Martin Ryle: Nhà tương lai học năng lượng (Phần 2)

Tình trạng xung đột

Trong nội bộ nhóm nghiên cứu thiên văn vô tuyến của ông tại Cambridge, Ryle đã truyền cảm hứng lớn về lòng trung thành và yêu nước. Nhưng sự lỗi lạc, hoài bão và lí tưởng của ông hoà lẫn với sự nóng vội thường dẫn tới những vụ cãi vã dữ dội – và đôi khi kịch liệt. Có một lần, lúc chiến tranh, ông được gọi tới dự một họp nhỏ với Lord Cherwell – một người bạn và là cố vấn khoa học của thủ tướng Winston Churchill – để bàn về một chiến lược yêu thích của Cherwell. Không hề khuất phục trước các đồng chí cao ngạo của mình, Ryle thẳng thừng nhận xét rằng ý tưởng đó là “thất nhân thất đức”.

>> Xem Phần 1

Bản chất đậm tính bộ tộc của nhóm nghiên cứu Ryle đã đưa đến tâm lí “Pháo đài Cambridge" gây tranh cãi với thế giới bên ngoài. Ryle cũng không thích tham dự hay đi họp hội, bất chấp vô số tước vị danh giá mà ông giữ khiến ông phải có mặt. Thái độ như vậy mâu thuẫn với một ghi ghép tìm thấy trong tư liệu Ryle, mở đầu với câu: “Thế giới của chúng ta là một”. Có lẽ đó là tôn chỉ của ông, nhưng lí tưởng của Ryle không phải lúc nào cũng phù hợp với thực tế.

Tháng Mười 1957, toàn thế giới, và đặc biệt là Mĩ, đã giật mình trước sự kiện Liên Xô phóng vệ tinh nhân tạo đầu tiên của Trái Đất. Ryle chú tâm vào các khả năng kĩ thuật, ông đưa ra một đề xuất vào năm 1958 với Graham Smith về việc sử dụng vệ tinh nhân tạo giúp điều hướng đi lại.

Vài năm sau, cặp đôi này đã dẫn dắt các nhà thiên văn phản đối các thí nghiệm “bom cầu vồng” của Mĩ - những vụ nổ vũ khí hạt nhân trên không. Họ gia nhập cùng lực lượng thiên văn học vô tuyến trên khắp thế giới phản đối việc làm nhiễu loạn vành đai van Allen của Trái Đất và sự gián đoạn theo đó của các quan sát thiên văn học vô tuyến. Tuy nhiên, lần vận động hành lang này khác hẳn với những tố cáo kịch liệt của Ryle ở những năm tháng sau này.

Một anten của Kính thiên văn Một-Dặm

Một anten của Kính thiên văn Một-Dặm, hai anten của Kính thiên văn Nửa-Dặm và phần còn lại của Ma trận 4C tại Đài thiên văn Mullard vào năm 2014. (Ảnh: SA Cmglee)

Vấn đề năng lượng cấp thiết

Các nghi ngại của Ryle khiến ông thoát li khỏi thiên văn học vào thập niên 1970. Nhưng rồi thiên văn học vô tuyến đã trở thành “nền khoa học lớn” được nghiên cứu rộng khắp thế giới bởi các nhóm đông đúc và, mặc dù trên nguyên tắc Ryle yêu thích sự hợp tác quốc tế, nhưng nó không phù hợp với cách làm việc của ông. Nay ở tuổi ngũ tuần, sức khoẻ của Ryle bắt đầu sa sút và ít nhất ông đã phải một lần phẫu thuật vì ung thư phổi. Ông dần dần ít dính líu tới thiên văn học vô tuyến và, cùng với một vài đồng nghiệp thân cận, bắt đầu tiến hành nghiên cứu về năng lượng gió.

Nhìn về thập niên 1970, quan niệm của chúng ta về năng lượng rất khác với ngày nay. Đặc biệt, đa số người ta tin rằng tài nguyên dầu khí sẽ cạn kiệt trong vòng vài thập niên. Và trong khi một ít nhà khoa học xem xét sự biến đổi khí hậu do con người một cách nghiêm túc, thì phần lớn – nếu họ từng nghe nói tới ý tưởng đó – xem nó là quá suy đoán để mà nói tới. Dẫu vậy, Ryle bước vào cuộc tranh cãi năng lượng với tính cấp bách đặc trưng. Ông thừa nhận rằng việc đốt dầu và khí cho năng lượng (nhiệt, điện hay sức đẩy) phải nên cắt giảm, mạnh mẽ và nhanh chóng. Ông cho rằng những tài nguyên quý báu này nên được giữ lại làm nguyên liệu thô để sản xuất các sản phẩm hoá chất, đặc biệt là plastic.

Cảm thấy phải hành động cấp thiết, Ryle khuyến nghị ưu tiên hàng đầu của chúng ta nên là sử dụng năng lượng hiệu quả hơn. Lúc ấy năng lượng được sử dụng ít phần hiệu quả và Ryle tin rằng sẽ nhanh và dễ dàng thôi đối với việc cải thiện cách chúng ta cách nhiệt cho các toà nhà, trữ nhiệt và chạy máy móc. Từ góc nhìn ngày nay, chúng ta có thể nói rằng Ryle đã đúng, nhưng lí do thì không đúng. Những mỏ lớn dầu và khí – mặc dù khai thác tốn kém hơn – đã được tìm thấy sau đó, nhưng việc đốt chúng, như Ryle tranh luận, không phải một lựa chọn hợp lí. Xét cho cùng, chi phí môi trường – sự biến đổi khí hậu – sẽ thật thảm khốc.

Còn với than đá, Ryle không sốt sắng lắm, mặc dù ông không bác bỏ nó hoàn toàn. Ông xem nó là một điểm dừng cần thiết khi dầu mỏ cạn kiệt. Ông tin rằng một hệ thống sử dụng than đá hiện đại, với việc cải thiện kiểm soát chất thải hợp chất sulphur và các hạt nhỏ li ti, có thể sản xuất điện cộng với hệ thống sưởi cấp quận với hiệu suất cao.

Nhưng năng lượng hạt nhân mới là thứ Ryle phản đối mạnh nhất. Ông cảm thấy nó hoàn toàn không chấp nhận được – tốn kém, nguy hiểm, chịu ảnh hưởng lâu dài và dính líu không thể tránh khỏi với vũ khí hạt nhân. Ryle phẫn uất khi thấy hàng khối tiền nghiên cứu đổ vào lĩnh vực này so với những lượng nhỏ giọt dành cho các cải tiến hiệu suất và năng lượng thay thế. Ông trở thành nhà hoạt động, viết báo trên các phương tiện thông tin đại chúng lên án năng lượng hạt nhân, các kho vũ khí hạt nhân, và các chính sách phi lí trí của thời đại hạt nhân.

Gió và Mặt Trời

Ryle là một người nhìn xa trông rộng khi đề cập tới năng lượng tái sinh. Vào thập niên 1970, các nguồn năng lượng gió và Mặt Trời thường bị xem là đắt đỏ và hoạt động gián đoạn, nghĩa là chúng chỉ có thể góp một phần nhỏ vào nhu cầu năng lượng của chúng ta. Quyết định của ông muốn đưa năng lượng gió vào kỉ nguyên mới nghiên cứu phân tích và thực nghiệm là một động thái chắc chắn bị ảnh hưởng bởi tình yêu thuyền buồm mà ông đã có từ thời thơ ấu. Thật vậy, Ryle từng có thể đóng tàu thuyền với các thiết kế nguyên bản, cho thấy kĩ năng thực hành của ông không chỉ giới hạn trong việc chế tạo các mạch điện tử và anten lớn.

Hoạt động tích cực của ông trong nghiên cứu năng lượng gió chỉ kéo dài vài ba năm nhưng đã đưa đến hai bài báo quan trọng – một bài vào năm 1977 trên tạp chí Nature (267 111) và bài kia vào năm 1982 trên tạp chí Electronics and Power (28 496). Một số người có thể tự hỏi phải chăng Ryle có thiên kiến về năng lượng gió và ông bị cáo buộc, bởi Charles Clement, cùng những người khác, thuộc Cục Nghiên cứu Năng lượng Nguyên tử, rằng ông đã có những giả định quá lạc quan. Chẳng hạn, ông chủ trương xây dựng số lượng lớn tuabin gió nội địa ở Anh, với khả năng mỗi tuabin trên mỗi kilo-mét vuông đất ở.

Quả là một ý tưởng cấp tiến, đặc biệt biết rằng một báo cáo năm 1977 của chính phủ Anh kết luận rằng năng lượng sóng là nguồn năng lượng thay thế triển vọng nhất. Nhiệt Mặt Trời xếp thứ hai, sau đó là năng lượng địa nhiệt và năng lượng thuỷ triều. Năng lượng gió nằm ở cuối danh sách và các ý tưởng táo bạo của Ryle bị đè bẹp dí vào thập niên 1980 bởi phong trào chống xâm hại môi trường.

Tuy nhiên, cuối cùng Ryle đã đúng mặc dù không hoàn toàn vì những lí do hợp lí. Phần nhiều tăng trưởng về năng lượng gió là từ những cánh đồng gió duyên hải, cái mà Ryle, giống như nhiều người khác, đã không lường trước hết được. Năng lượng gió chiếm khoảng 34% trong 161 GW năng lượng tái sinh được lắp đặt mới trên toàn thế giới trong năm 2016, theo báo cáo quốc tế năm 2917 về năng lượng tái sinh REN21.

Trong khi đó, năng lượng Mặt Trời chiếm 47% tổng sản lượng. Ryle – giống như đa số những người khác hồi thập niên 1970 – đã không lường trước được sự phát triển nhanh chóng sẽ diễn ra trong lĩnh vực này. Nhớ lại thời ấy, các tế bào Mặt Trời thường bị xem là không hiệu quả và đắt đỏ, với pin quang điện thậm chí không có mặt trong danh sách năm 1977 của chính phủ Anh về những nguồn năng lượng thay thế triển vọng nhất. Dẫu vậy, Ryle đã nhìn thấy tiềm năng của việc bơm nước bằng năng lượng Mặt Trời ở vùng sâu vùng xa. Ông cũng là người chủ trương sử dụng các bình đun nước bằng tấm pin Mặt Trời, cái sau này quan trọng ở những nơi khí hậu nóng ấm.

Ông cảm thấy những hệ thống như thế, khi kết hợp với hệ trữ nhiệt, có thể tăng cường cho đến khi hệ trữ nhiệt có giá cả phải chăng. Tuy nhiên, sự mất cân đối nghiêm trọng giữa cung và cầu khiến sức thu hút teo tóp dần đi. Nhưng nó có thể hồi sinh, khi nhu cầu về các dạng năng lượng hợp lí được hoàn toàn công nhận. Hình như Ryle chẳng nói gì về việc tập trung nhiệt Mặt Trời bởi các gương phản xạ parabol, thật là bất ngờ khi mà trước đây ông đã triển khai các bộ thu sóng vô tuyến, mặc dù chẳng có lí do gì để cho rằng có lẽ ông nghĩ những hệ thống như thế là không khả thi. Có lẽ đơn giản là ông không có thời gian.

Martin Ryle

Năm 2009, Bưu điện Hoàng gia Anh đã kỉ niệm 10 danh nhân Briton, trong đó có Martin Ryle. (Ảnh: Royal Mail Group Ltd)

Di sản năng lượng của Ryle

Dựa trên những nghiên cứu năng lượng đa dạng của mình, Ryle kết luận rằng con đường duy nhất đáp ứng được trước mắt là sử dụng kết hợp vô số dạng năng lượng tái sinh. Tăng cường hiệu suất và hệ trữ nhiệt (xử lí sự mất cân đối giữa cung và cầu) cũng là những yếu tố chính trong chương trình của ông. Mặc dù các đề xuất của Ryle thường bị xem là quá lạc quan, nhưng ngày nay chúng đã được chứng minh rộng rãi ở cấp độ chuyên môn, mặc dù chính sách cho sự thay đổi nhanh vẫn hãy còn yếu. Tính bổ sung cục bộ của năng lượng gió và năng lượng Mặt Trời, cùng với việc dự báo thời tiết được cải thiện, kết hợp với nhiệt và điện lưới, các mạng lưới thông minh và các kiểu dự trữ thông minh, đã biến tầm nhìn về một tương lai năng lượng hoàn toàn tái sinh trở thành thực tiễn.

Công trình của Ryle về năng lượng ngày nay vẫn có sức thu hút và cảm giác cấp thiết mà ông nói với chúng ta vẫn còn đó. Người ta cố giải quyết bài toán điện năng và các vấn đề có liên quan nhưng vẫn không hiệu quả lắm, đặc biệt đối với việc dự trữ và cách li. Sự thành công của các toà nhà hiệu quả-năng lượng đáp ứng hoặc vượt chuẩn “Passivhaus” đã chứng thực cho tầm nhìn của Ryle. Những cải tiến triệt để trên quy mô lớn hơn cũng được biết là khả thi, kể cả việc sưởi cấp quận. Những công trình thi công được điều phối nghèo nàn, khét tiếng với Tháp Grenfell ở London, toà tháp cháy rụi vào năm 2017 cùng với sự ra đi của 72 sinh mạng, chắc chắn sẽ khiến Ryle điên tiết.

Công trình của ông cũng có nghĩa vì nó tập trung vào một vài năm ngắn ngủi giao chéo giữa cuối phong trào môi trường cuối thập niên 1970 và đầu phong trào phản công thập niên 1980. Nó minh hoạ cho thấy suy nghĩ của chúng ta có thể thay đổi nhanh như thế nào và tại sao việc lắng nghe những ý tưởng thách thức tư duy truyền thống lại quan trọng. Công trình năng lượng của Ryle cũng mang tính toàn diện: nó nghiên cứu việc khai thác, sử dụng và dự trữ năng lượng, và xem xét dưới góc độ kinh tế và chính trị một hệ thống kết nối.

Cuối cùng, và có lẽ quan trọng nhất, Ryle xem việc nghiên cứu năng lượng là một vấn đề đạo đức. Đối với ông, đó là một sự thôi thúc cá nhân muốn giúp giải quyết cái vốn là – và vẫn là – một trong những vấn đề thực tiễn nhất của thời đại chúng ta.

Trích từ tạp chí Physics World, tháng 9/2018

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Vén màn bí ẩn vũ trụ qua 10 vật thể (Phần 10)
19/10/2018
10. Vũ trụ Nó là cái gì? Mọi thứ Nó ở đâu? Mọi nơi BÍ ẨN: VẠN VẬT HIỆN HỮU RỐT CUỘC LÀ DO ĐÂU? Có nhiều tiến
Vén màn bí ẩn vũ trụ qua 10 vật thể (Phần 9)
19/10/2018
9. Trái Đất Nó là gì? Một thế giới chủ yếu gồm silicate quay xung quanh một sao loại G Nó ở đâu? Ngay dưới chân
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 19)
17/10/2018
Bảo toàn năng lượng và động lượng Định luật thứ nhất của nhiệt động lực học được xây dựng trên quan niệm rằng
Neutrino thiên văn vật lí năng lượng cao (Phần 1)
16/10/2018
Peter Mészáros (Physics Today, tháng 10/2018) Wolfgang Pauli đã đề xuất sự tồn tại của neutrino trong một bức thư gửi đến
Vén màn bí ẩn vũ trụ qua 10 vật thể (Phần 8)
16/10/2018
8. Sagittarius A* Nó là cái gì? Siêu lỗ đen Nó ở đâu? Tâm Ngân hà, ở xa 25 640 năm ánh sáng BÍ ẨN:
Vén màn bí ẩn vũ trụ qua 10 vật thể (Phần 7)
16/10/2018
7. Hành tinh Kelt-11B Nó là gì? Ngoại hành tinh “Mộc tinh nóng” Nó ở đâu? Hệ sao Kelt-11, ở xa 320 năm ánh sáng   BÍ
Khoa học viễn tưởng
14/10/2018
Trích dịch từ 21 Lessons for the 21 Century của Yuval Noah Harari. KHOA HỌC VIỄN TƯỞNG Tương lai không phải cái bạn nhìn thấy
Chất lỏng trong tế bào sống nhớt gấp 300 lần mật ong
12/10/2018
Chất lỏng bên trong nhân tế bào nhớt gấp 300 lần mật ong, đó là kết luận của Alexandra Zidovska và các cộng sự tại Đại

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com