng không hẳn nổi tiếng. Sau này, ông thọ 80 tuổi, và tạo ra những thành tựu phi thường. Đáng chú ý là nơi treo bức chân dung lưu giữ vẻ điển trai của ông trong nhiều thập kỷ qua không phải là một vị trí nổi bật ở London hay Cumbria, nơi ông chào đời vào năm 1728, mà là một phòng triển lãm vắng vẻ trong một bảo tàng tận Berlin xa xôi, cùng với bốn bức chân dung khác của Gainsborough, trong đó có chân dung của một chú chó bun. Khoảng cách xa xôi này cho thấy nước mẹ Anh Quốc không mấy mặn mà với ông. Và mô tip nhà tiên tri bị lãng quên ở quê nhà trong Kinh Tân ước có vẻ rất phù hợp với trường hợp của Wilkinson vì ngày nay không mấy ai còn nhớ đến ông nữa. Wilkinson bị khuất sau cái bóng quá lớn của James Watt xứ Scotland, một đồng nghiệp và cũng là khách hàng có tiếng tăm lớn hơn ông rất nhiều, người phải nhờ cậy tới tài năng xuất chúng của Wilkinson mới có thể chế tạo thành công động cơ hơi nước. Lịch sử sẽ chỉ ra câu chuyện về những động cơ như vậy, vốn rất quan trọng đối với lĩnh vực cơ học trong cuộc Cách mạng Công nghiệp ở thế kỷ sau, có mối liên hệ mật thiết với ngành sản xuất đại bác, không chỉ vì cả hai nhà phát minh đều sử dụng những khối sắt lớn để làm ra chúng. Còn có một mối liên hệ sâu xa hơn nữa giữa một bên là Wilkinson và Watt – vốn được kết nối với nhau qua khẩu súng, và một bên là người thợ đồng hồ John Harrison: hẳn bạn còn nhớ những đợt kiểm nghiệm chiếc đồng hồ hàng hải đầu tiên của Harrison diễn ra trên các chiến hạm của Hải quân Hoàng gia, những chiến hạm này lại được trang bị một lượng lớn đại bác. Những khẩu đại bác này do những thợ sắt người Anh làm ra, mà trong đó John Wilkinson là cái tên nổi bật nhất, đồng thời cũng là bộ óc sáng tạo nhất. Vì vậy, câu chuyện về công nghệ chính xác đúng ra nên bắt đầu ở đây, đó là quá trình sản xuất các vũ khí hạng nặng phục vụ hải quân Anh giữa thế kỷ XVIII, một giai đoạn đặc biệt bận rộn đối với các thủy thủ và binh lính của quốc gia này[∗]. John Wilkinson John “Cuồng sắt” Wilkinson, người đã phát minh ra kỹ thuật khoan nòng đại bác theo yêu cầu của James Watt, đánh dấu sự khởi đầu của công nghệ chính xác và sự ra đời của cuộc Cách mạng Công nghiệp John Wilkinson sinh ra trong một gia đình làm nghề buôn sắt. Cha ông, Issac, khởi đầu là một người chăn cừu xứ Lakeland, gặp vận may khi tình cờ phát hiện thấy cả quặng sắt và quặng than dưới đồng cỏ của mình, từ đó trở thành chủ của một xưởng sắt, một ngành đang lên của thời đó. Chủ xưởng sắt là người sở hữu các lò luyện sắt và dùng chúng để nung quặng lấy sắt. Nguyên liệu nung lò là than củi (vốn là nguyên nhân khiến một diện tích rừng rộng lớn của nước Anh biến mất) hoặc than đá đã cháy một phần thành than cốc (cũng hủy hoại môi trường không kém). Lúc ấy, bản thân cậu đã bị mê hoặc trước những mảnh kim loại nung chảy sáng trắng, cũng như toàn bộ quá trình lấy những tảng đá tầm thường từ dưới lòng đất lên rồi từ đó nung chảy và nện búa nhằm tạo ra những đồ vật hữu dụng. Wilkinson đã học cách buôn bán ở nhiều nơi khắp miền Trung Anh và khu vực biên giới giữa Anh với xứ Wales, nơi cha ông an cư lạc nghiệp. Dần dần, Wilkinson đã thành thạo các ngón nghề, do đó vào đầu những năm 1760, ông trở thành con rể của một gia đình giàu có và sở hữu một xưởng đúc lớn ở Bersham, một ngôi làng nằm trên đường biên giới giữa Anh và xứ Wales. Theo sổ cái của xưởng đúc ghi lại, ông đã bắt đầu nghiêm túc xem xét chuyện sản xuất “những chiếc máy cán láng, máy cán mạch nha, máy cán đường, ống dẫn, đạn cối, lựu đạn và súng”. Chính hạng mục cuối cùng trong danh sách trên đã biến ngôi làng Bersham tí hon trở thành địa điểm độc đáo trong lịch sử thế giới, cũng như khiến John Wilkinson trở nên giàu nhất làng và sở hữu nhiều nhân công nhất. Bersham, nằm trong thung lũng của con sông Clywedog, đóng một vai trò không thể phủ nhận trong giai đoạn manh nha hình thành cuộc Cách mạng Công nghiệp và trong câu chuyện của công nghệ chính xác, dù vai trò đó gần như đã bị lãng quên. Bởi chính tại nơi này, vào ngày 27 tháng 1 năm 1774, John Wilkinson, với những lò nung than đá cho ra mỗi tuần đến 20 tấn sắt chất lượng cao, đã phát minh ra kỹ thuật sản xuất súng mới. Kỹ thuật này ngay lập tức mang đến những tác động sâu rộng mà chính ông cũng không tưởng tượng nổi, và theo quan điểm của tôi, nó còn có tầm quan trọng mang tính lâu dài hơn những di sản vốn được nhiều người biết tới của người bạn và cũng là đối thủ của Wilkinson, Abraham Darby III – người đã xây dựng cây cầu sắt Coalbrookdale vĩ đại mà ngày nay vẫn còn tồn tại, thu hút hàng triệu du khách tới thăm và được hầu hết người Anh hiện đại coi là biểu tượng hùng hồn nhất của cuộc Cách mạng Công nghiệp. Wilkinson đăng ký bằng sáng chế số 1063 – nước Anh mới bắt đầu áp dụng việc cấp bằng sáng chế lần đầu tiên vào năm 1617, nên đây vẫn còn là một thứ mới mẻ ở Anh thời đó – với tiêu đề “Một phương pháp mới nhằm đúc và khoan súng sắt hoặc đại bác sắt.” Theo tiêu chuẩn ngày nay, “phương pháp mới” của ông trông có vẻ tẻ nhạt và là một cải tiến quá hiển nhiên trong việc chế tạo đại bác. Tuy nhiên, đó là năm 1774, thời điểm ngành sản xuất đại bác hải quân ở khắp châu Âu đang hân hoan chào đón hàng loạt cải tiến khoa học cả về kỹ thuật và dụng cụ, nên những ý tưởng của Wilkinson chính là của trời cho. Trước đó, đại bác hải quân (đặc biệt là loại đại bác dài sử dụng đạn 15kg, điều kiện tiêu chuẩn trên các tàu chiến tuyến hạng nhất của Hải quân Hoàng gia, thường được đặt hàng mỗi đợt cả trăm khẩu cho tàu mới) được đúc rỗng. Lòng súng được tạo hình trước mà sau này thuốc súng và đạn sẽ được đẩy vào và đốt cháy, trong khi sắt đang nguội bớt ở trong khuôn. Khẩu đại bác sau đó được đặt lên một bệ đỡ, người ta sẽ gắn một dụng cụ cắt có lưỡi sắc bén vào một thanh dài và đưa vào bên trong nòng để xử lý những lồi lõm ở mặt trong. Vấn đề của cách làm này là dụng cụ cắt có xu hướng nương theo hình dạng của ống nòng, mà ống nòng nhiều khi không hoàn toàn thẳng ngay từ đầu, khiến dụng cụ cắt đi lệch, tạo ra các dị hình ở ống nòng và độ dày của thành trong không đồng đều. Những điểm mỏng trên thành là nguyên nhân khiến nòng súng bị vỡ và gây thương vong cho thủy thủ làm việc tại bệ súng, vốn là vị trí nổi tiếng nguy hiểm. Chất lượng tồi tệ của các khẩu hải pháo đã gây ra tỷ lệ bại trận đáng báo động đối với Bộ trưởng Bộ Hải quân Anh đầu thế kỷ XVIII. Đúng lúc ấy, John Wilkinson xuất hiện cùng ý tưởng mới của mình. Ông quyết định đúc khẩu đại bác sắt thành những khối đặc ruột thay vì rỗng ruột như trước. Bằng cách này, tính toàn vẹn của sắt được đảm bảo ngay từ đầu – ví dụ, số lượng các bộ phận bị nguội sớm sẽ giảm xuống, nếu có sẵn khuôn mẫu để làm ra ống nòng. Một khối sắt hình trụ đặc ruột, tuy nặng nề nhưng nếu được làm cẩn thận sẽ ra khỏi những lò luyện ở Bersham mà không có bọt khí và những phần xốp (còn gọi là “vấn đề tổ ong”) ám ảnh các khẩu đại bác đúc rỗng. Nhưng bí quyết thực sự lại nằm ở việc khoan lỗ đại bác. ở công đoạn cuối, dụng cụ khoan và chi tiết khoan phải được giữ cố định, không được phép xê xích dù chỉ chút ít. Chân lý bất di bất dịch, vẫn đúng cho đến ngày nay như hồi thế kỷ XVIII, là: để cắt và đánh bóng một thứ gì đó sao cho nó có các chiều kích hoàn toàn chính xác, cả dụng cụ và chi tiết gia công đều phải được xiết và kẹp chặt nhất có thể để cố định vị trí. Hơn thế nữa, đối với trường hợp đặc biệt là nòng súng, dụng cụ khoan sẽ không được phép đi lệch hướng dù ở mức độ nhỏ nhất trong quá trình khoan. Đây là lý do vì sao đại bác được đúc đặc thay vì rỗng. Nếu không, rủi ro phát nổ là khôn lường. Ở giai đoạn đầu của quá trình sản xuất được cấp bằng sáng chế của Wilkinson, khối trụ đặc ruột của đại bác (với một sợi dây xích quấn xung quanh và nối với guồng nước) đã được cho quay, còn dụng cụ khoan bằng sắt có lưỡi sắc bén được gắn cố định trên đầu của một đế kiên cố và được đưa trực tiếp vào mặt của phôi quay hình trụ. Quá trình này tạo ra một lỗ nòng hoàn toàn mới, thẳng và chính xác, khi người ta dùng dụng cụ khoan để khoan trực tiếp vào cục sắt. Một nhà viết tiểu sử gần đây khi viết về Wilkinson đã tán tụng bằng những lời hoa mỹ: “Nhờ một thanh khoan kiên cố và đúng hướng, thành phẩm tạo ra không thể không chính xác. “Ở những phiên bản sau, đại bác được giữ cố định, còn dụng cụ khoan, giờ được nối với guồng nước, sẽ quay. Về lý thuyết, với giả thiết là thanh quay không đổi hướng và được cố định ở hai phía để đảm bảo tính ổn định, và khi được khoan lỗ nòng, mặt trụ của nó sẽ không bị cong, uốn, rung lắc hay dao động, lỗ khoan sẽ được tạo thành với độ chính xác lớn. Và đó chính là kết quả thực tế thu được. Hàng loạt khẩu đại bác được ra lò với độ chính xác thỏa mãn yêu cầu của hải quân, mỗi chiếc đều giống hệt những chiếc ra đời trước nó và sau nó. Hệ thống mới ngay từ đầu đã hoạt động hoàn hảo, khích lệ Wilkinson đăng ký, sau đó được công nhận, bằng sáng chế lừng danh của ông. Thay vì phải nhận những khẩu đại bác đúc rỗng kỳ dị đầy rẫy khiếm khuyết, không tịt nòng thì cũng bắn đạn ra theo những cung khó lường, Hải quân Hoàng gia Anh lúc này đã được nhận các toa xe chở đại bác từ các lò luyện ở Bersham. Những khẩu đại bác mới này không những có tuổi thọ lớn hơn nhiều, mà còn có khả năng bắn đạn chùm, đạn hộp hoặc đạn pháo trúng mục tiêu đã định. Tất cả các tiến bộ này đều nhờ những nỗ lực của John Wilkinson, một chủ xưởng sắt. Vốn đã khá giả, Wilkinson lại càng trở nên giàu có hơn nhờ sáng chế này: danh tiếng của ông lan xa và các đơn hàng dồn dập đến. Chẳng mấy chốc, xưởng của ông đã chiếm một phần tám tổng sản lượng sắt của cả nước Anh, và Bersham trở thành ngôi làng của thời đại mới. Tuy nhiên, phải đến năm 1775, khi Wilkinson bắt đầu hợp tác với James Watt, phương pháp mới của ông mới trở thành phát minh thay đổi cả thế giới và đưa cái tên Bersham từ tầm vóc địa phương lên trường quốc tế. Đó là lúc Wilkinson vô tình áp dụng kỹ thuật chế tạo đại bác mới của mình vào một phát minh mà Watt đang say sưa hoàn thiện, một phát minh dù không phải là hoàn toàn mới nhưng đã đem sức mạnh của hơi nước tới cho cuộc Cách mạng Công nghiệp và nhiều cuộc cách mạng khác song song, sau đó. Nguyên lý của động cơ hơi nước không mới, nó dựa trên một kiến thức vật lý đơn giản: khi nước ở trạng thái lỏng được đun tới điểm sôi, nó sẽ chuyển sang trạng thái khí. Bởi so với nước ở thể lỏng, nước ở thể khí chiếm thể tích lớn hơn gấp 1.700 lần, người ta có thể ứng dụng nó để thực hiện công cơ học. Nhiều nhà thực nghiệm thời kỳ đầu đã nhận thấy điều này. Thomas Newcomen, một nhà buôn đồ sắt ở Cornwall, là người đầu tiên biến nguyên lý này thành hiện thực: ông nối một nồi hơi với một xi lanh có pít-tông thông qua một đường ống có van, và nối pít-tông với một thanh đòn đặt trên một bệ cân bằng. Mỗi khi hơi nước từ nồi hơi đi vào xi lanh, pit-tông sẽ được đẩy lên trên, đòn cân bị nghiêng, và một lượng nhỏ (vô cùng nhỏ) công cơ học sẽ được thực hiện bởi bất kỳ thứ gì gắn ở hai đầu thanh đòn. Newcomen sau đó nhận ra ông có thể tăng công bằng cách bơm nước lạnh vào xi lanh chứa đầy hơi nước, làm ngưng tụ hơi nước và giảm thể tích của nó xuống còn 1/1.700 – về bản chất là tạo ra một môi trường chân không, để áp suất khí quyển đẩy pít-tông xuống vị trí ban đầu của nó và nâng đầu kia của đòn cân lên, khi đó, công sẽ được thực hiện. Đòn cân này có thể đẩy nước lũ ra khỏi các hầm mỏ bị ngập. Và như vậy, động cơ hơi nước ở dạng cực kỳ thô sơ đã ra đời, gần như không có tác dụng gì ngoài bơm nước. Nhưng trong bối cảnh nước Anh hồi đầu thế kỷ XVIII tràn ngập các hầm mỏ nông úng nước, cỗ máy này khá được ưa chuộng và có ích với giới mỏ than. Động cơ của Newcomen và các phiên bản tương tự được sản xuất trong hơn 70 năm, và chỉ bắt đầu thoái trào vào giữa những năm 1760, khi James Watt, lúc đó được thuê chế tác và sửa chữa các dụng cụ khoa học ở Đại học Glasgow cách nơi ở của Newcomen gần 1.000 km, nghiên cứu kỹ lưỡng mô hình hoạt động của cỗ máy và nhận thấy nó có thể được cải tiến, ông cho rằng động cơ hơi nước này có thể có hiệu suất cao hơn, thậm chí có thể trở nên vô cùng mạnh mẽ. Và nhờ có John Wilkinson giúp đỡ, điều đó đã thành hiện thực – tất nhiên là sau khi Watt nảy ra các sáng kiến thiên tài của mình. Những sáng kiến đó có thể được tóm tắt như sau. Trong nhiều tuần làm việc một mình tại Glasgow, Watt đã nghiền ngẫm mô hình động cơ Newcomen, một động cơ nổi tiếng vì có hiệu suất quá kém, gây lãng phí nhiệt và năng lượng dùng cho nó. Watt kiên trì thử nghiệm nhiều biện pháp để cải tiến phát minh của Newcomen và được cho là đã thốt ra một cách mệt mỏi: “Tự nhiên có điểm yếu của nó, nếu chúng ta biết được điểm yếu đó ở đâu.” Watt cuối cùng cũng đã tìm được điểm yếu của tự nhiên vào một ngày Chủ nhật năm 1765. Theo như mọi người hay kể lại cho nhau nghe, đó là thời điểm ông đang tản bộ thư giãn trong một công viên ở trung tâm Glasgow. Ông nhận ra nguyên nhân chính dẫn đến hiệu suất thấp của động cơ Newcomen là: nước lạnh khi được bơm vào xi lanh không những làm ngưng tụ hơi nước và tạo ra môi trường chân không, mà còn làm mát chính xi lanh. Trong khi đó, để động cơ hoạt động hiệu quả, xi lanh phải luôn được duy trì ở nhiệt độ cao. Suy ra việc làm ngưng tụ hơi nước nên diễn ra ở một buồng riêng biệt bên ngoài xi lanh, nhằm duy trì môi trường chân không ở trong xi lanh chính, từ đó giữ được nhiệt của xi lanh và cho phép nó tiếp nhận đợt hơi nước tiếp theo. Ngoài ra, để tăng hiệu suất hơn nữa, hơi nước mới tạo ra có thể được đưa vào phía trên pit-tông thay vì phía dưới, với một số vật liệu được nhồi giữa thanh pít-tông và thành xi lanh để ngăn hơi nước thoát ra bên ngoài. Hai cải tiến này (bổ sung một bình ngưng tụ hơi nước tách rời và thay đổi đường ống dẫn để hơi nước mới tạo ra được bơm vào phần bên trên thay vì bên dưới xi lanh chính) – đơn giản đến mức ngày nay nhìn lại, chúng dường như là hiển nhiên, dù đối với James Watt năm 1765 thì chúng không hiển nhiên chút nào – đã biến “động cơ đốt” của Newcomen thành một cỗ máy chạy hơi nước đúng nghĩa và hoạt động hiệu quả. Nó ngay lập tức trở thành thứ thiết bị mà về lý thuyết có thể tạo ra năng lượng không giới hạn. Động cơ hơi nước Boulton & Watt Mặt cắt của một động cơ hơi nước Boulton & Watt cuối thế kỷ XVIII. Xi lanh chính C do John Wilkinson khoan; pít-tông P đặt vừa vặn trong lòng xi lanh với độ dày 1/10 inch Khi bắt đầu thực hiện công cuộc thử nghiệm, lập nguyên mẫu, trình bày và tìm kiếm nguồn tài trợ kéo dài cả thập kỷ (đồng thời nam tiến từ Scotland tới vùng biên giới đang diễn ra quá trình công nghiệp hóa hết sức sôi nổi của miền Trung nước Anh), Watt đã đăng ký và nhanh chóng được cấp bằng sáng chế số 913 vào tháng 1 năm 1769. Tiêu đề của nó thoạt nghe thật đơn giản: “Một phương pháp mới nhằm giảm tiêu hao hơi nước và nhiên liệu sử dụng trong động cơ đốt”. Tiêu đề khiêm nhường này không phản ánh được hết tầm quan trọng của phát minh: một khi được hoàn thiện, nó sẽ là nguồn động lực chính của hầu hết mọi nhà máy, xưởng đúc, hệ thống vận tải của Anh cũng như toàn thế giới trong những thế kỷ tiếp theo. Tuy nhiên, có một điều đặc biệt và đáng chú ý nữa là: đây là thời điểm hình thành một sự hội tụ mang tính lịch sử. Bởi cùng lúc ấy, có một nhân vật đang sống và làm việc ở gần miền Trung nước Anh, và không lâu sau cũng có một bằng sáng chế riêng (Số 1063 đã nêu ở trên, được cấp vào tháng 1 năm 1774, cách bằng sáng chế của James Watt đúng 150 bằng và sau đúng năm năm). Đó không phải là ai khác, mà chính là John Wilkinson, chủ một xưởng sắt. Lúc đó, sự điên rồ đáng yêu của Wilkinson đã được biết đến rộng rãi trong ngành sắt: ai ai cũng biết ông đã đúc một bục sắt để tự thuyết giảng, đóng một chiếc thuyền sắt để thả trôi mình trên nhiều con sông, đóng một chiếc bàn sắt, và một chiếc quan tài sắt mà ông đôi khi nấp trong đó rồi quấy phá mọi người. (Tuy ngoại hình không mấy hấp dẫn với một khuôn mặt rỗ nặng, nhưng Wilkinson vẫn được khá nhiều phụ nữ hâm mộ. Với năng lực sinh lý dồi dào, ông có con với một cô hầu gái ở tuổi 78, một hoạt động ông vô cùng yêu thích. Có lúc ông có tới ba người tình mà không ai biết đến sự tồn tại của những người còn lại.) Tuy nhiên, những điều đó không ràng buộc được Wilkinson và đến năm 1775 ông và Watt, hai con người với cá tính trái ngược, đã gặp nhau và trở thành bạn hữu, dù tình bạn này dựa trên lợi ích thương mại hơn là tình cảm. Không lâu sau, họ kết hợp hai phát minh của mình và tạo ra lợi ích thương mại to lớn cho cả đôi bên. Sự kết hợp giữa “Một phương pháp mới nhằm đúc và khoan súng sắt hoặc đại bác sắt” của Wilkinson và “Một phương pháp mới nhằm giảm tiêu hao hơi nước và nhiên liệu sử dụng trong động cơ đốt” của Watt hóa ra là “cuộc hôn phối” vừa tiện lợi vừa cấp thiết. James Watt, một người Scotland nổi tiếng bi quan trong cách nhìn, mô phạm trong ứng xử, thận trọng trong hành động và tin vào sự toàn năng của Chúa trời, bị ám ảnh với việc biến chiếc máy của mình thành thứ chính xác nhất có thể. Trong khi chế tạo, sửa chữa và cải tiến các thiết bị khoa học trong xưởng của mình tại Glasgow, ông dần đắm chìm trong sự chính xác, tương tự như John Harrison trong xưởng chế tác đồng hồ ở Lincolnshire. Watt biết khá rõ về máy chia khoảng, máy cắt ren đinh vít, máy tiện đời đầu và các thiết bị khác đang giúp các kỹ sư thời đó bước những bước chập chững đầu tiên tới sự hoàn hảo về cơ khí. Ông cũng quen thuộc với các thiết bị được chế tác cẩn thận và bảo trì đúng cách, hoạt động đúng như chức năng định ra cho chúng. Vì thế, ông cảm thấy bị xúc phạm khi sự cố xảy ra, khi hiệu suất kém chất chồng, và khi những động cơ kỳ vĩ bằng sắt mà ông đang nỗ lực chế tác trong nhà máy Boulton and Watt khổng lồ ở Soho lại hoạt động kém hơn mô hình đồng-thủy tinh mà ông từng thử nghiệm hồi còn ở Scotland. Động cơ nguyên mẫu lớn đầu tiên của ông là một con quái vật kỳ vĩ: cao hơn 9m, với một xi lanh hơi chính có đường kính 1,2m và chiều dài 1,8m, một nồi hơi đốt than và một bình ngưng tụ hơi nước riêng, tất cả đều đồ sộ. Tất cả các cấu phần trên được nối với nhau bằng một hệ thống ống đồng phức tạp với van và tay đòn được bôi dầu kỹ lưỡng, cùng một bộ điều tốc ly tâm hai quả nặng để ngăn không cho động cơ chạy lồng lên. Trên cùng là thanh gỗ lớn dao động như một con lắc đồng hồ, làm quay một bánh đà bằng thép vĩ đại. Bánh đà này vận hành một máy bơm đẩy nước hoặc nén khí hoặc thực hiện những tác vụ khác với tần suất 15 lần/phút. Khi hoạt động hết công suất, động cơ này tạo ra một dàn hợp xướng âm thanh, hơi nóng và lắc giật đến phát hoảng. Nếu nhìn thì khó mà tin là nó chỉ đang đun nước tới điểm sôi tự nhiên. Tuy nhiên, những cột hơi lại thoát ra và bao bọc cỗ máy trong một màn sương ẩm ướt, nóng nực, xám đục ở khắp mọi nơi. Chính điều này, chính đám chướng khí bỏng giẫy che mờ tất cả đã khiến một người cẩn thận và mô phạm như James Watt điên tiết. Dù đã cố hết sức, dù thử mọi giải pháp, hơi nước vẫn liên tục thoát ra, không rò rỉ lén lút mà phun ra ào ào, và gây bực nhất là nó đi từ chính chiếc xi lanh khổng lồ của cỗ máy. Ông tìm cách bịt rò bằng đủ loại thiết bị và vật liệu. Khoảng cách giữa mặt ngoài của pit-tông và vách trong của xi lanh về lý thuyết phải ở mức tối thiểu, và phải như nhau ở mọi điểm. Nhưng vì xi lanh được làm từ những tấm sắt vốn được uốn và rèn thành một vòng tròn và hàn với nhau ở cạnh, nên khoảng cách này trên thực tế đã thay đổi đáng kể giữa các điểm khác nhau. Có những điểm pit-tông chạm vào xi lanh, tạo ra ma sát và hao mòn. Ở những điểm khác, chúng cách nhau đến cả cen- ti-mét, và mỗi lần hơi đi vào xi lanh là một lần hơi ngay lập tức thoát ra từ khoảng không đó. Đây là những điểm mà Watt tìm cách nhồi vật liệu: các mảnh da ngâm dầu hạt lanh; một hỗn hợp nhão từ giấy ngâm nước và bột mì; nút bân, các miếng cao su, thậm chí cả những thỏi phân ngựa còn ẩm. Ông cuối cùng đi đến một giải pháp tạm thời: quấn một sợi dây thừng quanh pit-tông và thắt một “vòng chặt khúc” (theo cách nói của ông) quanh sợi dây có thể nén được. Sau đó, hoàn toàn tình cờ, John Wilkinson làng Bersham, đặt hàng Watt một động cơ chuyên để làm ống bễ lò rèn – và ngay lập tức, Wilkinson nhìn thấy và nắm được vấn đề rò hơi mà Watt đang đau đầu tìm cách xử lý, và cũng ngay lập tức biết mình nắm trong tay giải pháp cho vấn đề đó: Wilkinson sẽ ứng dụng kỹ thuật khoan nòng đại bác vào việc chế tạo xi lanh của động cơ hơi nước. Và thế là, bỏ qua cả bước đi thận trọng là đăng ký bằng sáng chế cho ứng dụng hoàn toàn mới này cho phương pháp của mình, Wilkinson đã tiến hành cải tiến quy trình sản xuất xi lanh của Watt chính xác y hệt như với đại bác hải quân, ông yêu cầu công nhân của Watt vận chuyển một khối trụ sắt đặc đi hơn 100 km tới Bersham. Sau đó, ông đặt khối sắt (trong trường hợp này, để phục vụ cho động cơ mà ông muốn có với tư cách khách hàng, nó có chiều dài 1,8m và đường kính 97cm) lên một bệ kiên cố, đai chặt bằng những sợi xích lớn để đảm bảo nó không di dịch dù chỉ một ly. Tiếp đó, ông chế ra một dụng cụ cắt khổng lồ bằng sắt siêu cứng, có chiều dài 1,5m, rồi chốt cứng nó vào đầu của một thanh sắt dài 2,4m. Ông đỡ tổ hợp này ở cả hai đầu và chậm rãi tịnh tiến nó trên một chiếc xe trượt tuyết nặng nề bằng sắt tới chi tiết gia công khổng lồ. Khi mọi thứ đã sẵn sàng, ông phun một hỗn hợp nước và dầu thực vật nhằm làm mát kim loại và rửa trôi các vụn sắt rơi ra; mở van để dòng nước làm quay bánh xe và gián tiếp làm quay thanh kim loại gắn dụng cụ cắt trên đó; rồi từ từ cho thanh kim loại tiến về phía trước đến khi cạnh sắc của nó bắt đầu bào bề mặt của phôi sắt. Chỉ sau nửa tiếng nung trong nhiệt độ nóng bỏng và tiếng mài cắt đinh tai, xi lanh đã được cắt xong. Dụng cụ cắt, tuy nóng nhưng không cùn đi bao nhiêu, được rút ra. Lỗ khoan trông nhẵn nhụi và phẳng phiu, thẳng thớm và chính xác. Sử dụng một hệ thống xích và bệ, ông dựng đứng chiếc xi lanh nặng nề (nhưng đã bớt nặng hơn nhiều, vì phần lớn sắt đã bị cắt mất). Pít-tông, với đường kính 1,5m và được quét mỡ nhờn, được nâng lên cẩn thận, qua vành của xi lanh và đi vào lòng xi lanh. Tôi hay hình dung cảnh tượng một tràng pháo tay đã nổ ra khi pit-tông đi vào xi lanh một cách êm ả và vừa vặn, mượt mà lên xuống, không để rò hơi nước, mỡ nhờn hay bất kỳ thứ gì khác. Sau đó, các chi tiết được tháo rời và chuyển tới xưởng của Watt ở Soho, Watt chỉ mất vài ngày để lắp lại xi lanh vào vị trí trung tâm của thứ sẽ trở thành động cơ xi lanh tác động đơn toàn diện đầu tiên vận hành được của ông cũng như của thế giới. Tiếp đó, Watt và các kỹ sư lắp thêm phụ tùng (ống dẫn, bình ngưng tụ thứ hai, nồi hơi, tay đòn, điều tốc, bể nước, bánh đà), nhồi than vào buồng đốt, cho mồi, nhóm lửa, và khi nước đã đủ nóng để khiến hơi tuôn ra từ đường ống an toàn thì mở van chính. Với một tiếng phì phì đinh tai, pít-tông bắt đầu di chuyển lên, xuống, lên, xuống bên trong lòng xi lanh mới khoan. Đòn lắc phía trên bắt đầu dao động tới lui; thanh nối phía bên kia bắt đầu di chuyển lên xuống; cụm bánh răng không đồng tâm trên bánh đà bắt đầu xoay; rồi chính chiếc bánh đà khổng lồ, một khối sắt đặc nặng hàng tấn có chức năng dự trữ năng lượng cho động cơ, cũng cựa mình chuyển động. Trong phút chốc, với hai quả nặng sáng bóng của bộ điều tốc quay rộn rã để đảm bảo mọi thứ ở đúng chỗ của nó, động cơ đã gầm vang với công suất tối đa, kêu bùm bụp, xạch xạch, xè xè, phì phì – và tầm nhìn rõ như ban ngày bởi không có hơi nước nào rò rỉ ra ngoài nữa. Đây là lần đầu tiên Watt đạt được điều này kể từ khi tiến hành các thử nghiệm. Động cơ đang chạy ở hiệu suất cực đại: nhanh, mạnh và vận hành đích xác như thiết kế. Gương mặt Watt rạng ngời vui sướng. Wilkinson đã giải quyết được vấn đề của Watt, và cuộc Cách mạng Công nghiệp – điều họ không thể mường tượng được – chính thức khởi động. Và con số đó đã xuất hiện, đó là một con số hệ trọng, con số ở trung tâm của câu chuyện, con số nằm trên tiêu đề của chương này và sẽ trở nên vi tế hơn sau mỗi chương: 0,1 – một phần mười của một inch. Bởi như James Watt sau này phát biểu: “Ông Wilkinson đã khoan cho chúng tôi một số xi lanh gần như hoàn hảo, đường kính 50 inch... không có chỗ nào bị sai lệch, dù bằng độ dày của một đồng shilling cổ.” Một đồng shilling Anh cổ có độ dày một phần mười inch. Đây là dung sai mà John Wilkinson đã đạt được khi chế tạo chiếc xi lanh đầu tiên. Trên thực tế, có khả năng ông còn làm tốt hơn thế. Trong một lá thư khác viết sau đó khá lâu – lúc này Wilkinson đã khoan cho Watt ít nhất 500 xi lanh, khiến ông nhanh chóng được các xí nghiệp, xưởng xay, hầm mỏ ở khắp nơi trong và ngoài nước Anh săn đón – quý ông người Scotland khoe Wilkinson đã “cải tiến kỹ nghệ khoan xi lanh đến mức tôi cam đoan so với giá trị tuyệt đối, một chiếc xi lanh dài 22m chỉ sai lệch không quá độ dày của một đồng sixpence ở điểm mỏng nhất. “Một đồng sixpence Anh còn nhỏ hơn đồng shilling: nó chỉ dày bằng một nửa của một phần mười inch, tức 0,05 inch. Tuy nhiên chuyện này không quan trọng. Một đồng shilling hay một đồng sixpence cổ cũng không thay đổi sự thật là một thế giới hoàn toàn mới đang mở ra. Lần đầu tiên con người có những cỗ máy dùng để chế tạo những cỗ máy khác, một cách chính xác và chuẩn xác. Đột nhiên, dung sai trở thành khái niệm được quan tâm: khả năng một cấu phần được gắn vào một cấu phần khác. Đây là một khái niệm mới mẻ, và về cơ bản, nó bắt đầu xuất hiện khi cỗ máy đầu tiên “chào đời” vào ngày 4 tháng 5 năm 1776. Cấu phần trung tâm của động cơ hơi nước có một dung sai cơ học chưa từng có tiền lệ, thậm chí trước đây chưa ai nghĩ tới, dung sai 0,1 inch, thậm chí còn nhỏ hơn nữa. Ở BÊN KIA BỜ ĐẠI TÂY DƯƠNG, đúng hai tháng sau sự kiện kể trên, vào ngày 4 tháng 7 năm 1776, một kỷ nguyên chính trị hoàn toàn mới cũng được mở ra. Hợp chúng quốc Hoa Kỳ ra đời với những tác động sâu sắc không ai lường được. Ít lâu sau, đại diện của quốc gia mới tại châu Âu, Thomas Jefferson, nghe nói về những tiến bộ cơ khí thần kỳ này và bắt đầu suy nghĩ về việc làm thế nào để nước nhà xa xôi của ông có thể tận dụng những tiến bộ mà theo ông đánh giá là có tiềm năng lớn lao. Jefferson tuyên bố: “Biết đâu chúng sẽ thiết lập cơ sở cho một kênh thương mại mới phù hợp với quốc gia non trẻ của mình”. Các kỹ sư đáp lại: “Biết đâu chúng ta có thể làm tốt hơn những gì chúng ta đã làm”, và họ đã dùng chính ngôn ngữ số học kỳ bí của công nghệ để vẽ nên tham vọng của mình: “biết đâu chúng ta có thể chế tác, gia công và sản xuất các chi tiết kim loại ở Mỹ với dung sai hẹp hơn nhiều dung sai 0,1 của John Wilkinson. Biết đâu chúng ta đủ khéo léo để giảm nó xuống 0,01. Thậm chí tốt hơn nữa – có thể là 0,001”. Ai dám nói trước chứ? Những kỹ sư tiên phong đó đã trăn trở: đến cả một quốc gia mới còn được thành lập, không lý gì máy móc mới lại không thể ra đời cả. Hóa ra các kỹ sư – chủ yếu là người Anh, nhưng cũng bao gồm người Pháp, họ đặc biệt quan trọng với phần tiếp theo của câu chuyện – còn làm được nhiều điều hơn những gì họ mường tượng. Vị thần chính xác nay đã được giải phóng khỏi cái chai. Công nghệ chính xác đích thực đã rời khỏi bệ phóng, và nhanh chóng thăng hoa. Chương 2 – Phẳng kinh ngạc, sát không ngờ Dung sai: 0,0001 Chính nhờ sự chính xác và chuẩn xác của các máy công cụ mà những cỗ máy ngày nay của chúng ta mới có thể chuyển động mượt mà và vận hành chắc chắn. – Ngài William Fairbairn, Bt. (1862), Báo cáo của Hiệp hội Anh vì Tiến bộ Khoa học. Ở mạn phía Bắc phố Piccadilly của London, có tầm nhìn hướng ra công viên Green Park, nằm giữa các khu đóng quân của Câu lạc bộ Kỵ binh cổ kính trầm lặng về phía tây và một nhà hàng gỏi ceviche kiểu Peru mới mở cách đây không lâu về phía đông là số nhà 124, ngày nay là một tòa nhà thanh nhã nhưng có phần khép mình, cung cấp văn phòng cho những người có nhu cầu kín đáo và căn hộ dịch vụ cho giới nhà giàu. Từ năm 1784, khi đầu phía Tây của đại lộ rộng lớn này vẫn còn là một khu xây dựng sôi động, tòa nhà này đã là nhà và xưởng làm việc của Joseph Bramah – một thợ làm khóa, chế tạo động cơ và đóng tủ. Sáu năm sau khi thành lập, Bramah & Company đã là một công ty nhỏ có uy tín và chỗ đứng vững chắc, và vào những ngày đẹp trời, những nhóm khách bộ hành sẽ tò mò xúm lại bên ngoài ô cửa sổ nhô ra ở mặt tiền tòa nhà, cố gắng phá giải một thách đố vô cùng khó, mà hơn 60 năm sau vẫn chưa có ai vượt qua được. Phía bên kia ô cửa sổ chỉ có một vật duy nhất, đặt trên một tấm đệm nhung như một thánh tích. Đó là một cái khóa móc hình bầu dục, kích thước rất nhỏ, bề ngoài nhẵn nhụi và đơn giản. Trên bề mặt của nó có viết một dòng chữ nhỏ đến mức phải dí sát mặt vào cửa kính mới có thể đọc được: NGHỆ NHÂN NÀO CÓ THỂ CHẾ TẠO DỤNG CỤ MỞ HOẶC Ứ CẠY ĐƯỢC CHIẾC KHÓA NÀY SẼ NGAY LẬP TỨC NHẬN ĐƯỢC PHẦN THƯỞNG 200 GUINEA. Joseph Bramah Joseph Bramah, người thợ khóa thiên tài, cũng là người phát minh ra bút mực, thiết bị giữ cho bia lạnh dưới áp suất cao trong tầng hầm quán rượu, cùng một máy đếm tiền giấy Mãi cho đến năm 1851, khóa Bramah mới được cạy thành công – nhưng sự kiện đó không thoát khỏi tranh cãi như chúng ta sẽ đọc ở chương sau – và khoản tiền thưởng hậu hĩnh[∗]trên đã phải hoàn lại. Trong những năm trước đó, Bramah và Maudslay đã chứng tỏ họ là những kỹ sư cừ khôi. Họ phát minh ra đủ loại thiết bị kỳ thú, đồng thời cũng viết ra bộ quy tắc hữu dụng và độc lập cho ngành công nghệ chính xác vốn bắt đầu nổi lên sau thành tựu của John Wilkinson với chiếc máy khoan xi lanh ở Bersham. Một số phát minh của họ chìm khuất trong lịch sử, nhưng số khác trở thành nền móng cho phần lớn các thành tựu công nghệ tinh vi của tương lai. Tuy trong hai người họ, Maudslay được biết tới rộng rãi hơn với một di sản được hầu hết các kỹ sư công nhận, Bramah có lẽ là người tài tình và phô trương hơn. Ông nảy ra ý tưởng về phát minh đầu tiên khi đang nằm trên giường sau một cú vấp ngã, và đó là một phát minh “đội sổ” về độ lãng mạn: để phục vụ cư dân London đang mong mỏi điều kiện vệ sinh, công cộng dễ chịu hơn, ông chế ra toa lét giật nước, và đăng ký bằng sáng chế cho một hệ thống nắp, phao, van, đường ống giúp cho toa lét vừa có khả năng tự làm sạch (thiết bị giật nước đầu tiên), vừa tránh được rủi ro đóng băng thường thấy vào mùa đông với hậu quả không hay ho gì. Ông kiếm được một gia tài khiêm tốn nhờ phát minh này, bán được 6.000 chiếc trong 20 năm sản xuất đầu tiên, và WC Bramah là vật dụng chính trong nhà tắm của giới trung lưu Anh cho đến tận Đại lễ Vàng của Nữ hoàng Victoria 100 năm sau. Bramah bắt đầu hứng thú tìm hiểu về khóa, dĩ nhiên vốn đòi hỏi tay nghề tinh xảo và chính xác hơn nhiều so với toa lét, từ năm 1783, khi ông được bầu làm thành viên của một tổ chức mới thành lập (và chưa bao giờ thay đổi trụ sở): Hiệp hội Hoàng gia về Xúc tiến Nghệ thuật, Sản xuất và Thương mại[∗]. Ngày nay, tổ chức này được biết đến đơn giản với cái tên Hiệp hội Nghệ thuật Hoàng gia (RSA). Vào thế kỷ XVIII, tổ chức này gồm sáu nhánh: Nông nghiệp, Hóa học, Thuộc địa và Thương Mại, Sản xuất, Cơ khí, và kỳ quặc nhất là Nghệ thuật Thanh lịch. Dễ hiểu khi Bramah chọn tham dự phần lớn các cuộc họp của nhánh Cơ khí và không lâu sau khi gia nhập thì nổi như cồn chỉ với một thành tựu đơn giản: cạy một cái khóa. Thật ra, nó không đơn giản lắm: tháng 9 năm 1783, một quý ông Marshall nào đó đã đệ trình một ổ khóa mà ông ta tuyên bố là không thể cạy được, và một chuyên gia địa phương tên là Truelove đã lọ mọ với cái khóa cùng một giỏ dụng cụ đặc biệt trong vòng một tiếng rưỡi trước khi đầu hàng. Sau đó, từ cuối hàng ghế khán giả, Joseph Bramah bước lên, nhanh chóng lấy ra hai dụng cụ rồi mở khóa chỉ trong 15 phút. Cả khán phòng xôn xao: trước mặt họ rõ ràng là một thợ cơ khí hàng đầu. Công chúng Anh thời đó bị ám ảnh với khóa. Một hệ quả không mong muốn của những thay đổi về xã hội và pháp lý tràn qua nước Anh cuối thế kỷ XVIII là sự phân chia xã hội khá sâu sắc: nếu tầng lớp quý tộc trong hàng thế kỷ qua đã trú ngụ trong những ngôi nhà nguy nga, được bảo vệ đằng sau những bức tường thành, thượng uyển và hào bao quanh, dưới sự coi sóc của gia nhân, thì tầng lớp kinh doanh thời đại mới lại sống trong những căn nhà dễ dàng bị dân nghèo xâm nhập. Họ và tài sản của họ nhìn chung vừa dễ thấy vừa dễ tiếp cận, đặc biệt là ở các thành phố phát triển nhanh; họ chủ yếu sống trong những căn nhà và những con phố nằm trong tầm ngắm của một lượng lớn dân nghèo, ở đâu họ cũng bị ganh ghét. Cướp bóc diễn ra liên miên. Nỗi sợ bao trùm bầu không khí. Cửa lớn cửa nhỏ đều phải khóa. Khóa phải được sản xuất và phải tốt. Một ổ khóa như của ngài Marshall, cạy được trong vòng 15 phút bởi một người có tay nghề, và biết chừng chỉ trong vòng 10 phút bởi một kẻ đói bụng liều lĩnh, rõ ràng là không đủ tốt. Joseph Bramah đã quyết định thiết kế và làm ra một cái khóa tốt hơn. Ông đã thành công vào năm 1784, chưa đầy một năm sau khi cạy được khóa của Marshall. Với phát minh này, thì một tên trộm cũng phải đầu hàng, dù có dùng phôi chìa bọc sáp, thứ dụng cụ được các tội phạm hết sức chuộng dùng để đoán định vị trí đòn và lẫy bên trong ổ khóa. Trong thiết kế của Bramah, đăng ký bằng sáng chế vào tháng 8, các lẫy bên trong ổ khóa sẽ nâng lên và hạ xuống tới những vị trí mới khi chìa khóa được cắm và """