Percy Spencer: 2 đô la cho bằng sáng chế lò vi sóng

Người phát minh ra lò vi sóng chưa từng học hết trường làng, mồ côi cha từ khi mười tám tháng tuổi, và được trả đúng 2 đô la cho bằng sáng chế của thiết bị ngày nay có mặt trong chín trên mười căn bếp Mỹ.

Tên ông là Percy Lebaron Spencer. Ông tìm ra nguyên lý lò vi sóng vì có thứ gì đó trong túi áo ông chảy ra.

Cậu bé rời trường làng năm mười hai tuổi

Percy Spencer sinh ngày 19/7/1894 ở Howland, bang Maine — một thị trấn gỗ nhỏ ở vùng rừng phía bắc nước Mỹ. Cha ông mất khi ông mới mười tám tháng tuổi. Mẹ không nuôi nổi, gửi ông cho vợ chồng người bác. Bảy tuổi, ông mất luôn người bác trai.

Ông rời trường khi chưa xong bậc tiểu học để đi làm nuôi mình và nuôi bác gái. Từ mười hai đến mười sáu tuổi, ông làm trong một xưởng cuốn chỉ.

Rồi một nhà máy giấy trong vùng quyết định lắp điện. Điện thời đó ở nông thôn Maine gần như là phép thuật, và nhà máy cần người biết việc. Spencer chưa từng học một giờ nào về điện. Ông xin vào, tự mò mẫm, và trở thành một trong ba người lắp toàn bộ hệ thống.

Năm 1912, tàu Titanic chìm. Câu chuyện những nhân viên điện báo cố gửi tín hiệu cấp cứu khiến chàng trai mười tám tuổi mê mẩn thứ gọi là "vô tuyến". Ông đăng lính hải quân để được học nó.

Cách ông học sau này được chính ông kể lại rất gọn: *"Tôi chỉ kiếm được một đống sách giáo khoa rồi tự học trong lúc gác đêm."*

Ông tự học lượng giác, giải tích, hoá học, vật lý, luyện kim và kỹ thuật vô tuyến — toàn bộ bằng sách, trong những ca trực. Xuất ngũ sau Thế chiến I, ông vào làm cho một công ty nhỏ ở Massachusetts tên là Raytheon.

Người khiến radar trở nên khả thi

Đầu Thế chiến II, nước Anh trao cho Mỹ một bí mật quân sự: magnetron khoang cộng hưởng, cái ống chân không sinh ra sóng vi ba, trái tim của radar. Nó cho phép phát hiện máy bay và tàu ngầm trong đêm và trong sương mù.

Vấn đề là làm ra nó cực khó. Magnetron được chế tác thủ công từng chiếc bằng cách khoan khối đồng đặc; năm 1941 cả dây chuyền chỉ ra được khoảng 17 chiếc mỗi ngày. Với một cuộc chiến toàn cầu, con số đó vô nghĩa.

Spencer nhìn cái ống và nghĩ như một người thợ, không như một nhà vật lý. Thay vì khoan, ông đề xuất dập các lá đồng mỏng rồi hàn xếp chồng lên nhau. Cùng vài cải tiến khác, sản lượng vọt lên 2.600 chiếc mỗi ngày.

Đó mới là đóng góp lớn nhất đời ông. Lò vi sóng chỉ là thứ rơi ra bên lề.

Thanh kẹo trong túi áo

Khoảng năm 1945, Spencer đứng cạnh một magnetron đang chạy thì thấy thứ trong túi áo mình nhũn ra.

Đây là chỗ câu chuyện hay bị kể sai nhất, nên cần nói cho đúng. Nguồn gốc của giai thoại là bài báo *"Percy Spencer and His Itch to Know"* của Don Murray đăng trên tạp chí Reader's Digest năm 1958. Trong đó, thứ trong túi ông không phải thanh sô-cô-la — mà là một thanh kẹo lạc.

Điều Spencer làm tiếp theo mới là điểm đáng nể. Nhiều người khác cũng từng đứng cạnh magnetron và thấy nóng; ai cũng chỉ cho rằng máy toả nhiệt. Ông thì đi kiểm chứng.

Ông sai người ra mua một gói ngô chưa nổ, đặt trước magnetron. Ngô nổ tung khắp phòng thí nghiệm.

Sáng hôm sau ông mang đến một cái ấm, khoét một lỗ bên hông, đặt vào đó một quả trứng sống nguyên vỏ rồi chĩa magnetron vào lỗ. Một kỹ sư đang hoài nghi ghé đầu nhìn xuống đúng lúc quả trứng nổ vào mặt. Lòng đỏ ở giữa chín và nở nhanh hơn lớp vỏ chịu được.

Với Spencer, quả trứng đó là bằng chứng: nhiệt không đến từ bên ngoài, nó sinh ra từ bên trong thức ăn.

Vì sao thức ăn nóng lên mà cái đĩa thì không

Chỗ này nhiều người hiểu ngược, nên nói kỹ một chút.

Phân tử nước là một phân tử "lệch" — một đầu hơi tích điện dương, đầu kia hơi âm, như một cây nam châm tí hon. Bếp thường thì đốt nóng mặt ngoài rồi chờ nhiệt thấm dần vào trong. Lò vi sóng làm khác hẳn.

Nó phát ra sóng ở tần số khoảng 2,45 GHz — một trường điện đảo chiều vài tỷ lần mỗi giây. Mỗi lần trường đổi chiều, tất cả những cây nam châm tí hon ấy lại xoay theo cho khớp. Hàng tỷ phân tử nước quay tới quay lui, chà xát vào nhau, và ma sát đó chính là nhiệt.

Nói cách khác, lò vi sóng không nấu thức ăn. Nó bắt nước trong thức ăn tự nấu lấy mình.

Đó cũng là lý do đĩa sứ và thuỷ tinh vẫn mát: chúng gần như không có phân tử phân cực để lay. Và cũng vì thế mà lò hâm dở những món khô hoặc đông đá không đều — chỗ nào có nước tự do, chỗ đó nóng trước.

Cỗ máy nặng 340 ký và ngôi nhà cùng giá tiền

Raytheon nộp đơn sáng chế "quy trình nấu bằng vi sóng" ngày 8/10/1945. Sản phẩm thương mại đầu tiên, đặt tên Radarange, ra mắt năm 1947.

Nó không giống chút nào cái hộp trong bếp nhà bạn. Radarange cao gần hai mét, nặng khoảng 340 ký, công suất 1,6 kW, và magnetron phải làm mát bằng nước — nghĩa là phải đấu nối đường ống. Giá khoảng 5.000 đô la.

Để dễ hình dung: 5.000 đô la năm 1947 xấp xỉ giá một căn nhà loại nhỏ ở Mỹ thời đó. Không ai mua cái đó về hâm cơm nguội. Radarange đi vào nhà hàng, tàu biển, toa ăn xe lửa.

Còn Spencer? Theo quy định của công ty với sáng chế của nhân viên, ông nhận 2 đô la — khoản thù lao tượng trưng một lần cho bằng sáng chế lò vi sóng. Ông vẫn ở lại Raytheon suốt đời, tích luỹ khoảng 300 bằng sáng chế, lên tới chức phó chủ tịch cấp cao và có chân trong hội đồng quản trị. Ông mất ngày 8/9/1970, thọ 76 tuổi.

Vì sao phải đợi tới thập niên 1970 lò mới vào bếp

Suốt hơn hai mươi năm, lò vi sóng là thiết bị công nghiệp, không phải đồ gia dụng. Lý do rất đời thường: to quá, đắt quá, và chưa ai cần.

Bản gia đình đầu tiên năm 1955 giá gần 1.300 đô la và bán rất chậm. Bước ngoặt là bỏ được hệ làm mát bằng nước và thu nhỏ magnetron. Sharp của Nhật bắt đầu sản xuất hàng loạt từ năm 1962. Năm 1967, chiếc Amana Radarange để bàn cắm điện 110V ra mắt với giá 495 đô la — vẫn đắt, nhưng đã là một món đồ bếp.

Rồi xã hội đổi. Phụ nữ đi làm nhiều hơn, bữa ăn gấp gáp hơn, thực phẩm đông lạnh phổ biến. Đến năm 1975, riêng thị trường Mỹ bán được một triệu chiếc mỗi năm. Năm 1986 khoảng một phần tư hộ gia đình Mỹ có lò vi sóng. Đến năm 1997 con số đó là 90%, khi giá trung bình chỉ còn khoảng 200 đô la.

Mất hơn năm mươi năm kể từ thanh kẹo trong túi áo.

Những điều nhiều người kể sai

• "Thanh sô-cô-la trong túi ông chảy ra." Bản gốc năm 1958 viết là thanh kẹo lạc, không phải sô-cô-la. Chi tiết sô-cô-la được thêm vào ở các lần kể lại sau. Bản thân giai thoại cũng khó kiểm chứng độc lập — một nhà nghiên cứu của chính Raytheon về sau mô tả đây là quá trình nhiều người quan sát dần dần, chứ không phải một khoảnh khắc loé sáng duy nhất.
• "Lò vi sóng làm thức ăn nhiễm phóng xạ." Không. Sóng vi ba là bức xạ không ion hoá — năng lượng mỗi hạt photon quá nhỏ để bứt electron hay bẻ gãy liên kết hoá học, kém hàng vạn lần so với tia X hay tia gamma. Nó chỉ làm phân tử nước xoay. Tắt lò là hết sóng, y như tắt đèn thì hết ánh sáng; không có gì "còn lại" trong thức ăn.
• "Ông giàu to nhờ phát minh này." Ông nhận đúng 2 đô la cho bằng sáng chế. Sự nghiệp ông đi lên nhờ vị trí trong công ty, không nhờ tiền bản quyền lò vi sóng.
• "Ông là nhà khoa học được đào tạo bài bản." Ông chưa học hết bậc tiểu học và không có bằng đại học nào. Toàn bộ kiến thức đến từ sách tự đọc trong ca gác đêm. Sau này ông được Hải quân Mỹ trao Huân chương Phục vụ Xuất sắc.

Điều còn lại từ một thanh kẹo

Chuyện Percy Spencer thường được kể như một chuyện may mắn. Nó không hẳn vậy.

Rất nhiều kỹ sư đã đứng cạnh magnetron đang chạy trong những năm chiến tranh ấy. Chắc chắn có người từng thấy đồ trong túi mình ấm lên. Cái khác biệt không nằm ở chỗ Spencer gặp hiện tượng lạ — mà ở chỗ ông không cho qua.

Nhan đề bài báo năm 1958 gọi đúng tên thứ đó: *cái ngứa muốn biết*. Một người bỏ học từ bậc tiểu học, tự học vật lý trong ca gác đêm, thấy kẹo chảy thì đi mua ngô về thử — và hôm sau mang cả quả trứng đến.

Chín trên mười căn bếp Mỹ hôm nay có một cái hộp bắt nước tự nấu lấy mình. Nó bắt đầu từ chỗ một người không chịu bỏ qua chuyện lạ trong túi áo.