Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển ngày 6/10 vừa qua tuyên bố, đã quyết định trao giải Nobel Vật lý năm 2009 về nghiên cứu ứng dụng cho các nhà khoa học Charles K. Kao, Willard S. Boyle và George E. Smith. Giải  Nobel Vật lý những năm trước trao về khoa học cơ bản.

Khác với hầu hết các giải Nobel trước, các nhà khoa học được trao tặng giải là các “nhà khoa học hàn lâm”, các giáo sư đại học thì những “Nobel gia” lần này là những người làm việc trong lĩnh vực công nghiệp, nên phát minh của họ khiến người ta thấy được tác dụng trực tiếp của khoa học trong đời sống hàng ngày. 

Từ trái qua: George E. Smith, Kao và Willard S. Boyle - các chủ nhân của Nobel Vật lý 2009

Họ đã góp phần phát triển công nghệ cáp quang học và phát minh ra “con mắt” trong chiếc máy ảnh số - công nghệ chụp ảnh không cần phim và dịch vụ internet tốc độ cao, cách mạng hóa ngành viễn thông và các ngành khác nữa, tác động mạnh mẽ và làm thay đổi cách sống, cách làm việc, học tập và giải trí của chúng ta. 

Đành rằng giải Nobel danh giá này là sự vinh dự tột cùng tôn vinh công lao của nhà khoa học đối với nhân loại, nhưng số tiền của giải được chia sẻ theo tầm quan trọng của sự đóng góp. 

Một nửa số 1,4 triệu đôla được trao cho Charles K. Kao, 75 tuổi, về phát minh ra cách truyền những tín hiệu ánh sáng trên đường dài qua sợi thủy tinh nhỏ như một sợi tóc. Phát minh ấy đưa đến mạng lưới viễn thông mang theo âm thanh, hình ảnh và những dữ liệu internet tốc dộ cao ra toàn thế giới trong khoảnh khắc, chỉ một phần nhỏ của giây. 

Nửa số tiền còn lại sẽ được trao cho Willard S. Boyle, 85 tuổi và George E. Smith, 79 tuổi, những người mở cánh cửa vào chiếc máy ảnh kỹ thuật số bằng phát minh ra chiếc cảm biến biến ánh sáng thành tín hiệu điện. 

Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Thụy Điển gọi ba nhà khoa học Mỹ này là “những bậc thầy của ánh sáng", mà công lao của họ “đã giúp đặt nền móng cho các “xã hội mạng” trên toàn thế giới ngày nay. 

Sợi quang

Nhà khoa học Rijharrd Epworth, đồng nghiệp của K. Kao từ những năm 1960 trong Phòng thí nghiệm viễn thông tiêu chuẩn (Standarrd Telecommunication Laborratories) tại Harlow, Vương quốc Anh giải thích một cách ngắn gọn tầm quan trọng của phát minh: “Chiếc bánh xe đã làm được những gì trong ngành giao thông thì sợi quang cũng làm được những điều tương tự đối với ngành viễn thông”. 

Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển cho hay nếu đem tổng số sợi thủy tinh hiện dùng mang những cuộc gọi điện thoại và những số liệu quấn quanh Trái đất thì nó sẽ quấn được đến 25.000 lần quả địa cầu. 

Sợi quang đã “làm cách mạng mọi thứ... Đó là một trong những công nghệ mà vừa xuất hiện, nó đã nuốt chửng tất cả như một ngọn lửa hoang dã”, giáo sư Farber, chuyên gia về khoa học máy tính và chính sách công Trường ĐH Carnegie Mellon đánh giá. 

Năm 1966, K. Kao kết luận rằng cần phải dùng sợi thủy tinh có độ tinh khiết rất cao mới chuyên chở được ánh sáng đi những khoảng cách dài. Ông đề xuất chế tạo sợi này từ những hợp chất của oxit silic nóng chảy. Một vật liệu như vậy khó hoạt động và các nhà nghiên cứu Mỹ đã thành công trong việc kéo nó thành những sợi mỏng manh. 

Biết tin mình được giải, Kao cho biết ông không hề chờ đợi Nobel mặc dù biết bao kỹ thuật tiên tiến đã ra đời từ nghiên cứu của ông. Là người gốc Thượng Hải, nhưng lớn lên, học và làm việc tại Anh, sau sang Mỹ nên Kao có hai quốc tịch là Mỹ và Anh. 

Một trong những ứng dụng phổ biến của sợi quang là gửi đi những tấm ảnh chụp bằng kỹ thuật số. Điều này muốn thực hiện được lại phải nhờ vào phát minh năm 1969 của Boyle và Smith, trước đây làm việc tại Phòng thí nghiệm của Tập đoàn Bưu chính viễn thông Bell (Bell Laboratiries) tại Murray Hill, New Jersey, Mỹ. Hai người đã hợp tác và phát minh ra chiếc cảm biến gọi là “máy tích điện kép” (charged-couples device, viết tắt là CCD), dùng như trái tim của hầu hết máy ảnh kỹ thuật số, biến ánh sáng thành những tín hiệu điện. CCD bắt những tín hiệu này và từ đó tạo ra hình ảnh do các điểm màu (pixel) nằm cạnh nhau, hiện ra trên màn hình. 

Công nghệ CCD còn được dùng trong một số máy móc để các bác sĩ “nhìn” vào bên trong cơ thể các bệnh nhân khi chẩn đoán bệnh. 

Và CCD “đã gây ra một cuộc cách mạng giống như chiếc kính viễn vọng đã tạo ra trong ngành thiên văn học”, như nhận định của người phát ngôn của Đài Thiên văn Hải quân Mỹ Geoff Chester: “Nó cho phép chúng ta nhìn sâu hơn vào vũ trụ với độ nét rất cao không gì sánh nổi”. Ông còn bổ sung: “Nếu không có CCD thì cũng chẳng có kính thiên văn vũ trụ Hubble và hiểu biết của chúng ta về vũ trụ chỉ quẩn quanh gần Trái đất”. 

Boyle, ông già tuổi đã 85, còn thêm cả quốc tịch Canada hồi tưởng lại những ngày mình cùng làm việc với Smith: “Lúc này, tôi cứ đi lang thang quan sát. Hóa ra ai cũng có trong tay chiếc máy ảnh số nhỏ bé của chúng tôi, nơi nào cũng vậy”. 

Chiếc cảm biến tên gọi “máy tích điện kép”

Nhưng ông cũng nói rằng thành công lớn nhất của ông với ông bạn già là truyền những hình ảnh của sao Hỏa về Trái đất, thấy rõ ràng những bãi sa mạc màu đỏ, do chiếc máy quay phim kỹ thuật số quét trong không gian. 

Còn ông Smith và bà vợ là Janet Murphy vẫn đang ngon giấc tại thị trấn Waretown, bang Jerrsey khi chuông điện thoại rung lên vào hồi 5 giờ 43 phút sáng. Ông không ra khỏi giường được để nghe điện thoại ngay và cú điện thoại ấy chuyển vào mail âm thanh. 

Bà Murphy kể lại: “Một lời báo tin, nặng cách phát âm Thụy Điển, vậy là chúng tôi đủ hiểu chuyện gì xảy ra rồi…”. 

Ông già Smith chạy vội mở địa chỉ mạng của Ủy ban Nobel và nhìn ngay thấy lời công bố. Điện thoại lại rung lên một lần nữa, thông báo ngắn gọn tin vui đến với họ. 

Ông Smith nói: “Chuyện như thế ai mà chẳng ngạc nhiên” và thêm: “Mọi người đều thích chụp ảnh. Nhìn vào tấm ảnh chụp trên điện thoại di động và cái webcam gắn trên chiếc máy tính của bạn đi. Người ta sử dụng công nghệ này đấy”. 

Willard S. Boyle trong một tấm ảnh tư liệu

Nếu tính từ ngày phát minh ra sợi quang (1966) đến ngày nhận giải, Kao mất 43 năm. Còn với Boyle và Smith thì hơi ngắn hơn: tròn 40 năm. 

Thật là thời gian quá dài để kiểm tra hiệu quả những phát minh. Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia quá thận trọng. 

Ngày thứ Hai đầu tuần, ba người Mỹ chia nhau giải Nobel Sinh lý học và Y học. Ngày thứ Ba, lại ba người Mỹ nữa. Hèn nào, chẳng có người bực bội thốt ra: “Gọi giải Nobel là giải Mỹ cho rồi!”.

• Tuấn Hà (Theo www.centerrdaily.com)