TiaSang
Thứ 4, Ngày 17 tháng 7 năm 2019
Đổi mới sáng tạo

Ernest Lawrence - Thất bại đáng giá (kỳ 2)

18/04/2019 07:30 - Joshua Roebke

Lawrence, người tạo ra máy gia tốc cyclotron, cũng từng cố gắng đưa những máy vô tuyến truyền hình màu đầu tiên tới người tiêu dùng Mỹ. Câu chuyện về những nỗ lực của ông tiết lộ mối liên hệ giữa lịch sử vô tuyến truyền hình với vật lý học và quân đội.


Hình 1: Ernest Lawrence, Edwin McMillan, Luis Alvarez (từ trái qua phải) và một chiếc Chromatron hoàn thiện (nguồn: Thư viện Bancroft, Đại học California tại Berkeley).

Đổi mới và quy định

Trong mùa hè năm 1950, các kế hoạch của họ bị ảnh hưởng bởi cuộc chiến tranh Triều Tiên. Lawrence và các đồng nghiệp đang bận xây dựng hai cỗ máy gia tốc bằng tiền ngân sách, nhưng họ vẫn muốn cạnh tranh với các công ty vô tuyến truyền hình tư nhân, trong thời chiến. Chromatic ra một thông cáo báo chí đề nghị FCC lùi việc ra tiêu chuẩn vô tuyến truyền hình màu.

FCC không đồng ý. Mùa thu năm đó, hệ thống cơ của CBS được thiết lập làm chuẩn quốc gia. FCC đã bỏ qua báo cáo của Condon, trong đó ý tưởng của Lawrence được đề cao, và bỏ phiếu ngược lại quy định của chính họ về duy trì phát sóng đen trắng. Tuy nhiên, sau quyết định này, một phiên tòa liên bang ra lệnh hoãn sản xuất vô tuyến truyền hình màu để không bị phân tán tài nguyên cho cuộc chiến. RCA kiện để đòi một tiêu chuẩn tốt hơn. Họ đã phát triển một vô tuyến truyền hình với ba chùm tia đi qua các lỗ nhỏ trên một tấm kim loại gọi là màng bóng1, tạo ra hình ảnh sắc nét hơn. RCA khăng khăng rằng các nhà hành pháp đã ủng hộ một hệ thống cơ học không phù hợp với thời đại điện tử.

Cùng ngày FCC đưa ra tiêu chuẩn, Gaither cho Alvarez biết rằng “mẫu ti-vi gắn bơm2 mới nhất vừa mới được đưa đến Chromatic. Nếu nó chạy tốt, chúng ta có thể ra thông cáo báo chí tối nay hoặc ngày mai”. Lawrence lạc quan đến mức trước đó đã liên hệ với các nhà sản xuất để cấp phép cho nó. Nhưng nó thất bại, và Alvarez phải thiết kế một chiếc vô tuyến truyền hình cơ học để tuân theo tiêu chuẩn dường như không thể tránh khỏi.

Tuy nhiên, trong vòng một tuần, Lawrence nói với Hodgson về một ý tưởng mới, một lưới kim loại mà Alvarez và McMillan cho rằng rất hứa hẹn. Ông dự định thử nó trong ga-ra ở Diablo. Trong lúc cố gắng tập trung các chùm tia trong máy gia tốc thẳng, Alvarez đưa vào một lưới dây dẫn. Lawrence và kỹ thuật viên James Vale tạo ra một chiếc “lược” gồm các dây tích điện, nó tập trung và tăng tốc các electron theo cách tương tự. Màng bóng của RCA tập trung các chùm tia, nhưng nó cũng hấp thụ quá nhiều electron, khiến cho hình ảnh bị mờ. Hơn nữa, thiết bị của RCA có ba súng electron, trong khi cái của Lawrence chỉ có một.

Trong con mắt của các nhà vật lý học, thiết kế của Lawrence rất đẹp. Nhiều năm sau, McMillan xác nhận rằng các nguyên lý đằng sau nó chính là các nguyên lý của chiếc máy gia tốc của ông. Thế nhưng, McMillan chỉ xây dựng một máy synchrotron, còn Chromatic muốn làm ra hàng triệu chiếc ti-vi.

Phát minh của Lawrence – một dải dây vừa hoạt động như một thấu kính, vừa "thúc"3 các electron – gần như không thể được sản xuất hàng loạt. Nó phải được dệt bằng tay như vải mỏng, và các thông số kỹ thuật của nó vượt quá khả năng của mọi nhà sản xuất. Nhưng Balaban vẫn bịa với các cổ đông của Paramount: “Tôi có thể thông báo rằng Chromatic đã tạo ra được vô tuyến truyền hình màu thực sự. Chúng có vẻ cũng có giá trị cho các mục đích quân sự”.

Năm 1951, Tòa án Tối cao bảo lưu tiêu chuẩn cơ học của FCC, và truyền hình màu dự kiến sẽ được phát sóng vào tháng 6 năm đó. Nhưng CBS không làm được màn hình lớn hơn 12 inch, và hình ảnh của nó thì vẫn giật. Sẽ chẳng bán được cho ai, nên các lãnh đạo CBS tìm cách mua lại quyền sản xuất ti-vi của Lawrence. Thế nhưng Chromatic lại cùng với RCA thúc giục FCC thông qua một tiêu chuẩn điện tử.

Lawrence và các đồng nghiệp tiếp tục mày mò với chiếc ti-vi của mình. Sau nhiều tháng chỉ toàn thất bại và thủy tinh vỡ, họ in lụa phốt-pho lên một màn thủy tinh hữu cơ và gắn nó vào một khung kim loại. Một bơm hút chân không ồn ào chạy liên tục để hút hết không khí bên trong. Không nghe được gì ngoài tiếng ồn của cái bơm, và màn hình thì bằng nhựa, nhưng Lawrence và các đồng nghiệp đã có một sản phẩm mẫu chấp nhận được.



Hình 2:  Một tờ rơi quảng cáo máy Chromatron nhấn mạnh khoa học đằng sau chiếc ti-vi (nguồn: Lưu trữ Quốc gia tại San Francisco).


Ngày 19 tháng 9 năm 1951, Lawrence trình diễn máy vô tuyến truyền hình của mình cùng với tấm lưới dệt thủ công tại trụ sở chính của Paramount tại New York. Nhà báo William Laurence sôi nổi thuật lại trong tờ New York Times rằng chiếc ti-vi “tái hiện màu sắc một cách chân thực như đời thật, không có bất cứ sự mờ nhạt rõ ràng nào.” Lawrence thì chủ yếu quảng cáo ứng dụng của nó trong quốc phòng, như ông đã làm với các máy gia tốc của mình.

Trong vài tuần, Lawrence đã đăng ký bằng sáng chế cho một tấm lưới cải tiến, với những dây thép luồn qua các lỗ trên một khung đỡ. Vale dệt một sợi gốm vuông góc với các dây thép đó để giảm những rung động làm phân tán chùm tia. Chromatic mua một tòa nhà ở Oakland để làm phòng thí nghiệm phát triển ở Bờ Tây. Các xe tải chở thép và thủy tinh đi đến đó hằng ngày. Lawrence và các cộng sự cảm thấy áp lực từ sự đầu tư của Paramount. Don Gow, một trong các kỹ thuật viên của Lawrence, sau này cho biết Chromatic đã đánh giá thấp chi phí. Các nhân viên vốn quen làm việc trong một phòng thí nghiệm được nhà nước hỗ trợ, không quen vận hành một công ty.

Chromatic và các đối thủ còn có một vấn đề lớn hơn. Tháng 10 năm 1951, Cơ quan Sản xuất quốc gia4 lệnh cho các công ty một lần nữa ngừng sản xuất vô tuyến truyền hình màu, để các kỹ sư và các nguyên vật liệu hiếm không bị phân tán khỏi các ưu tiên quân sự. Các công ty được phép tiếp tục các hoạt động nghiên cứu và phát triển, với điều kiện không làm chậm các hợp đồng với nhà nước.

Lawrence không để những quy định đó ảnh hưởng tới công việc. Ông đã tạm ngừng làm máy Bevatron để hoàn thiện Mark I, mà chính nó cũng bị chậm và đội ngân sách, nhưng [việc phát triển] vô tuyến truyền hình do Lawrence thiết kế thì không hề giảm sút. Mùa thu năm đó, McMillan nhận giải Nobel Hóa học. Chromatic trở thành công ty đầu tiên ở Mỹ và thứ hai trên thế giới có hai thành viên được giải Nobel. Chromatic khai thác danh tiếng này, cùng với các mối quan hệ của Lawrence, để xúc tiến một tiêu chuẩn điện tử.

Năm 1952, tờ Wall Street Journal đưa tin “Chromatic mới tấn công mạnh mẽ vào lệnh cấm.” Trong các cuộc gặp, do Chromatic tạo điều kiện, giữa các nhà cầm quyền với các công ty vô tuyến truyền hình, CBS, RCA, và Chromatic tranh luận để hủy lệnh ngừng sản xuất. CBS thậm chí quyết định rằng hệ thống cơ học của họ là thiếu sót, và công ty tuyên bố sẽ ủng hộ việc thay thế tiêu chuẩn cơ học bằng một tiêu chuẩn điện tử.

Cùng mùa hè, Lawrence bán căn nhà ở Diablo và đưa công ty ra khỏi ga-ra. Từ Oakland, ông và các đồng nghiệp tiếp tục căng dây trên các lưới, lúc này sử dụng các nút vặn và ngựa đàn như của đàn ghi-ta. Paramount trình diễn chiếc ti-vi mới nhất của Lawrence với một màn hình 22 inch. Tờ Wall Street Journal viết vào ngày 23 tháng 12: “Nhược điểm có lẽ duy nhất là màu sắc có xu hướng quá ‘sâu’.” Lawrence đặt tên cho nó là Chromatron để gợi nhớ đến chiếc máy cyclotron yêu quý của ông (hình 1).

 

Chìm vào màu sắc

 

Tháng 1 năm 1953, Lawrence cùng gia đình đi vòng quanh thế giới và gặp gỡ các ngôi sao điện ảnh địa phương. Trong lúc ông vắng mặt, đại biểu Quốc hội Charles Wolverton (đảng Cộng hòa, bang New Jersey) xếp lịch các phiên điều trần để xác định tình trạng của vô tuyến truyền hình màu. Vị đại biểu đặt câu hỏi: “Khi nào thì ti-vi màu trở thành hiện thực trong các gia đình Mỹ?”

Lawrence gửi lời xin lỗi từ Địa Trung Hải, vì vậy Hodgson đọc một bài phát biểu. Chromatic hiện mỗi ngày sản xuất được vài chục chiếc ti-vi có thể hiển thị mọi chương trình được phát sóng. “Chúng tôi không nói về một tia sáng lóe lên trong mắt nhà khoa học, cũng không phải một bản thiết kế, hay chỉ một mô hình trong phòng thí nghiệm,” ông xác nhận. “Chúng tôi nói đến những chiếc ti-vi hoàn thiện, đã được trình diễn thành công.” Để chứng minh, tháng 6 năm đó, Chromatic đã phát hình buổi lễ đăng quang của Nữ hoàng Elizabeth II trước các bệnh nhân trẻ em trong một bệnh viện ở London.

FCC đồng ý xem xét lại tiêu chuẩn. RCA nộp một bản kiến nghị 700 trang về một hệ thống điện tử mà họ đã tiêu tốn 40 triệu USD để thiết kế. Paramount cũng có những lo toan tài chính của họ. Hãng vừa mới giới thiệu phim màn ảnh rộng và phim 3D, và họ vừa mới mua lại lô đất của hãng Warner Brothers trên đại lộ Sunset, Los Angeles, để đầu tư vào điện tử. Paramount muốn thu lại lợi nhuận.

Chromatic in một tờ rơi màu, trong đó có cả tiểu sử của các nhà vật lý của công ty, để bán ti-vi dựa vào danh tiếng của họ (hình 4). Tháng 11 năm đó, Crosley Radio and Television trở thành công ty đầu tiên sản xuất Chromatron. Mặc dù các nhà bán lẻ cầu xin FCC đừng tuyên bố một tiêu chuẩn mới trước kỳ nghỉ lễ [Giáng sinh và năm mới], ngày 18 tháng 12 năm 1953, hệ thống điện tử của RCA được duyệt. Kỷ nguyên vô tuyến truyền hình màu chính thức bắt đầu.

Ở Oakland, Lawrence và các đồng nghiệp vội vã chuẩn bị sẵn sàng cho chiếc ti-vi của họ. Họ nộp đăng ký bằng sáng chế cho các kiểu đan dây khác nhau và thuê một nhà máy sản xuất ở Emeryville gần đó. Mỗi thứ bảy, họ gặp nhau ở đó để xem xét tiến triển. Alvarez kể lại: “Quá trình tốn kém quá đáng này giống như một chi nhánh trong thành phố của Phòng thí nghiệm Bức xạ.” Mùa đông năm đó, Chromatic ký hợp đồng sản xuất đầu tiên, họ sẽ cung cấp các màn hình ra-đa màu xanh lục và da cam cho Hải quân Mỹ.

Phần lớn năm 1954, báo chí viết về cuộc cạnh tranh chiếm vị trí dẫn đầu về vô tuyến truyền hình giữa RCA, CBS, và Chromatic. Chromatic tuyên bố ti-vi của họ có màn hình lớn nhất và có giá bán lẻ là 500 USD. RCA hạ thấp giá xuống và tuyên bố các máy Chromatron phát ra bức xạ, vì vậy người tiêu dùng sợ vấn đề khoa học của chúng thay vì mua về.

Tuy vậy, Chromatic và các công ty sản xuất vẫn gặp khó khăn trong việc sản xuất lưới tăng tốc. Như Hodgson thừa nhận, “một trong hai mươi cái [ti-vi] đạt yêu cầu, số còn lại sẽ phát nổ.” Mặc dù thế, trước năm 1955, RCA chỉ làm ra 50 000 chiếc ti-vi màu, tức là một phần tư mục tiêu của công ty. Các máy của họ cũng cần được nối dây một cách thủ công, và các phốt-pho chỉ thẳng hàng với mỗi một màng bóng.

 

Cuộc tháo chạy

 

Năm 1954, khi Alvarez là phó chủ tịch của Chromatic, ông bảo các đồng nghiệp trẻ ở Phòng thí nghiệm Bức xạ làm một buồng bọt5 nhỏ chứa đầy hydrogen lỏng để ghi lại sự tán xạ của các hạt tích điện. Sau đó, ông đề xuất xây dựng một cái rộng gần hai mét. Ông muốn làm một cái máy dò lớn cho Bevatron thay vì sản xuất hàng loạt cái nhỏ cho những máy khác. Trong khi thiết kế buồng bọt, Alvarez nhận thấy nó sẽ thu được quá nhiều dữ liệu. Các nhà vật lý học sẽ phải quét hàng nghìn bức ảnh, hoặc phải tự động hóa quá trình tìm kiếm của mình. Lawrence giúp Alvarez xin được 1 triệu USD để phát triển phần cứng và phần mềm để nhận biết các hạt trên các màn hình. Cuộc cách mạng máy tính đã đến Berkeley trước khi nó nổ ra ở phía bên kia vịnh San Francisco.

Tháng 2 năm 1956, một câu chuyện trên trang nhất tờ Wall Street Journal gọi Chromatron là “trêu ngươi”. Trong khi đó, Lawrence vẫn lấp đầy cuốn sổ của mình với những ý tưởng. Ngày 4 tháng 3, ông viết trong sổ tay rằng màu sắc và độ sáng của mẫu mới nhất cực tốt, thậm chí tốt hơn ti-vi của RCA.

Tuy nhiên, Chromatic tan rã chỉ trong vòng vài tuần. Giám đốc nghiên cứu Craig Nunan đột nhiên nghỉ việc. Ông và ba kỹ sư khác được Varian Associates, một công ty do các nhà vật lý học ở đại học Stanford, lôi kéo. Varian cũng sản xuất bóng điện tử chân không cho vô tuyến truyền hình và máy gia tốc, đó là công ty đầu tiên trong Khu công nghiệp Stanford. Sau đó, chủ tịch Hodgson cũng tuyên bố rời công ty. Một năm sau, ông ký tấm ngân phiếu thành lập Fairchild Semiconductor, công ty này cũng chuyển đến Khu công nghiệp Stanford. Đó là công ty sản xuất các con chip silicon, nguồn gốc cái tên Thung lũng Silicon.

Lawrence tìm kiếm một thỏa thuận để cắt đứt mối liên hệ với Chromatic. Ngày 1 tháng 1 năm 1957, Litton Industries mua nhà máy sản xuất của Chromatic ở Oakland để sản xuất màn hình ra-đa. Alvarez viết cho một người bạn rằng Litton cũng mua cả các nhà vật lý học của công ty như một phần của gói hợp đồng. Alvarez từ chức ở Chromatic khi ông được bổ nhiệm vào ban giám đốc của Hewlett Packard, một công ty cũng vừa mới chuyển từ một ga-ra tới Khu công nghiệp Stanford.

Giữa tháng 1, Paramount rốt cục cũng mua nốt phần còn lại của Lawrence và Gaither với giá 160 000 USD. Phòng thí nghiệm của Chromatic trong tòa nhà Paramount trở thành trụ sở chính của một công ty con mới, Autometric, với nhiệm vụ phát triển “các phương pháp nhanh, tự động để xử lý các lượng lớn thông tin phức tạp và mâu thuẫn, và từ đó rút ra quyết định.” Điều mà Alvarez làm cho các nhà vật lý học, Autometric làm cho gián điệp.

Mùa hè năm 1958, Lawrence đang ở Geneva để thương lượng một hiệp ước cấm thử vũ khí hạt nhân thì đổ bệnh. Năm ngày sau khi Tổng thống Eisenhower tuyên bố hoãn thử vũ khí hạt nhân, Lawrence qua đời. Gaither đọc điếu văn. Một năm sau, ông đồng sáng lập Draper, Gaither, and Anderson, công ty đầu tư mạo hiểm đầu tiên ở Thung lũng Silicon.


Thành công ở nước ngoài

 

Năm 1961, Masaru Ibuka và Akio Morita, các nhà sáng lập và tổng giám đốc của tập đoàn Sony, chứng kiến một buổi trình diễn ti-vi của Lawrence tại một triển lãm thương mại ở New York. Ngày hôm sau, Morita thương lượng một giấy phép với Paramount. Khi đó, Nhật Bản là nước duy nhất trên thế giới, ngoài Mỹ, có phát sóng truyền hình màu, nhưng cả nước cũng chỉ có khoảng 1000 ti-vi RCA. Senri Miyaoka, một nhà vật lý học, sang New York để nhận chiếc Chromatron từ Autometric.

Sony trình làng chiếc vô tuyến truyền hình màu đầu tiên của mình tại Tokyo vào năm 1964. Họ khoe là đã cải tiến vượt bậc một công nghệ Mỹ, nhưng thực ra cũng gặp khó khăn khi sản xuất hàng loạt, hệt như các nhà vật lý học ở Berkeley. Năm sau đó, Sony tung ra chiếc ti-vi Chromatron đầu tiên của họ, với ba súng electron thay vì một, để tránh phải chia một chùm electron làm ba. Giá bán chưa đến một nửa giá thành, để công ty có thể cạnh tranh với RCA. Mặc dù bảo hành trọn đời, Sony cũng chỉ bán được 18 000 chiếc. Morita tuyên bố công ty chưa vội đưa chiếc Chromatron vào thị trường Mỹ. Một công ty đã thử: Fairchild Semiconductor được Paramount cấp phép sản xuất chiếc ti-vi, nhưng cũng không sản xuất hàng loạt thành công.



Hình 3: Một chiếc Sony Triniton bán ở Anh (nguồn: Science Museum Group Collection). 

Sau cú đầu tư vào Chromatron, Sony ở trên bờ vực phá sản. Nhưng một kỹ sư Sony tên là Susumu Yoshida đề nghị chỉ dùng một súng electron như trong thiết kế gốc của Lawrence. Ông ta cùng Miyaoka tạo ra một chiếc ti-vi chia chùm tia làm ba rồi làm tụ nó lại hai lần nhờ một thấu kính điện tử lớn và các lăng kính nhỏ. Các chùm tia sau đó được tăng tốc nhờ một tấm vỉ thay vì một tấm lưới. Miyaoka làm việc 13 giờ mỗi ngày, 6 ngày mỗi tuần, cho đến khi ông và các đồng nghiệp có được một chiếc ti-vi truyền được hình ảnh rõ ràng. Năm 1967, Ibuka đặt tên cho chiếc ti-vi công ty tự làm là Triniton, dựa theo tên gốc Chromatron và ba chùm tia từ cùng một nguồn hội tụ.

Hệ thống Triniton là ruột của mọi chiếc ti-vi bán chạy nhất trên thế giới, và của các màn hình màu đồng hành với tuổi thơ của hầu như mọi người Mỹ (hình 3). Tới năm 1973, nó chiếm 38% doanh số của công ty, và được coi là một nhân tố hàng đầu trong thâm hụt thương mại giữa Mỹ và Nhật Bản. IBM cài đặt Triniton trong các máy tính cá nhân của hãng, và Cục Hàng không liên bang chỉ dùng mỗi chúng trong các ra-đa. Sony thậm chí còn mua hãng phim Columbia Pictures và trở thành tập đoàn truyền thông mà Paramount từng hướng đến.

Những cống hiến cho vô tuyến truyền hình màu của Lawrence ít được nhớ đến. Nhưng những phát kiến hiếm khi là thành quả của một thiên tài đơn lẻ làm việc cật lực trong một ga-ra. Thường thì nó cũng không đến từ những quyết định sáng suốt trong kinh doanh. Sự ra đời của màn hình màu không phải là sản phẩm của cả hai. Không một công ty nào có ba người được giải Nobel mà thất bại đầy kịch tính như Chromatic Television. Sony thành công nhờ cải tiến công nghệ nước ngoài, nhưng chỉ vì sự bền bỉ cứng đầu trong giai đoạn cận kề phá sản. Và như thế, quá trình phát triển của những chiếc màn hình màu hiện diện khắp nơi là một câu chuyện bẩn thỉu tại điểm giao của chính phủ, khoa học, hàn lâm, và thương trường. Cũng như bao câu chuyện sáng tạo khác. 

 

Nguyễn Hoàng Thạch dịch

Nguồn bài và ảnh: https://physicstoday.scitation.org/doi/full/10.1063/PT.3.4162

--------

Chú thích của người dịch

1 Shadow mask.

2 Bơm hút chân không. – ND.

3 Nguyên văn “prod”, gậy xua gia súc của người chăn. – ND.

4 National Production Authority.

5 Bubble chamber.

Tags: