Lịch sử Điện từ học (Phần 17)

1940 - 1959

Gần như khắp hành tinh, hai thập kỉ này đã được định hình bởi Thế chiến thứ hai và hậu quả của nó. Những chuyển biến khổng lồ trong khoa học và cuộc sống hàng ngày đã bắt đầu hoặc đang diễn ra trong thời gian này, chi phối bởi các phát minh như điện hạt nhân, transistor, truyền hình và máy vi tính.

Thế chiến thứ hai đã lèo lái phần nhiều ngành khoa học trong thập niên 1940, góp phần trực tiếp vào sự phát triển của radar, máy vi tính và các vũ khí hạt nhân (sau này là điện hạt nhân). Quân đội Mĩ đã được trang bị chiếc máy tính điện tử đầu tiên, nó mất ba năm để chế tạo và khi hoàn thành năm 1945, chiếm tới 1000 feet vuông. Máy tính và Tích phân số điện tử (ENIAC) được thiết kế để tăng tốc độ tính toán và cải thiện độ chính xác của các bảng đang lên cơn sốt và bùng nổ. Được cung cấp bởi công nghệ mới, máy tính ngày càng trở nên nhỏ gọn, nhanh, mạnh và thông dụng, làm thay đổi ngoạn mục cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

alt

Bộ nhớ lõi từ xuất hiện vào năm 1951, trưng bày trong chiếc máy tính Gió xoáy tại Viên Công nghệ Massachusetts. Gió xoáy có hàng nghìn nam châm nhỏ, hình bánh rán quấn dây lưu trữ và thao tác các bit dữ liệu. Hai năm sau, mạch tích hợp được phát minh, đưa toàn bộ mạch điện lên trên một chip silicon. Bước phát triển này đặt nền tảng cho các máy tính nhỏ hơn và đưa đến sự ra đời cho ngành công nghiệp mớ ở California. Cũng năm đó, IBM lắp ráp thành công chiếc máy tính điện tử đầu tiên của mình. Các cỗ máy đó sớm trở thành những công cụ kinh doanh quan trọng, mặc dù còn mất nhiều năm nữa trước khi chúng bắt đầu được sử dụng trong các hộ gia đình.

Cũng giữ vai trò thiết yếu trong sự phát triển của máy tính là những linh kiện nhỏ xíu gọi là transistor. Các nhà vật lí tại Phòng thí nghiệm Bell Telephone phát minh ra transistor đầu tiên vào năm 1947, gồm một chất bán dẫn và vài điện cực. Dùng cho việc khuếch đại hoặc bật tắt, nó có thể được tìm thấy trong mọi loại máy điện tử: chúng thay thế cho các bóng chân không cồng kềnh, đắt tiền trong radio, làm cho chúng nhỏ gọn. Ngày nay, transistor có mặt trong mọi thứ, không thể bỏ qua được, từ lò vi sóng cho tới điện thoại.

Thế giới không chỉ hướng tới kỉ nguyên số; nó còn bước vào kỉ nguyên nguyên tử, với việc ném bom năm 1945 xuống Hiroshima và Nagasaki kết thúc Thế chiến thứ hai. Được triển khai bởi những tiến bộ trong ngành vật lí hạt nhân, các vũ khí hạt nhân mở ra một phương thức hoàn toàn mới để quản lí chính trị và quốc phòng. Công nghệ đó cũng có những ứng dụng hòa bình, nếu không tranh cãi thêm. Năm 1956, nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên của thế giới khánh thành ở nước Anh; hai năm sau, nhà máy điện hạt nhân dân sự “Bom nguyên tử của thế giới hòa bình” đầu tiên ở Mĩ mở cửa ở Pennsylvania. Một nguồn năng lượng mới cũng bắt đầu thu hút lấy sự chú ý: Năm 1954, pin Mặt trời được phát minh.

alt

Bộ nhớ lõi từ (khoảng 1949)

Thập niên 1950 đánh dấu thời kì vàng son của truyền hình, làm thay đổi đột ngột mọi thứ từ chính trị cho đến nghệ thuật đến cuộc sống hàng ngày. Lúc đầu thập niên này, 1 trong 10 hộ gia đình có một ti vi. Vào cuối thập niên, 9 trong 10 hộ có một chiếc, một số trong chúng còn là ti vi màu. Ti vi đã tiến xa từ một thứ hàng xa xỉ đến một vật thiết yếu trong vòng 10 năm.

Những tiến bộ khác đã xuất hiện, nếu hiểu là kém thường thức hơn TV và máy vi tính, là hệ quả to lớn của nền khoa học. Năm 1946, phép cộng hưởng từ hạt nhân (NMR) được phát minh. Tính chất “spin” đặc biệt này của hạt nhân sẽ làm cách mạng hóa nền chẩn đoán y khoa khi khai thác các máy MRI (với sự hỗ trợ của nam châm siêu dẫn) và đóng góp một phương pháp nghiên cứu mới quan trọng cho khoa học. Cũng trong thời kì này, các nhà vật lí Mĩ và Nhật Bản đã thành công trong việc lĩnh hội cả cơ học lượng tử và thuyết tương đối đặc biệt Einstein để sáng tạo ra lí thuyết điện động lực học lượng tử. Trong các phòng thí nghiệm của họ, các nhà vật lí đã và đang quan sát ngày càng nhiều hạt hạ nguyên tử hơn. Cuối cùng, 46 năm sau khi các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát thấy sự siêu dẫn, một bộ ba nhà vật lí Mĩ đã chỉ ra được cách thức nó hoạt động. Lí thuyết của họ trở nên nổi tiếng là li thuyết Bardeen Cooper Schrieffer (viết tắt là BCS).

Xem lại Phần 16

1940 - 1959
1940	Một mẫu sơ khai của máy dao động magneton, dụng cụ đầu tiên có khả năng tạo ra công suất rất cao ở tần số vi sóng, được xây dựng, cho phép những tiến bộ lớn trong công nghệ radar.
1944	Nhà toán hóa Lars Onsager cung cấp một lời giải cho mô hình Ising hai chiều tiên đoán chính xác hành trạng của một nam châm.
1945	Máy tính và Tích phân số Điện tử (ENIAC), máy tính điện tử đầu tiên của thế giới, được hoàn thành, sau ba năm xây dựng.
1946	Các nhà vật lí Mĩ Edward Purcell và Felix Bloch độc lập nhau khám phá ra sự cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), sự hấp thụ lọc lựa bức xạ điện từ bởi hạt nhân của những nguyên tử nhất định phơi ra trước một từ trường mạnh, tĩnh.
1947	Một đội các nhà vật lí do Phòng thí nghiệm Bell Telephone thuê phát minh ra transistor, một linh kiện điện tử gồm một chất bán dẫn và ít nhất ba điện cực chủ yếu sử dụng cho việc khuếch đại hoặc chuyển mạch. Sau đó, transisor bắt đầu thay thế các ống chân không trong điện tử học.
1947	Các nhà vật lí Mĩ Richard Feynman và Julian Schwinger độc lập nhau thiết lập một lí thuyết điện động lực học lượng tử hợp nhất cơ học lượng tử với thuyết tương đối đặc biệt của Albert Einstein. Khoảng chừng thời gian này, lí thuyết tương đương của nhà vật lí người Nhật Tomonaga Shin'ichiro, được công bố vài năm trước đó ở Nhật Bản, thu hút được sự chú ý quốc tế.
1948	“The Bing Crosby Show” trở thành chương trình radio đầu tiên phát thanh từ băng từ.
1949	Bộ nhớ lõi từ được giới thiệu và cho phép một đội gồm các nhà khoa học và kĩ sư tại MIT xây dựng Gió xoáy (hoàn thành năm 1951), máy tính đầu tiên cua thế giới hoạt động ở thời gian thực.
1951	Quan sát đầu tiên của các miền từ tính bởi hiệu ứng Kerr được báo cáo.
1952	Công ti Phillips công bố phát triển các nam châm gốm gốc barium và gốc strontium.
1953	Jack Kilby, một kĩ sư điện làm việc tại Texas Instruments, và Robert Noyce thuộc Fairchild Semiconductor độc lập nhau phát minh ra mạch tích hợp, một dụng cụ gồm nhiều linh kiện bán dẫn và các đường nối của chúng khắc hoặc in trên một chất nền mỏng.
1953	Nhà vật lí Mĩ Donald Glaser xây dựng buồng bọt hoạt động đầu tiên, một dụng cụ dò tìm bức xạ cho phép quan sát đường đi của các hạt hạ nguyên tử.
1954	Tại Phòng thí nghiệm Bell, Calvin Fuller, Daryl Chapin và Gerald Pearson phát minh ra pin Mặt trời đầu tiên, biến đổi khoảng 6% ánh sáng Mặt trời thành điện và được sử dụng để cấp nguồn cho một máy phát radio trong lần trình diễn công chúng đầu tiên của nó.
1956	Lần đầu tiên ở quy mô lớn, các chất phóng xạ được khai thác làm nhiên liệu để phát điện khi nhà máy điện hạt nhân thương mại đầu tiên, Calder Hall, được thành lập ở nước Anh.
1957	Các nhà vật lí Mĩ John Bardeen, Leon Cooper à John Robert Schriffer phát triển thành công một lí thuyết có thể áp dụng rộng rãi giải thích được tại sao một số chất ở những nhiệt độ cực thấp dẫn điện mà không bị cản trở, lí thuyết BCS của sự siêu dẫn.
1958	Nhà máy điện nguyên tử Shippingport khánh thành ở Pennsylvania, nhà máy điện hạt nhân dân sự đầu tiên ở Mĩ.