[Chuyện thư viện] Thợ rèn

Hồi bé, mình hay lấy chất liệu từ cổ tích, truyện tranh, phim ảnh, tiểu thuyết, trò chơi… để xây dựng một thế giới giả tưởng trong đầu, để suy tư và chìm đắm. Giờ không còn khả năng đó, mình phải cố gắng tìm nguồn chất liệu khác để xây dựng lại thế giới trong đầu. Khoa học hay kĩ thuật là lựa chọn sáng sủa. Dùng cái này làm nguyên liệu cho tưởng tượng và mơ mộng thì khó khăn hơn là dùng văn hay triết học, nhưng mình hi vọng hiệu quả dài lâu.

Vì thế, mình viết series này nhằm nói về một số kiến thức khoa học thông thường. Hi vọng của mình là có người đọc xong thấy vui, rồi học thêm khoa học. Việt Nam mình hơi thiếu cái này.

Ở phần đầu mình muốn nói về vật liệu. Với dân chơi điện tử thì hình tượng gần gũi là thợ rèn hay nhà giả kim. Với người đọc truyện tranh thì là mấy vật dụng kì bí trong truyện. Với người không chơi điện tử và không đọc truyện tranh thì mình có một con số: 50 năm gần đây hiệu năng của động cơ phản lực máy bay đã tăng 55%, tất cả là do sự thay đổi trong vật liệu làm động cơ. Công nghệ khí động học (với máy bay phản lực là nén-đẩy) không có cải tiến đáng kể, và sự đột phá đến từ việc cho thêm Nicken (Ni) vào vật liệu động cơ. Các kĩ sư của Roll Royce ngày nay làm đúng việc mà các thợ rèn ngày xưa đã làm, thêm cái này vào cái nọ, và thử xem cái mới có tốt hơn không. Công việc này đã diễn ra hàng nghìn năm, và là một trong những công việc định hình và thay đổi thế giới.

Thay đổi thế giới như nào? Cái tên nói lên tất cả: thời kì đồ đá, đồ đồng, đồ sắt… Hiểu đơn giản thì công cụ tăng năng suất lao động, năng suất tăng thì quy mô dân số tăng, quy mô tăng dẫn đến sự thay đổi cấu trúc xã hội, rồi định hình cho thể chế và văn hoá nội tại. Vì thế, một thời kì mới thường bắt đầu bằng một công cụ (hay một cách thức) làm tăng năng suất lao động của con người. Ví dụ: đồ đồng cứng “tương đối” so với đồ đá, lại dễ rèn đúc hơn, vì thế con người có thêm nhiều đồ chơi để khai phá thiên nhiên. Tương tự với sắt, thép, hợp kim…

Một ví dụ khác là vàng và bạc. Vàng và bạc tương đối hiếm, khó bị oxi hoá (so với sắt) và vì thế, thường được dùng là tiền tệ hay vật trang sức. Ở Châu Âu có câu: “Sinh ra với chiếc thìa bạc trong miệng” hàm ý chỉ gia đình giàu có. Bạc liên quan đến giàu sang thì dễ hiểu, nhưng tại sao lại là trong miệng. Hoá ra, sắt hay kim loại thông dụng thời đó có vị rất nặng (do tạp chất, tính oxit…) nên hầu như không được dùng trong chế biến và nấu ăn. Dân Âu phải ăn bốc cả nghìn năm vì lí do này. Văn minh Đông Á (Trung, Hàn, Nhật, Đài, Việt…) có cái đũa là một phát minh quan trọng. Phải đến tận thế kỉ 18 loài người mới phát minh ra cách mạ điện. Việc mạ một lớp bạc mỏng lên sắt giúp tiết kiệm được bạc đồng thời “cường hoá” một vài tính năng của sản phẩm, giúp việc sản xuất đồ dân dụng có chi phí rẻ và thông dụng hơn. Đến khi nhôm thép và các hợp kim con cháu ra đời thì vấn đề được giải quyết hoàn toàn. Nhân loại giờ được ăn ngon một phần nhờ công các bác thợ rèn thời cổ đại.

Lại nói về văn minh, phần lớn người có học đều thừa nhận rằng văn minh Đông Á dẫn đầu thế giới cho đến tận thế kỉ 15, vậy lí do đâu mà để mất 500 năm vừa qua cho văn minh Châu Âu? Có 1000 giả thiết, ở đây mình đưa ra một giả thiết có liên quan đến vật liệu: Liệu có phải là do kính – thuỷ tinh? Một trong những quan sát của bản thân là các công trình kiến trúc của Đông Á không sử dụng nhiều kính so với bên Châu Âu. Nhìn lâu đài và nhà thờ bên Âu thì thấy rằng họ sử dụng kính rất… nghệ thuật. Ở thời kì này dân Âu đựng chất lỏng trong bình thuỷ tinh cũng nhiều hơn so với bên Đông Á đựng chất lỏng trong các bình gốm. Kính – thuỷ tinh thì liên quan đến quang học, và quang học là tiền đề cho những phát kiến về địa lý và vũ trụ. Có thể Galile quả quyết Trái Đất quay quanh Mặt Trời sau khi nhìn qua một cái kính lớn chăng? Nếu Galile ở Đông Á thì có lẽ ông nhìn thế giới qua cái bình gốm, và sau khi tu hết bình gốm đó thì ông trở thành Lý Bạch. Làm nhà thơ hay nhà thiên văn khác nhau ở chỗ cái hàng ngày bạn ngắm là gì.

Đọc qua ví dụ trên thì có lẽ nhiều người sẽ thiên vị thuỷ tinh hơn gốm, tuy nhiên đây chỉ là vấn đề về cách sử dụng. Bản thân đồ gốm có những công dụng tuyệt vời và “trội” hơn các vật liệu khác trên những khía cạnh riêng. Nói về cách sử dụng thì có nhiều câu chuyện dở khóc dở cười. Một ví dụ khác là thép. Thép hiểu đơn giản là cho thêm Carbon (C) vào trong sắt, với một tỉ lệ nhất định, ở một nhiệt độ nhất định. Nhiều người cho rằng mẻ thép đầu tiên được luyện ở Châu Á, với việc Trung Quốc bỏ thêm gỗ và Ấn Độ thêm than vào khi luyện sắt. Nhưng có vẻ như những nhà luyện kim – thợ rèn của hai nước hướng đến việc tạo ra vàng, nên bỏ qua tầm quan trọng của phát hiện trên. Sau đó hai đất nước này bỏ quên công nghệ, dẫn đến Trung Đông rồi Châu Âu dần dần vượt lên.

Đến thế kỉ 17, người Châu Âu đã luyện được mẻ thép “hiện đại” đầu tiên. Đây là nền tảng cho công nghiệp và xây dựng. Đến nay công nghiệp luyện kim vẫn là nền móng cho công nghiệp nặng và Châu Âu vẫn bá chủ về mảng này. Bạn sẽ hỏi Việt Nam đang ở đâu? Việt Nam có nhà máy gang thép Thái Nguyên cơ mà? Nhà máy gang thép Thái Nguyên chắc chỉ luyện được thép (và kim loại) để làm xích đu cho trẻ em và mái tôn tránh mưa nắng. Còn thép làm ô tô, xe tăng, máy bay, tàu vũ trụ thì còn xa lắm.

Nhắc đến xây dựng, có lẽ cũng nên nhắc qua xi măng. Thế giới được xây bằng xi măng (chứ không phải bằng tình yêu đâu!!!). Xi măng giờ đã có loại tự hồi phục, tự hút ẩm… Chắc chỉ còn tự xây nữa là hoàn hảo. Nhật Bản tiên phong trong công nghệ này, cũng dễ hiểu vì vị trí địa lý của Nhật. Nhật cũng giữ vị trí cao (trong làng khoa học thế giới) về vật liệu, đặc biệt là vật liệu sinh học. Nếu như tiêu chuẩn 200 năm trước với cái thìa là không rỉ sét, không mùi thì bây giờ cái thìa cần phải biết tự làm sạch và “tốt cho sức khoẻ”. Rồi 200 năm nữa cái thìa sẽ biết tự bò vào mồm, thật cảm ơn nước Nhật.

Chúng ta đã nhắc đến những thứ cứng rắn như kim loại, thuỷ tinh, gốm… Giờ chuyển sang một thứ mềm mại hơn, đó là cao su và nhựa. Nước Mỹ thời hoàng kim thế kỉ 20 chỉ bị vài phát tát đáng kể, một phát là ở Việt Nam, tương đối đau. Một phát khác là việc một tàu con thoi nổ tung, tất cả vì một mảnh cao su. Một miếng gioăng cao su, để dễ liên tưởng mọi người có thể hình dung miếng đen đen ở chân cửa ô tô, đệm giữa cánh cửa và bản lề. Một miếng cao su be bé bị tính sai làm nước Mỹ mất trăm tỉ đô. Có thể do cao su quá thông dụng và phổ biến nên không được kiểm tra kĩ như những vật liệu khác?

Nếu chúng ta tự hỏi thời đại này là thời đại gì thì có thể coi đây là thời đại của nhựa tổng hợp (silicon). Những mạch điện tử được làm chủ yếu từ nhựa tổng hợp và dần hình thành một thế giới số, một thế giới phẳng như ngày nay. Sức mạnh tính toán dần trở thành quyền lực (Facebook, Google…) và sức mạnh đó dựa trên nền tảng ứng dụng của các loại nhựa này. Ngày nay sức mạnh tính toán của một cái điện thoại tầm trung còn lớn hơn con tàu Apollo lên mặt trăng ngày xưa. Bằng cách nhỏ hoá linh kiện bên trong (tới micro hay nano mét), khả năng của thiết bị sẽ tăng tương ứng. Cũng giống như ngày xưa một quốc gia với vũ khí bằng thép sẽ có ưu thế hơn quốc gia với vũ khi bằng sắt, ngày nay một quốc gia có sức mạnh số sẽ vượt trội hơn những quốc gia không có. Bom nguyên tử có thể là hình ảnh ẩn dụ hay, nhưng sức mạnh của Mỹ hiện nay nằm ở Google, Facebook… và một hệ thống tài chính hùng mạnh.

Nếu như ngày xưa trộn gỗ vào sắt, ngày nay chúng ta cũng cố gắng “trộn” và “sắp xếp lại” các nguyên tử để tạo ra vật chất mới, nhằm đưa con người thêm một bước trên hành trình văn minh. Hi vọng chúng ta sớm tạo ra cái gì đó hay ho, như đũa thần hay áo khoác tàng hình chẳng hạn.