Từ con số không trở thành anh hùng- Những ý tưởng không tưởng làm chuyển biến thế giới

khoa học mới lạ hóa ra là sai lầm. Nhưng trong vài trường hợp lại xảy ra điều ngược lại. Khi lần đầu tiên được đề xuất, chúng hóa ra không những đúng mà còn làm chuyển biến thế giới. Trong một thời đại khi mà sự tài trợ cho nghiên cứu không dễ gì kiếm được, 10 ý tưởng này đóng vai trò một sự nhắc nhở kịp lúc về giá trị của khoa học thuần túy không chỉ theo nghĩa làm thỏa mãn trí tò mò của chúng ta, mà cuối cùng còn vì những ứng dụng thực tiễn vô tận của nó. 2 Công dụng của điện là gì? Michael Faraday đã chế tạo một động cơ điện vào năm 1821 và một máy phát điện sơ bộ sau đó một thập kỉ - nhưng phải nửa thế kỉ trôi qua thì điện năng mới bắt đầu cất cánh. Trong số nhiều câu chuyện về nhưng khám phá không tưởng có thể làm chuyển biến thế giới, đây là trường hợp nổi tiếng nhất và vẫn được nói đến nhiều nhất. Sự thật là gì, hay đơn thuần chỉ là câu chuyện tinh thần thôi, vẫn là một câu hỏi bỏ ngỏ. Sẽ không có các ổ đĩa cứng nếu không có điện từ học. (Ảnh: Steve Gschmeissner/SPL) Năm 1821, trong khi đang làm việc tại Viện Hoàng gia ở London, Michael Faraday đã theo đuổi công trình của người Đan Mạch Hans Christian Ørsted, người chú ý tới cái kim la bàn quay, suy luận ra rằng điện và từ là có liên quan với nhau. Faraday đã phát triển động cơ điện và sau đó, một thập kỉ sau, nhận thấy một nam châm đang chuyển động bên trong một cuộn dây dẫn cảm ứng ra một dòng điện. Năm 1845, ông đã thiết lập nên nền tảng của vật lí học hiện đại, lí thuyết trường điện từ. Như người ta thường kể lại, chính thủ tướng hay một vị chính khách quan trọng nào đó đã được Faraday trình diễn thí nghiệm cảm ứng đó. Khi được hỏi “Nó hay ra sao?”, Faraday trả lời: “Một đứa trẻ sơ sinh thì hay thế nào chứ?”. Hoặc có lẽ ông đã nói: “Không lâu thôi ngài sẽ có thể đánh thuế nó”. Phiên bản cũ của câu chuyện này phát sinh từ một lá thư gửi đi vào năm 1783 bởi người tiền nhiệm vĩ đại của Faraday trong lĩnh vực điện học, nhà triết học và chính khách người Mĩ Benjamin Franklin. Về nguồn gốc của lá thư thì chẳng một ai rõ cả. Cho dù thế nào đi nữa, thì bài học ở đây là có thể mất đến nửa thế kỉ cho một sự đầu tư trong lĩnh vực khoa học cơ bản đi đến đơm hoa kết trái. Sự sâu sắc của Faraday đã thể hiện trong những năm 1850 trong một nỗ lực thất bại nhằm xây dựng một ngọn hải đăng thắp sáng bằng điện, và một đường truyền điện báo cự li dài – cái đã dẫn tới đường cáp điện báo Đại Tây Dương. Nhưng mãi cho đến thập niên 1880 thì điện năng mới bắt đầu được sử dụng rộng rãi. Frank James, giáo sư lịch sử khoa học tại Viện Hoàng gia, chỉ ra một bước ngoặc trong câu chuyện trên. Cho dù đúng hay không, nó đã bắt nguồn và đưa vào sử dụng vào những năm 1880, khi nhà sinh vật học lỗi lạc Thomas Huxley và nhà vật lí John Tyndall vận động chính phủ tài trợ cho khoa học. Và họ đã thành công. 3 Câu đố xác suất của Bayes Cái gì liên hệ vũ trụ học hiện đại với những trầm tư thế kỉ 18 trên bàn billiard? Câu trả lời nằm ở một định lí do nhà toán học nghiệp dư Thomas Bayes nghĩ ra. Một tu sĩ người Anh trầm tư bên những quả bóng trên bàn billard là nguồn gốc không xác thực cho lắm của một trong những kĩ thuật mạnh nhất trong khoa học hiện đại. Tại gốc rễ của nó là một câu hỏi đơn giản. Nhưng câu trả lời, gần 250 năm sau mới xuất hiện lần đầu tiên, vẫn gây tranh cãi mãi cho đến tận bây giờ. Cơ hội là bao nhiêu ? (Ảnh: SuperStock) Năm 1764, Hội Hoàng gia ở London cho công bố một bài báo của Thomas Bayes, một viên chức thuộc giáo hội và là nhà toán học nghiệp dư, xử lí một bài toán lắc léo trong lí thuyết xác suất. Cho đến khi ấy, các nhà toán học đã tập trung vào bài toán quen thuộc là chỉ ra điều gì được kì vọng từ, nói thí dụ, một con xúc xắc gieo xuống, khi người ta biết cơ hội nhìn thấy một mặt nhất định là 1 trên 6. Bayes quan tâm đến mặt ngược lại của vấn đề: làm thế nào chuyển các quan sát của một sự kiện thành một ước tính của cơ hội đó xuất hiện một lần nữa. Trong bài báo của ông, Bayes minh họa bài toán trên với một câu hỏi bí truyền về vị trí của các quả bóng billard lăn trên một cái bàn. Ông đi đến một công thức biến đổi các quan sát vị trí cuối cùng của chúng thành một ước tính của cơ hội các quả bóng tương lai đi theo chúng. Tất cả rất tầm thường – ngoại trừ vấn đề căn bản giống như vậy là nền tảng của khoa học: làm thế nào chúng ta biến các quan sát thành bằng chứng ủng hộ hay chống đối niềm tin của chúng ta? Nói cách khác, công trình của ông cho phép các quan sát được sử dụng để suy luận ra xác suất mà một giả thuyết có thể là đúng. Vì thế, Bayes đã lập nền tảng cho sự định lượng niềm tin. Nhưng có một trục trặc; bản thân Bayes đã nhận ra nó, và nó vẫn gây tranh cãi. Để suy luận ra công thức của ông, Bayes đã đưa ra các giả định về hành vi của các quả bóng, ngay cả trước khi thực hiện các quan sát. Ông tin những cái gọi là “tiền định” này là hợp lí, nhưng có thể xem những cái khác là không thể. Ông đã sai. Trong phần lớn thời gian của 200 năm qua, việc áp dụng phương pháp Bayes cho khoa học đã gây ra nhiều tranh cãi vì vấn đề các giả thuyết tiền định này. Trong những năm gần đây, các nhà khoa học ngày một dễ chịu hơn với ý tưởng các tiền định. Kết quả là phương pháp Bayes đang trở thành trung tâm cho sự tiến bộ khoa học 4 trong các lĩnh vực khác nhau từ vũ trụ học cho đến khoa học khí hậu. Thật không tệ cho một công thức mô tả hành vi của các quả bóng billard. 5 Đường một ray Một chiếc xe hơi chỉ có hai bánh xe trông thật quá kì quặc, nhưng bí ẩn của tác dụng cân bằng bất ngờ của nó là tâm điểm của các hệ thống chỉ dẫn ngày nay. Louis Brennan là một kĩ sư người Australia gốc Ireland đã nghĩ ra một dạng phương tiện vận tải hết sức không có khả năng triển khai: một chiếc xe kiểu con quay hồi chuyển có hai bánh xe nằm phía trước hai bánh xe kia, giống như một chiếc xe đạp vậy. Nó thật sự là một ý tưởng không sống nổi, nhưng nó đã soi sáng một thử nghiệm cho một cuộc cách mạng vận tải. Một tác dụng cân bằng mong manh. (Ảnh: Bảo tàng Đường sắt Quốc gia Hoa Kì/SSPL) Các con quay hồi chuyển khai thác nguyên lí là một vật đang quay có xu hướng bảo toàn mômen động lượng của nó: một khi bắt đầu quay tròn, thì bánh xe của con quay sẽ chống lại bất kì lực nào muốn làm thay đổi trục quay của nó. Brennan nhận ra rằng một con quay hồi chuyển có thể giữ đứng trên đường một ray và vào năm 1903 ông đã đăng kí bằng sáng chế cho ý tưởng đó. Ông đã chứng minh một nguyên mẫu đường một ray thu nhỏ tại một buổi dạ hội nghệ thuật của Hội Hoàng gia ở London vào năm 1907, và “đã đánh thức sự hứng khởi đến bất ngờ của thế giới”. Nhà văn danh tiếng H.G. Wells đã ám chỉ đến sự kiện trên trong quyển tiểu thuyết năm 1908 của ông, Không Chiến, và đã mô tả khán giả quan tâm như thế nào trước ý tưởng về một chiếc xe kiểu con quay hồi chuyển lao qua một vực thẳm trên một sợi dây cáp: “Hãy tưởng tượng nếu như con quay ngừng lại!” Brennan tiếp tục đi chứng minh một phiên bản trọn vẹn vào năm 1909 nhưng, như Wells đề xuất, nỗi khiếp sợ trước vấn đề an toàn đã cản trở sự thương mại hóa của nó. Tại điểm này, Elmer Sperry bước vào câu chuyện trên. Đã từng nghiên cứu công nghệ con quay hồi chuyển của riêng mình, ông đã mua bằng sáng chế của Brennan và tiến tới thành lập Công ti Con quay hồi chuyển Sperry ở Brooklyn, New York, để theo đuổi những ứng dụng hải dương học, trong đó có la bàn con quay hồi chuyển và bộ thăng bằng tàu thuyền. Ngày nay, các dụng cụ do Sperry và những người khác phát triển có mặt ở mọi nơi. La bàn con quay hồi chuyển sử dụng nguyên lí con quay hồi chuyển để giữ kim la bàn chỉ về hướng bắc, và con quay hồi chuyển còn có mặt trong bộ phận quan trọng nhất của thiết bị thăng bằng, dẫn hướng, và thiết bị lái trên tàu chiến, tàu chở dầu, tên lửa và nhiều thiết bị khác. Một số nhìn thấy một sự song song giữa những nỗi lo ngại không có cơ sở đã khiến cho kiểu xe thăng bằng nhờ con quay của Brennan trông như không tưởng và sự phản đối hiện 6 nay đối với một số công nghệ hiện đại. Đường một ray của Brennan hoạt động trên những nguyên lí xác thực nhưng người ta e ngại rằng sự trục trặc kĩ thuật có thể gây ra thảm họa. Sperry sử dụng những nguyên lí khoa học giống như vậy nhưng ông che giấu chúng trong công nghệ nên chúng không bị cảm nhận là rủi ro, theo lời của David Rooney thuộc Bảo tàng Khoa học ở London. “Nhiều người vẫn nghe nói tới các lo ngại kiểu ẩn dụ của Wells”, ông nói. “Điều gì sẽ xảy ra nếu như các nhà khoa học không đúng? Liệu có phải chúng ta đang lao đầu xuống vực không?” 7 Người học cách bay George Cayley đã biết cách chế tạo máy bay trước khi anh em nhà Wright cất cánh đến một thế kỉ. Giá như ông có động cơ đốt trong hoạt động thì tốt biết mấy. Trong các thế kỉ thứ 18 và 19, các nhà khoa học và công chúng đều tin rằng không những con người không thể nào bay với một chiếc cánh nhân tạo, mà đó còn là một ý tưởng điên rồ nếu như bạn đề cập tới. Tuy nhiên, điều này không làm nản chí nhà khoa học đáng kính người Anh George Cayley, mặc dù những người đương thời của ông – trong đó có con trai của ông – phải nhiều phen bối rối trước những nỗ lực của ông. Trí tưởng bay bổng (Ảnh: Shelia Terry/SPL) Năm 1799, Cayley chạm khắc một cái đĩa bạc với một mặt mang một thiết kế cho chiếc máy bay đầu tiên của thế giới và mặt kia minh họa mô tả sớm nhất được công bố của các lực khí động lực học tác dụng lên cánh cho phép máy bay bay được. Chuyên luận ba phần của ông mang tên Hàng không được công bố vào năm 1809 và 1810, và được chào đón với sự hoài nghi cao độ của những người đương thời. Nhưng Cayley không thèm chấp cái bọn họ nghĩ trong đầu, theo tác giả Richard Dyde của quyển Người phát minh ra sự bay. Ông đã hoàn tất một loạt thí nghiệm hậu thuẫn cho các lí thuyết của ông và “bị thuyết phục rằng mọi người đã sai hết rồi”. Cayley đã xây dựng những chiếc máy bay mô hình ngày một phức tạp hơn, đỉnh điểm là một tàu lượn kích cỡ trọn vẹn do người con trai George của ông lái vào năm 1853. Công trình tiên phong này sẽ truyền cảm hứng cho Orville và Wilbur Wright, những người thực hiện chuyến bay đầu tiên có người lái có điều khiển và nặng-hơn-không-khí vào 50 năm sau đó. Thành công của họ phụ thuộc nhiều vào sự phát minh gần đó về động cơ đốt trong – một dụng cụ mà Cayley, đã nhận ra tầm quan trọng mấu chốt của nó, đã mất nhiều năm thử phát triển nhưng không mang lại kết quả. 8 Người Mĩ đã bỏ lỡ cơ hội tầng ozone như thế nào Chương trình theo dõi ozone của Cục Nam Cực Anh quốc đã gây xôn xao dư luận khi cơ quan này để ý thấy một lỗ thủng hết sức lớn trên bầu trời. Ernest Rutherford từng nhận xét rằng tất cả các khoa học hoặc là thuộc về vật lí học, hoặc chỉ là thú sưu tập tem mà thôi. Trong khi các nhà vật lí là những người tìm kiếm sự thật, những người làm sáng tỏ các quy luật bao quát của tự nhiên, thì những người còn lại chỉ là những nhà sưu tập, họ đơn giản chỉ là phân chia vạn vật thành hạng loại. Nhưng câu chuyện lỗ thủng tầng ozone cho thấy việc sưu tập và phân loại có thể có sự tác động hết sức lớn. Lỗ thủng tầng ozone (Ảnh: NASA/SPL) Vào đầu thập niên 1980, khi giới nghiên cứu Anh đối mặt trước sự cắt giảm ngân sách của chính phủ, các chương trình theo dõi dài hạn chịu sự đe dọa trực tiếp. Trong số chúng là các phép đo ozone khí quyển tại trạm nghiên cứu Halley của nước Anh ở Nam Cực. Cục Nam Cực Anh quốc (BAS) đang tìm các giải pháp tiết kiệm, và việc theo dõi tầng ozone dường như chẳng là sự mất mát gì đáng kể. Sau đó, vào tháng 5 năm 1985, đã xuất hiện một quả tạc đạn: Joe Farman, Brian Gardiner và Jonathan Shanklin tường thuật sự mất mát lớn lượng ozone (Nature, vol 315, trang 207). Các nhà nghiên cứu BAS vẫn đang sử dụng một thiết bị 25 năm tuổi để ước tính bề dày của lớp ozone bằng cách đo bức xạ tử ngoại đâm xuyên qua khí quyển. Cho đến khi ấy chỉ mới có những bản báo cáo vặt vãnh có giá trị thấp, nhưng một xu hướng đã hiện rõ khi đội nghiên cứu vẽ đồ thị các trị trung bình của các phép đo tối thiểu. Sau đó, Farman đã nghiên cứu một số cơ chế hóa học của lỗ thủng đó. Trong khi những người Anh đang sử dụng thiết bị cũ kĩ của họ, thì vệ tinh Nimbus 7 của NASA cũng mang lại những bằng chứng rõ ràng của sự suy yếu tầng ozone. Nhưng vì ngập mình trong dòng lũ dữ liệu và không có sự chuẩn tinh thần từ trước, nên những người Mĩ vốn lo ngại thiết bị hoạt động không chuẩn, thoạt đầu đã bỏ sót vấn đề. Khám phá ngoài dự tính của Farman chứng tỏ cho mọi người thấy rõ làm thế nào hoạt động của con người có thể gây nguy hại cho bầu khí quyển – trong trường hợp này là với các hóa chất dùng trong tủ lạnh, máy điều hòa không khí và các dung môi. Các chính phủ đã đồng ý cùng hành động và ngày nay hàm lượng ozone theo dự báo sẽ hồi phục lại mức thập niên 1950 vào khoảng năm 2080 (Nature, vol 465, trang 34). Một kết cục không tệ cho một dự án kiểu chơi tem nhàm chán. 9 Người thêm chữ ‘i’ cho iPod Chúng đã gây phiền phức cho người khám phá ra chúng hồi thế kỉ thứ 16, nhưng những con số ảo đã mang lại cho chúng ta mọi thứ, từ cơ học lượng tử cho đến âm nhạc di động. Khi sinh viên học tới phần số ảo, một phản ứng chung là: cái quái gì thế? Vâng, khá nhiều thứ đã xảy ra khi nó xuất hiện, mặc dù mất đến hàng thế kỉ người ta mới khám phá ra nhiều như vậy. Bạn có thể hình dung ra căn bậc hai của một con số âm hay không? (Ảnh: Gusto Images/SPL) Một số ảo là căn bậc hai của một số âm. Những con số như vậy đã trở thành những công cụ thiết trong ngành chế tạo vi chip và trong các thuật toán nén kĩ thuật số: máy hát MP3 của bạn hoạt động trên nền số ảo. Thậm chí còn căn bản hơn nữa, số ảo là nền tảng của cơ học lượng tử, lí thuyết đã gây ra cuộc cách mạng điện tử học. Ít có công nghệ hiện đại nào có thể tồn tại mà không có số phức – những con số có cả phần thực và phần ảo. Vào thế kỉ thứ 16, khi nhà toán học người Italy Gerolomo Cardano đi đến ý tưởng về những con số ảo, thậm chí các số âm còn bị người ta nghi ngờ là không biết có ích hay không. Mặc dù gặp nhiều khó khăn, nhưng Cardano vẫn không lùi bước. Có lúc, Cardano thậm chí viết rằng chúng là “vô dụng”, nhưng rõ ràng ông nhận thấy chúng vừa gây bực dọc vừa làm say đắm lòng người. “Cardano đã viết ra một biểu thức chính thức cho các số phức, ông có thể cộng và nhân chúng, nhưng ông không thể mang lại cho chúng bất kì ý nghĩa thực tế hay ý nghĩa hình học nào”, theo lời Artur Ekert ở trường Đại học Oxford. Rafael Bombelli đã xây dựng lí thuyết trên nền tảng công trình của Cardano trong thập niên 1560, nhưng các số ảo không được xem xét nghiêm túc mãi cho đến khi các nhà toán học nhận ra mối liên hệ giữa chúng và các hằng số như pi và e. Vào thế kỉ thứ 18, Leonhard Euler đã chứng minh rằng e i × pi = - 1 (trong đó i là căn bậc hai của -1). Ngày nay, các số ảo là không thể thiếu được. Số ảo cũng có vai trò của chúng trong thuyết lượng tử nhằm giải thích khía cạnh kì lạ nhất của lí thuyết đó: các đối tượng lượng tử như nguyên tử và electron có thể tồn tại ở hai hoặc nhiều nơi cùng một lúc. Các nhà vật lí và triết học vẫn còn tranh cãi xem điều này có ý nghĩa gì, nhưng rõ ràng cơ sở toán học đó chỉ hoạt động được khi nó bao hàm một số phức gọi là “biên độ xác suất”. 10 Không có các số ảo, bạn sẽ không có câu trả lời phản ánh thực tại của thế giới vật chất. Và cũng sẽ chẳng có trong tay chiếc máy iPod. 11 Số phận bi thảm của nhà tiên phong di truyền học Ngày nay, chúng ta biết rằng tập tính di truyền có thể biến đổi đáng kể mà không có sự biến đổi ADN – nhưng một nhà khoa học xấu số đã phải tự vẫn vào năm 1926 để đưa kết luận đó vào lịch sử khoa học. Khi Paul Kammerer dùng súng tự sát trên một sườn đồi ở Áo vào năm 1926, có vẻ như số phận đã trù định ông chỉ được người ta nhớ tới là một kẻ lừa đảo trong khoa học, người đã bịa ra các kết quả của mình để chứng minh cho một lí thuyết gây tranh cãi. Thật ra, có lẽ ông đã có chút ý tưởng thoáng qua về biểu sinh học, những biến đổi có ảnh hưởng trong tập tính di truyền không liên quan gì đến các đột biến ADN. Ý tưởng đúng nằm trong tay kẻ lừa gạt? (Ảnh: Paul Hobson/FLPA) Kammerer đã không được biết tới với các thí nghiệm của ông về con cóc bà mụ, Alytes obstetricans (xem ảnh), một loài lưỡng cư bất thường bắt cặp và đẻ trứng trên đất khô. Bằng cách giữ các con cóc trong điều kiện khô, nóng bất thường, ông buộc chúng giao phối và để trứng trong nước. Chỉ một vài quả trứng nở con, nhưng con cái của những cuộc hôn nhân dưới nước này cũng gây giống trong nước. Kammerer kết luận đây là bằng chứng của sự di truyền Lamacrk – quan điểm (ngày nay được biết là không đúng) rằng các đặc điểm cần thiết trong quãng đời của một cá nhân có thể di truyền cho con cái của nó. Tháng 8 năm 1926, Kammereer bị chỉ trích là gian lận trên các trang báo Nature (Vol 118, trang 518). Sáu tuần sau đó, ông đã tự sát. Câu chuyện buồn phần lớn bị quên lãng cho đến năm 1971, khi Arthur Koestler cho xuất bản một tập sách khẳng định rằng các thí nghiệm của nhà sinh học trên có thể đã bị can thiệp bởi chính quyền phát xít. Kammerer là một người theo chủ nghĩa xã hội, ông dự tính xây dựng một học viện ở Liên Xô, khiến ông trở thành mục tiêu của phong trào quốc xã đang phát triển ở Vienna khi ấy. Rồi vào năm ngoái, nhà sinh học Alex Vargas thuộc trường Đại học Chile ở Santiago đã xem xét lại công trình của Kammerer. Theo Vargas, Kammerer không phải là kẻ gian lận, mà ông đã tình cờ phát hiện ra sự biểu sinh (Journal of Experimental Zoology B, vol 312, trang 667). “Kammerer có phương pháp tiếp cận đúng”, Vargas nói, ông hi vọng rằng các thí nghiệm con cóc một ngày nào đó sẽ được lặp lại. Ngày nay, chúng ta biết rằng các kiểu di truyền thuộc loại mà Kammerer khẳng định đã quan sát thấy có thể là do sự biểu sinh. Quá trình này là trọng tâm nghiên cứu của sinh học 12 phân tử, và vô số loại thuốc hoạt động trên nó đã được phát triển. Nó đã được khám phá bất kể đến Kammerer – nhưng có lẽ chúng ta sẽ không phải chờ đợi những loại thuốc đó lâu như vậy nếu như ông đã được lịch sử nhìn nhận nghiêm túc. 13 Những sinh vật bé nhỏ Khi một nhà buôn vải người Hà Lan thế kỉ thứ 17 nói với các trí tuệ lỗi lạc nhất xứ London rằng ông ta nhìn thấy các “sinh vật nhỏ bé” qua chiếc kính hiển vi tự tạo của mình, họ đã bán tín bán nghi. Vào đầu mùa thu năm 1674, Henry Oldenburg, thư kí của Hội Hoàng gia ở London, nhận được một lá thư đặc biệt. Người gửi là Antoni van Leeuwenhoek, một nhà buôn vải xứ Delft ở Hà Lan, trong thư nêu một kết luận nghe có vẻ không thể xảy ra được. Antoni van Leeuwenhoek (Ảnh: Jan Verkolje) Sử dụng một chiếc kính hiển vi do ông tự chế tạo, van Leeuwenhoek đã nhìn thấy những sinh vật nhỏ xíu, không thể nhìn thấy bằng mắt trần, sinh sống trong nước ao hồ. Một số trong những “động vật nhỏ bé” này thật sự quá nhỏ, như sau này ông ước tính, nếu lấy 30 triệu con như vậy sắp thành hàng thì vẫn nhỏ hơn một hạt cát. Các giới chức ở Hội Hoàng gia bán tín bán nghi. Ngay cả với những thiết bị mạnh nhất của mình, thì nhà hiển vi học danh tiếng người Anh Robert Hooke cũng chưa bao giờ quan sát thấy bất cứ thứ gì trông giống như những sinh vật bé nhỏ cả. Thật ra thì người Hà Lan trên đã phát triển các thấu kính ưu việt hơn nhiều so với các thấu kính của Hooke, và ông đã phát hiện ra các vi khuẩn và động vật nguyên sinh. Với việc chế tạo ra các thấu kính ngày một nhỏ hơn và cong hơn – sử dụng một kĩ thuật mà ông vẫn giữ kín – van Leeuwenhoek đã có thể phóng đại các vật lên tới 500 lần. Đồng thời với việc khám phá ra giới vi sinh vật, ông còn là người đầu tiên nhìn thấy các tế bào hồng cầu của máu. Năm 1677, van Leeuwenhoek gửi tiếp những quan sát động vật nhỏ bé khác nữa cho Hội Hoàng gia. Cuối cùng rồi Hooke đã cải tiến các kính hiển vi do ông chế tạo và ông đã có thể nhìn thấy những sinh vật bé nhỏ ấy. Ba năm sau, van Leeuwenhoek được kết nạp làm hội viên Hoàng gia. Nhưng mãi cho đến năm 1890, hơn 160 năm sau khi van Leeuwenhoek qua đời, thì vi khuẩn mới được người ta biết đến là có liên quan đến bệnh tật. “Đọc các lá thư của van Leeuwenhoek, bạn sẽ hình dung ra sự ấn tượng của những người bị hoa mắt trước những cái ông đang tìm ra”, theo lời Lesley Robertson, người phụ trách các phòng trưng bày tại khoa vi sinh vật học trường Đại học Delft. “Ông nghĩ rằng ông đã tìm ra một thế giới hoàn toàn mới – nhưng chắc chắn ông chưa bao giờ nhận ra mối liên quan [của chúng] với bệnh tật”. 14 Protein sát thủ Trước khi giành giải thưởng Nobel, Stanley Prusiner bị người ta nhạo báng vì đã đề xuất ra cái ông gọi là prion gây ra chứng bệnh não bọt biển. Khi bằng chứng cho thấy bệnh Creutzfeldt-Jakob rối loạn não kiểu “bọt biển” (CJD), bệnh kuru và scrapie không thể truyền bởi virus hay vi khuẩn, thì nhà thần kinh học Stanley Prusiner đã nêu ra một loại tác nhân lây nhiễm mới lạ: một protein xấu. Đó là một ý tưởng kì quặc đến mức Prusiner bị người ta nhạo báng. Ảnh: Eye of Science/SPL Prusiner lần đầu nghiên cứu những chứng bệnh này vào năm 1972, sau khi một trong các bệnh nhân của ông tại trường Đại học California, San Francisco, qua đời vì CJD. Một thập niên sau, trên tạp chí Science (số 216, trang 136), ông đề xuất rằng những chứng bệnh này gây ra bởi một “hạt lây nhiễm chứa protein”, hay prion. Ý tưởng đó dựa trên kết quả của các nhà nghiên cứu người Anh. Năm 1967, Tikvah Alper thuộc Đơn vị Xạ trị của Trung tâm Nghiên cứu Y khoa đã chứng minh rằng bất kể cái gì gây ra CJD đều vô hại trước liều lượng bức xạ tử ngoại phá hỏng bất kì chất liệu di truyền nào khác (Nature, số 214, trang 764). Không lâu sau đó, nhà toán học John Stanley Griffith thuộc trường Bedford College ở London đã nghĩ ra một giả thuyết duy-protein cho sự lây bệnh scrapie. Bài báo Nature năm 1967 của ông (số 215, trang 1043) phát biểu rằng không có lí do gì để lo sợ rằng ý tưởng đó “sẽ làm cho toàn bộ cấu trúc lí thuyết của sinh học phân tử đi đến sụp đổ”. Công trình này ít gây chú ý khi nó được công bố. Tuy nhiên, vào lúc Prusiner nhập cuộc, sự thờ ơ lãnh đạm đã chuyển sang mức chỉ trích. Tháng 12 năm 1986, một trang hồ sơ mỉa mai của Prusine xuất hiện trên tạp chí Discover, mang tiêu đề “Tên gọi của trò chơi là tiếng tăm: nhưng nó có phải là khoa học không?” Nhưng chỉ 11 năm sau đó, ông đã được trao giải thưởng Nobel. Vẫn có những câu hỏi chưa có lời đáp về mô hình prion, nhưng chẳng ai nghi ngờ rằng công trình nghiên cứu của Prusider sẽ mang lại kiến thức sâu sắc hơn về nguyên nhân gây ra chứng thần kinh phân liệt. 15 Tương lai kĩ thuật số có từ quá khứ lâu rồi Âm thanh kĩ thuật số được phát minh ra vào năm 1937 – hàng thập kỉ trước khi công nghệ sử dụng nó được phát triển. Tương lai kĩ thuật số có từ quá khứ lâu rồi (Ảnh: Steve Horrell/SPL) Mặc dù vào lúc ấy, ông đã không nhận ra nó, nhưng năm 1937, kĩ sư người Anh Alec Reeves đã thiết lập nền tảng cho các mạng viễn thông kĩ thuật số hiện đại. Van điều khiển (ống chân không) khi ấy đang ở trong thời kì hoàng kim của nó, các máy vi tính kĩ thuật số vẫn còn là tương lai nhiều năm phía trước, và transistor thì một thập niên nữa mới ra đời. Năm 1927, những cuộc gọi điện thoại thương mại xuyên đại dương đã có thể thực hiện bằng các máy điện thoại vô tuyến. Vào đầu những năm 1930, Reeves đã giúp phát triển các radio cao tần có thể mang tải vài cuộc gọi cùng lúc, nhưng những cuộc gọi này chồng chất với nhau, tạo ra một tín hiệu nhiễu khó hiểu. Khi ấy, Reeves nhận ra rằng việc biến đổi những biểu diễn dạng tương tự này của giọng nói thành một chuỗi xung kiểu như điện báo có thể tránh được sự chồng chất rắc rối đó. Ông đã thiết kế các mạch điện để đo cường độ của giọng nói của từng người 8000 lần trong một giây và gán cho cường độ tín hiệu đó là một trong 32 mức. Mỗi mức khi đó được biểu diễn bằng một chuỗi năm chữ số nhị phân. Miễn là máy thu có thể phân biệt chuỗi nhị phân 1 với chuỗi nhị phân 0, thì nó có thể biến đổi chuỗi xung trở lại thành giọng nói. Đó là trên lí thuyết. “Khi ấy, chẳng có công cụ nào có sẵn có thể biến nó thành sản phẩm kinh tế”, ông đã viết như vậy hơn 25 năm sau này. Công ti chủ quản của ông, ITT, đã đăng kí bằng sáng chế điều biến mã xung, nhưng chưa bao giờ kiếm được một xu nào trước khi bằng phát minh đó hết hiệu lực vào thập niên 1950. Reeves là người có tầm nhìn xa trông rộng, ông thường nói: “Những điều tôi nói sắp xảy ra thì thường là đúng, nhưng tôi chưa bao giờ nói đúng chính xác là khi nào cả”. Có lẽ ông nghĩ ông thật sự nhìn thấy tương lai. Ông đã nghiên cứu tâm linh học và tin rằng ông đang cảm nhận các tín hiệu ở dạng mã Morse gửi đến từ những thế giới khác. Các nhà điều hành ITT cuối cùng đã bố trí ông vào chức danh nghiên cứu mạo hiểm tại Phòng thí nghiệm Chuẩn Viễn thông ở Harlow, Essex. Trong vai trò đó, ông đã lập một nhóm để nghiên cứu công nghệ truyền thông bằng laser, và nhiệt tình ủng hộ c