Danh nhân Hungary: Kỷ niệm 30 năm ngày mất của Gábor Dénes - CHA ĐẺ CỦA PHƯƠNG PHÁP CHỤP ẢNH HOLOGRAPH

Nhà bác học Gábor Dénes (1900-1979)

Không phải ngẫu nhiên nhà vật lý nguyên tử đoạt giải Nobel Enrico Fermi khẳng định: ”Tất cả những người Hungary mà tôi đã gặp đều độc đáo hoặc cực kỳ độc đáo”. Ông có nhiều dịp gặp gỡ người Hungary vì trong số những nhà khoa học lao tâm khổ tứ giải phóng năng lượng nguyên tử, ông thường xuyên chạm trán với họ.

Nói đến lối suy nghĩ độc đáo, nhà bác học đoạt giải Nobel của chúng ta – Gábor Dénes - cũng là một người như thế. Cá nhân ông là sự hội tụ may mắn của những tính cách đôi khi ngay cả những người tài năng đặc biệt cũng chỉ sở hữu từng thứ một: khả năng nhìn nhận vấn đề, kiến thức lý thuyết cơ bản, thiên hướng nghiên cứu không mệt mỏi, sự nhạy bén kỹ thuật tinh tế và óc tổng hợp. Với ý nghĩa như vậy, Gábor Dénes là hiện thân hình mẫu một kỹ sư xuất sắc.Trong đời ông đã đăng ký gần một trăm bằng phát minh sáng chế, mỗi cái đều đáng được khảo cứu riêng. Dĩ nhiên phát minh quan trọng nhất của ông là kỹ thuật dùng tia la-de để chụp ảnh ba chiều (holograph), mà ông đã phát minh ra nhờ đoạn tuyệt với phương pháp chụp ảnh truyền thống và mô tả theo quan điểm hoàn toàn mới cách thức có thể ghi lại thông tin ảnh truyền qua đường ánh sáng. Với holograph, Gábor Dénes đã xóa nhòa danh giới của vật lý, điện tử và tin học, tạo điều kiện khám phá thêm nhiều điều bí ẩn của khoa học.

Gábor Dénes sinh ngày 5-6-1900 tại Budapest. Ông theo học và tốt nghiệp Trường  trung học phố Markó, sau đó năm 1918 ông vào học tại Trường Đại học Kỹ thuật Budapest. Hai năm sau, ông chuyển sang theo học Trường cao đẳng kỹ thuật Charlottenburg (Đức), và nhận bằng kỹ sư tại đây. Đầu tiên ông bắt đầu nghiên cứu các vấn đề kỹ thật của đường dây tải điện cao thế. Năm 1927, ông bảo vệ luận án tiến sĩ, rồi tới Berlin làm việc cho hãng Siemens-Halske. Sau khi Hitler lên nắm quyền ở Đức, ông trở về Budapest làm việc trong Phòng thí nghiệm của Nhà máy Egyesült Izzó (Bóng đèn Thống nhất), tại đây ông thử thực hiện một sáng chế của mình là  đèn plasma. Nguyên lý đèn natriplasma kích thích điện tử đã được ông phát minh ra từ khi còn làm việc cho hãng Siemens ở Berlin. Nguyên lý này dựa trên cơ sở mật độ điện tử cần thiết có thể đạt được trong các chất khí áp xuất cực thấp: ”... nếu một katốt ôxi hoạt động trong không gian chất khí hoặc hơi áp xuất thấp, thì các iôn sẽ xâm nhập vào không gian katốt và trung hòa không gian catốt, nhờ đó số số lượng điện tử phóng ra sẽ tăng lên, và có thể thay đổi giữa những giới hạn rộng trong khí plasma. Nói cách khác: nếu chế tạo được đèn plasma trong thực tế, ta sẽ có một nguồn chiếu sáng có thể nối vào mạng điện và hết sức tiết kiệm". Cùng với Budincsevits Antal – một trợ lý rất đắc lực trong các thí nghiệm – ông đã cải tiến kết cấu nhiều lần và nâng tuổi thọ của đèn plasma lên tới vài trăm giờ, nhưng Nhà máy Egyesült Izzó không muốn phát triển và sản xuất hàng loạt.

Năm 1937, Gábor Dénes chuyển sang định cư tại Anh và làm việc trong phòng thí nghiệm của hãng điện tử Thomson Houston tới năm 1948. Tại đây trước hết ông bắt đầu nghiên cứu về quang học điện tử, trong đó có việc hoàn thiện kính hiển vi điện tử. Một vấn đề thường xuyên gây khó khăn, đó là  sự quang sai xuất hiện bởi dạng hình cầu của các thấu kính làm hình ảnh bị biến dạng, hiện tượng này xuất hiện như sau: các tia sáng song song dọi vào thấu kính bị gãy khúc nhiều hơn ở phía vành, so với phía gần trục quang học của thấu kính, vì thế việc điều chỉnh tiêu điểm không chuẩn và hình ảnh  bao giờ cũng hơi méo mó, không thật. Chính những nghiên cứu này đã mang đến cho Gábor Dénes thành công khoa học lớn nhất vào năm 1947, đó là nguyên lý holography (chụp toàn ảnh). Theo suy nghĩ của ông, hình ảnh có thể hoàn thiện hơn nếu chúng ta giữ lại tất cả các thông tin tiềm ẩn trong nó. Muốn vậy việc ghi lại cường độ sóng điện từ phản chiếu từ vật thể cần tạo ảnh, như cách thường làm trên phim hoặc giấy ảnh là không đủ, mà cần phải lưu giữ pha và biên độ của sóng ánh sáng. Hai thông số cuối này chứa thông tin về sự sắp đặt không gian của vật thể, và nhờ chúng, có thể tạo thành ảnh không gian đầy đủ.

Gábor Dénes đã dựa theo gốc Hy Lạp tạo ra tên gọi cho phương pháp của mình (tiếng Hy Lạp: holo = tất cả, đầy đủ, grafo = ảnh). Trong các thí nghiệm ông đã tách đôi chùm tia chiếu sáng - nhờ một gương bán mạ chỉ cho một nửa ánh sáng đi qua – một chùm chiếu vào vật thể, chùm kia được hướng vào mặt tấm ghi ảnh. Chùm tia này có tác dụng qui chiếu, nó sẽ  hòa lẫn với các tia phân tán phản chiếu từ  vật thể. Trên mặt tấm  ghi  ảnh thực chất diễn ra quá trình ghi lại sự giao thoa của hai sóng ánh sáng. Tuy nhiên khi đó chưa có các nguồn sáng xung (các tia lade), nên những thí nghiệm của Gábor Dénes mới chỉ hé mở những khả năng nguyên lý của holography. Tầm quan trọng của nó chỉ thực sự được nhận biết sau khi xuất hiện tia lade (1962), và ngay lập tức nó trở thành tâm điểm của sự chú ý. Một ưu thế đặc biệt của nó là khi chụp ảnh giao thoa không cần đến thấu kính tạo ảnh. Holography đã tạo thay đổi cơ bản kỹ thuật ghi lại những quá trình không gian tồn tại trong khoảng thời gian ngắn, ví như các hiện tượng chảy của chất lỏng. Ảnh chụp được có độ phóng đại bằng tỉ lệ bước sóng của các tia sử dụng khi chụp và tái hiện ảnh giao thoa. Ví dụ ảnh chụp với tia Röntgen bước sóng 0,1 nm (nanometer), với sự tái hiện ảnh bằng nguồn sáng đỏ bước sóng 600 nm sẽ đạt độ phóng đại 6000 lần. Có thể ứng dụng hologram để tạo giao thoa giữa luồng sáng ghi nhận không đồng thời. Phạm vi ứng dụng của holography vô cùng rộng rãi.

Sơ đồ phương thức chụp ảnh giao thoa lade (hologram). Chùm tia lade A được tách đôi nhờ gương bán phân L. Chùm tia qui chiếu R đến thẳng mặt ghi ảnh H, chùm kia chiếu lên vật thể T. Các tia sáng phản chiếu từ mỗi điểm A, B, C của vật thể sẽ tới tất cả các điểm P, Q của tấm H. Sóng phân tán và sóng qui chiếu sẽ được ghi lại trên tấm H

Từ năm 1949, Gábor Dénes tiếp tục các nghiên cứu của ông với tư cách giáo sư bộ môn quang điện của Imperial College. Ông tiếp tục phát triển lý thuyết plasma trước đây, đồng thời đưa ra nguyên lý magnetofon (ghi âm từ tính), thiết kế buồng Wilson có thể đo tốc độ các hạt, chế tạo kính hiển vi holography, sau đó ông bắt tay thực hiện mơ ước từ lâu của mình: nghiên cứu chế tạo TV màn hình dẹt. Ông đưa ra giải pháp mới : các tia elektron gãy khúc nhiều lần sẽ chạy song song với màn hình. Do việc chế tạo các màn hình này đòi hỏi kỹ thuật quá phức tạp, khi đó các nhà sản xuất không dám sản xuất hàng loạt. Nguyên lý của TV màn hình mỏng được ưa chuộng ngày nay đã được Gábor Dénes đưa ra từ những năm 60.

Sau nhiều lần được đề cử, năm 1971 giải Nobel vật lý đã được trao cho Gábor Dénes vì „phát minh ra phương pháp holography (chụp toàn ảnh) và các đóng góp phát triển phương pháp này”, với sự nhất trí cao của giới khoa học. Gábor Dénes trở thành nhà khoa học có uy tín nổi danh và được tôn trọng trong giới khoa học quốc tế. Ngay từ năm 1964, ông đã được bầu là viện sĩ danh dự của Viện Hàn lâm Khoa học Hungary. Sau này ông là viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ, thành viên của Royal Society London, và tiến sĩ danh dự của nhiều trường Đại học lâu đời trên thế giới. Ông đã nhận giải thưởng Colombus của Viện thông tin Quốc tế Genova (Ý), kỷ niệm chương của Institute of Electrical and Electronic Engineers, Huân chương Rumford của Royal Society, giải Holweck của Hội Vật lý Pháp, và được Hoàng gia Anh phong tước Hiệp sĩ.

Những năm đã có tuổi ông thường đề cập tới về những vấn đề triết học. Trước hết ông quan tâm đến tương lai của nhân loại. Liên quan đến đề tài này, ông đã cho xuất bản: ”Phát hiện tương lai” (1963), ”Những đổi mới khoa học, kỹ thật và xã hội” (1970), ”Xã hội trưởng thành” (1972). Ông thường xuyên về thăm quê hương và luôn tự hào coi mình là người Hungary.

Ông mất vì chảy mạch máu não tại London ngày 9-2-1979. Tài năng và nhân cách của ông xứng đáng là tấm gương cho tất cả những người đã gắn bó cuộc đời với khoa học.

Giáp Văn Chung dịch từ nguyên bản tiếng Hung - Trích cuốn „Những người Hung đoạt giải Nobel” của Bödők Zsigmond