Bầu trời đêm ngày nay tỏa sáng gấp 6.000 lần so với 150 năm trước. Ánh sáng nhân tạo đã thay đổi cách thức con người làm việc và ngủ, giúp tạo ra mạng lưới truyền thông toàn cầu và có thể sẽ sớm kích hoạt những phát minh đột phá về năng lượng. Bóng đèn liên quan tới ý niệm phổ thông về sáng tạo tới mức được coi là một ẩn dụ cho ý tưởng mới: khoảnh khắc “bật đèn”, cũng như cụm từ “Eureka” của Archimedes, được sử dụng phổ biến để tán dương một phát kiến thiên tài và bất ngờ.

Suốt gần 2.000 năm, đến tận buổi bình minh của thời đại công nghiệp, nến vẫn là giải pháp chủ yếu để thắp sáng trong nhà. Nến làm từ sáp ong có chất lượng tốt song lại quá đắt cho những ai không thuộc tầng lớp tăng lữ hay quý tộc. Dân thường phải dùng nến mỡ động vật để tạo ra ánh lửa lập lòe kèm mùi hôi và khói dày đặc.

Đêm tối nặng nề đến mức các nhà khoa học hiện đại tin rằng cách ngủ của con người vào thời đại trước khi việc chiếu sáng ban đêm trở nên phổ biến khác xa hiện nay. Con người thời xưa từng chia đêm dài thành hai giai đoạn ngủ tách biệt. Khi đêm xuống, họ sẽ chìm vào giấc ngủ “đầu tiên” và bốn tiếng sau, họ thức dậy để ăn nhẹ, thư giãn, “xếp hình”, hoặc trò chuyện quanh đống lửa trước khi ngủ giấc ngủ thứ hai cũng dài bốn tiếng. Sự chiếu sáng của thế kỷ 19 đã phá vỡ nhịp điệu hai giấc ngủ cổ xưa này bởi nó tạo ra hàng loạt hoạt động sau khi Mặt trời lặn: tất cả mọi thứ từ nhà hát, nhà hàng, nhà máy. Giống như mọi sự thích nghi, lợi ích luôn đi kèm một sự đánh đổi: chứng mất ngủ quấy rầy hàng triệu người trên thế giới thực tế không phải do rối loạn mà chính nhịp điệu giấc ngủ tự nhiên của cơ thể đang chống đối lại những quy tắc của thế kỷ 19. Những khoảnh khắc tỉnh táo lúc ba giờ sáng là một kiểu xáo trộn nhịp sinh học sau chuyến bay dài (jet lag) do ánh sáng nhân tạo.

Nhưng bước tiến lớn đầu tiên của thế kỷ ánh sáng lại đến từ một nguồn có vẻ khôi hài với chúng ta ngày nay: hộp sọ của một động vật biển hữu nhũ nặng 50 tấn.

Vào khoảng năm 1712, khi dân địa phương ở bờ biển Nantucket lần đầu tiên mổ nội tạng của con quái vật khổng lồ, con cá nhà táng, họ cũng phát hiện một thứ hết sức kỳ lạ: trong chiếc đầu khổng lồ của nó, họ tìm thấy một cái hốc nằm phía trên não, chứa đầy một thứ chất nhờn màu trắng. Vì trông nó giống tinh dịch (sperm), dầu cá nhà táng được gọi là “spermaceti”.  Cư dân New England đã nhanh chóng phát hiện ra một công dụng khác của dầu cá nhà táng: nến làm từ chất lỏng này cho thứ ánh sáng màu trắng, mạnh hơn nhiều so với nến mỡ và không tạo khói khó chịu. Tới nửa sau của thế kỷ 18, nến từ dầu cá nhà táng đã trở thành ánh sáng nhân tạo tốt nhất tại Mỹ và châu Âu.

Ánh sáng nhân tạo từ nến dầu cá đã thổi bùng ngành công nghiệp săn cá nhà táng. Khoảng 300.000 con cá nhà táng đã bị săn bắt và giết hại trong vòng chỉ hơn một thế kỷ. Toàn bộ loài này suýt nữa đã biến mất hoàn toàn nếu con người không tìm ra một nguồn dầu mới trên đất liền để tạo ra ánh sáng nhân tạo, đèn dầu hỏa hoặc đèn khí ga. 

NĂNG LƯỢNG HÓA THẠCH SẼ TRỞ THÀNH TRUNG TÂM của mọi khía cạnh đời sống ở thế kỷ 20, song các công dụng thương mại đầu tiên đều xoay quanh ánh sáng. Những ngọn đèn mới này sáng gấp 20 lần bất kỳ ngọn nến nào trước đây và chính thứ ánh sáng vượt trội ấy đã tạo nên một bước ngoặt mới: sự ra đời của báo chí ở nửa sau thế kỷ 19, vì khoảng thời gian buổi tối sau khi hết giờ làm càng lúc càng phù hợp cho việc đọc.

Ánh sáng nhân tạo vẫn cực kỳ tốn kém nếu so sánh với tiêu chuẩn hiện đại. Trong xã hội ngày nay, ánh sáng tương đối rẻ và phong phú song cách đây 150 năm thì việc đọc sách khi trời tối được coi là xa xỉ. Nhà sử học Đại học Yale, William D. Nordhaus đã công bố một nghiên cứu về chi phí thực sự của ánh sáng nhân tạo qua hàng ngàn năm sáng chế. Năm 1800, với một giờ làm việc bạn có thể mua được 10 phút ánh sáng nhân tạo. Với đèn dầu hỏa của năm 1880, bạn sẽ mua được ba giờ đọc sách buổi tối. Ngày nay, khoản tiền lương một giờ có thể giúp bạn mua được 300 ngày ánh sáng nhân tạo.

Một điều phi thường nào đó rõ ràng đã xảy ra giữa thời đại của nến mỡ động vật hay đèn dầu hỏa và thế giới tuyệt vời rực rỡ ngày nay. Đó chính là bóng đèn điện. ĐIỀU KỲ LẠ về bóng đèn điện là nó đã trở thành từ đồng nghĩa với lý thuyết “thiên tài” trong phát minh, theo đó một nhà phát minh độc lập sẽ phát minh ra một thứ độc lập trong một khoảnh khắc của cảm hứng bất chợt. Thực tế ngược lại, bóng đèn là loại phát minh được ghép lại sau nhiều thập kỷ từ các mảnh rời rạc. Không có khoảnh khắc “bật đèn” nào trong câu chuyện về bóng đèn cả. Việc Edison phát minh ra bóng đèn cũng giống Steve Jobs phát minh ra máy nghe nhạc MP3: ông không phải người đầu tiên nhưng ông đã tạo ra một thứ chiếm lĩnh được thị trường. “Phát minh” bóng đèn điện của Edison đúng nghĩa là sự nhọc nhằn đổ lên các chi tiết hơn là một ý tưởng lớn độc lập. (Câu nói nổi tiếng về việc phát minh được tạo thành từ 1% cảm hứng và 99% nỗ lực lao động chắc chắn đúng với cuộc phiêu lưu về ánh sáng nhân tạo của ông.) Đóng góp riêng lẻ nổi bật nhất của Edison cho bóng đèn điện có lẽ là sợi dây tóc bằng tre được cacbon hóa.

Sáu năm sau khi Edison thắp sáng quận Pearl Street, một nhà hoạt động độc lập đã đẩy “phong thư ánh sáng” sang một hướng mới khi đi bộ trên những con phố chỉ cách xứ sở thần tiên được Edison chiếu sáng vài tòa nhà về phía bắc. Đội ngũ của Edison đã phát minh hệ thống đèn điện, còn bước đột phá tiếp theo về ánh sáng nhân tạo sẽ đến từ một nhà báo.

Chôn sâu gần trung tâm

kim tự tháp Giza là một hốc lát đá hoa cương được gọi là “Phòng của Nhà vua”. Căn phòng chứa duy nhất một vật: chiếc hộp hình chữ nhật.

Mùa thu năm 1861, một vị khách đã tới đây, đau đáu về một giả thuyết cũng kỳ dị không kém xoay quanh một chiếc hòm khác trong Cựu ước. Đó là Charles Piazzi Smyth, người 15 năm trước từng là một nhà thiên văn học của Hoàng gia Scotland, tuy vậy, ông đã làm nên lịch sử tại căn Phòng của Nhà vua. Smyth mang theo các công cụ cồng kềnh, dễ vỡ của kỹ thuật chụp ảnh bảng ướt (tối tân lúc bấy giờ) để ghi lại những phát hiện của mình. Song các tấm kính tráng collodion không thể chụp được hình ảnh rõ ràng trong Phòng của Nhà vua, kể cả khi được rọi đuốc. Các nhiếp ảnh gia đã mày mò với ánh sáng nhân tạo từ khi những hình chụp theo phép Đage lần đầu tiên được in ra vào thập niên 1830, song gần như tất cả mọi giải pháp tính tới lúc đó vẫn chưa đem lại kết quả thỏa mãn. 

Các thí nghiệm với ánh sáng nhân tạo thất bại cho thấy tại thời điểm Smyth khởi đầu ở Phòng của Nhà vua.

Piazzi Smyth nhận thấy trong Phòng của Nhà vua, ông cần thứ gì đó gần giống với ánh chớp hơn là đám cháy chậm. Vì thế – lần đầu tiên trong lịch sử – ông đã trộn magie với thuốc súng để tạo ra một vụ nổ nhỏ kiểm soát được, nhằm thắp sáng các bức tường Phòng của Nhà vua trong một phần của giây, cho phép ghi lại các bí mật trên đĩa thủy tinh. Ngày nay, du khách đi qua Kim tự tháp Giza sẽ gặp các biển cấm sử dụng đèn flash để chụp ảnh bên trong. Chúng không hề đề cập rằng Kim tự tháp Giza là nơi phát minh ra phương pháp chụp ảnh flash. Sau đó, hai nhà khoa học người Đức, Adolf Miethe và Johannes Gaedicke trộn bột magie mịn và kali clorat, tạo nên một loại hỗn hợp ổn định hơn, cho phép chụp ảnh màn trập tốc độ cao tại các môi trường ánh sáng yếu. 

Ý tưởng về chụp ảnh với đèn flash đã khởi động chuỗi liên tưởng trong tâm trí một độc giả – phóng viên đồng thời là nhiếp ảnh gia nghiệp dư Jacob Riis, khi anh tình cờ đọc được bài báo đăng tin vắn về phát minh của Miethe và Gaedicke vào bữa điểm tâm sáng vào tháng 10 năm 1887. Là người đã làm rất nhiều việc để phô bày sự bẩn thỉu của đời sống ở các khu ổ chuột. Thế nhưng cho đến tận bữa sáng hôm đó, các nỗ lực của Riis nhằm soi rọi điều kiện sống kinh hoàng của các khu ổ chuột Manhattan vẫn chưa lay động được công chúng. Những hình vẽ minh họa sinh động của anh vẫn không đủ thật để khiến họ tin.

Thế rồi, trong vòng hai tuần kể từ phát hiện trong bữa sáng đó, Riis thành lập một đội nhiếp ảnh nghiệp dư (và một vài viên cảnh sát tò mò) đi vào lòng thành phố tăm tối. Cuối cùng, những hình ảnh xuất hiện từ các cuộc thám hiểm thành phố đã thay đổi lịch sử. Nhờ kỹ thuật in bán sắc tân kỳ, Riis đã xuất bản cuốn sách ảnh bán chạy nhất, How The Other Half Lives (Nửa còn lại sống thế nào) và đi khắp nước Mỹ để thuyết giảng với sự đồng hành của các bức ảnh chụp có đèn kỳ diệu về khu ổ chuột Five Points và sự nghèo khổ vốn có ở đây. Chỉ sau một thập niên xuất bản, những hình ảnh của Riis đã giúp ích trong việc ban hành Đạo luật Nhà cho thuê New York, một trong những cuộc cải cách lớn đầu tiên của Thời đại Tiến bộ, giúp loại bỏ phần lớn những điều kiện sống kinh hãi mà Riis từng ghi lại. Một lần nữa, chúng ta lại thấy được những bước tiến kỳ lạ của cánh chim ruồi trong lịch sử xã hội: những phát minh mới đã mang lại kết quả mà người tạo ra chúng không thể mơ tới.

Đầu thập niên 1920, ánh đèn neon lần đầu tiên tìm đến với Tom Young, một người Anh nhập cư sống ở Utah, người đã mở một doanh nghiệp nhỏ thiết kế bảng hiệu viết tay. Young nhận thấy neon không chỉ tạo ra ánh sáng màu; với những ống thủy tinh chứa khí này, bảng hiệu neon có thể làm nổi bật ký tự dễ dàng. Ông lập ra công ty mới, Công ty Bảng hiệu điện Young, tức YESCO. Không lâu sau, chính ông đã dựng bảng hiệu cho The Boulders, một khách sạn kết hợp sòng bài mới toanh, khai trương ở thành phố Las Veagas tối tăm của bang Nevada.

Những ý tưởng lọt ra khỏi địa hạt khoa học

Hòa mình vào dòng chảy thương mại, nơi chúng trôi dạt vào các lĩnh vực khó đoán định hơn của nghệ thuật và triết học. Song đôi khi chúng vận động ngược dòng: từ suy đoán mỹ học xâm nhập vào khoa học thuần túy. Năm 1898, H. G. Wells xuất bản cuốn tiểu thuyết tiên phong có tựa đề The War Of The Worlds (Chiến tranh giữa các thế giới). Ông đã góp phần sáng tạo ra dòng sách khoa học viễn tưởng sau này sẽ đóng vai trò chủ đạo trong trí não quần chúng suốt thế kỷ kế tiếp. Cuốn sách này đã đưa một thuật ngữ cụ thể vào quy tắc khoa học viễn tưởng còn non trẻ: “tia nhiệt”, được đám xâm lược đến từ Hỏa tinh sử dụng để hủy diệt toàn bộ các thành phố. Tia nhiệt là một trong các sản phẩm của trí tưởng tượng mà nhiều người tin có thật. Từ Flash Gordon tới Star Trek và Star Wars, vũ khí sử dụng chùm sáng gần như trở thành bắt buộc trong bất kỳ nền văn minh tương lai tân tiến nào. Nhưng chùm tia laser thậm chí còn chưa tồn tại cho đến tận cuối thập niên 1950. Đây không phải lần đầu tiên các nhà văn khoa học viễn tưởng đi trước giới khoa học.

Cũng như bóng đèn, tia laser không phải là một phát minh riêng lẻ; trái lại, đúng như nhà sử học công nghệ Jon Gertner đã viết, “nó là kết quả tất yếu của cơn bão phát minh trong thập niên 1960”. Tuy nhiên laser khác bóng đèn ở chỗ, mối quan tâm ban đầu về nó không được thúc đẩy bởi hình dung rõ rệt về sản phẩm tiêu dùng. Các nhà nghiên cứu biết rõ tín hiệu tập trung của tia laser truyền dữ liệu hiệu quả hơn so với dây điện, nhưng cách chính xác để đưa băng thông ấy vào sử dụng thì ít rõ ràng hơn. Ứng dụng thực sự đầu tiên của tia laser đã xuất hiện tại quầy thanh toán giữa thập niên 1970 cùng máy quét mã vạch. Công nghệ này phổ biến chậm: cuối năm 1978, chỉ 1% cửa hàng có máy đọc mã vạch. Nhưng ngày nay, hầu hết mọi thứ bạn mua đều đề mã vạch.

Người hâm mộ khoa học viễn tưởng

hẳn sẽ thất vọng khi thấy tia laser phi thường được đem ra quét mã vạch mấy phong kẹo cao su. Nhưng người hâm mộ sẽ được an ủi khi nghĩ về Cơ sở nghiên cứu Kích nổ Quốc gia (NIF) ở Phòng thí nghiệm Lawrence Livermore, Bắc California, nơi các nhà khoa học đã xây dựng hệ thống laser năng lượng cao nhất và lớn nhất thế giới. Sâu trong NIF, một hành lang dài được trang trí bằng các ô vuông thoạt nhìn trông giống hệt một chuỗi các bức tranh, mỗi bức hiển thị tám ô vuông lớn màu đỏ có kích thước bằng một chiếc đĩa ăn. Tổng cộng có 192 ô, mỗi ô đại diện cho một trong những tia laser đang đồng thời bắn vào một hạt hyđrô nhỏ trong phòng đánh lửa. Chúng ta quen nghĩ về laser như một điểm của ánh sáng tập trung, nhưng tại NIF, các tia laser lại giống đạn đại bác, gần 200 tia hợp lại để tạo ra một chùm năng lượng hẳn sẽ khiến H. G. Wells tự hào: Tại NIF, họ gọi sự kiện này là những “cú bắn”. Mỗi cú bắn cần sự phối hợp tỉ mỉ của hơn 60.000 điều khiển. Mỗi tia laser sẽ đi xa tầm 1,5 km, được các ống thủy tinh và gương dẫn đường, tích tụ năng lượng cho tới khi đạt 1,8 triệu J và công suất 500.000 tỷ W, tất cả hội tụ trong một nguồn có kích thước bằng hạt tiêu. Khi tất cả năng lượng của NIF đập vào những mục tiêu có kích thước tính bằng milimét, những điều kiện chưa có tiền lệ sẽ được tạo ra trong vật chất mục tiêu – nhiệt độ hơn 100 triệu độ, mật độ gấp 100 lần mật độ của chì và áp suất gấp hơn 100 tỷ lần áp suất không khí trên Trái đất. Điều kiện này tương tự với bên trong các ngôi sao, lõi các hành tinh khổng lồ và vũ khí hạt nhân – cho phép NIF tạo ra một ngôi sao thu nhỏ trên Trái đất, kết hợp các nguyên tử hyđrô lại với nhau và giải phóng một năng lượng kinh hoàng. Chỉ một khoảnh khắc khi các tia laser nén hyđrô, hạt nhiên liệu này là nơi nóng nhất trong Hệ Mặt trời, thậm chí còn nóng hơn cả lõi Mặt trời.

Quá trình 192 tia laser hội tụ ở hạt hyđrô là một lời nhắc nhở rằng con người đã tiến rất xa trong một khoảng thời gian ngắn ngủi. Chỉ 200 năm trước, hình thức tiên tiến nhất của ánh sáng nhân tạo là xẻ cá nhà táng trên boong tàu giữa đại dương. Ngày nay, chúng ta sử dụng ánh sáng để tạo ra mặt trời nhân tạo, dù chỉ trong vòng một phần lẻ của giây. Bằng cách này hay cách khác, loài người vẫn đang theo đuổi một thứ ánh sáng mới.

(Tác giả: Sơn Nguyễn)