Lịch sử khoa học công nghệ: Kỳ cận đại
Ánh sang của lý trí: Một thiên sử thi về Khoa học và Công nghệ Thời Cận đại
Để thấu hiểu cuộc đại biến đổi của khoa học và công nghệ từ thế kỷ 16 đến thế kỷ 19, ta phải quay ngược về một thế giới được định hình bởi di sản của Hy Lạp cổ đại và đức tin của thời Trung Cổ. Trong hơn một thiên niên kỷ, vũ trụ quan của nhân loại phương Tây được xây dựng trên nền tảng của Aristotle và Ptolemy, một vũ trụ địa tâm tráng lệ và có trật tự.[1, 2] Ở trung tâm của vạn vật là Trái Đất, bất động và nặng nề, nơi con người đóng vai trò trung tâm trong vở kịch của sự sáng tạo. Quay quanh nó là Mặt Trăng, Mặt Trời và các hành tinh, gắn trên những mặt cầu pha lê trong suốt, hoàn hảo, chuyển động theo những quỹ đạo tròn đều.[3] Đây không chỉ là một mô hình thiên văn; nó là một hệ thống triết học và thần học hoàn chỉnh, củng cố vị trí độc tôn của con người và sự hoàn hảo của các thiên thể do Chúa tạo ra.
Triết học kinh viện thời Trung Cổ đã tiếp nhận và hợp nhất di sản Aristotle vào giáo lý Cơ Đốc, tạo ra một hệ thống tư tưởng khép kín và vững chắc.[4, 5] Trong thế giới quan này, chân lý được tìm thấy thông qua đức tin, suy luận logic dựa trên các văn bản cổ và Kinh Thánh, chứ không phải qua quan sát thực nghiệm. Khoa học, khi đó chưa tách rời khỏi triết học, có nhiệm vụ minh họa cho những chân lý đã được mặc khải, chứ không phải để khám phá những chân lý mới.[4] Cách tiếp cận này tập trung vào câu hỏi "Tại sao?" – tìm kiếm mục đích thần thánh và ý nghĩa tối hậu của vạn vật, thay vì câu hỏi "Như thế nào?" – tìm hiểu cơ chế vận hành thực sự của chúng.
Tuy nhiên, từ trong lòng "đêm trường Trung Cổ", những hạt mầm của sự thay đổi đã nảy mầm. Thời kỳ Phục Hưng, bắt đầu từ thế kỷ 14, đã thổi một luồng sinh khí mới vào châu Âu.[6] Nó không chỉ là sự "tái sinh" của nghệ thuật và văn học cổ đại, mà còn là sự trỗi dậy của chủ nghĩa nhân văn, một tư tưởng đề cao giá trị, phẩm giá và khả năng của con người.[7] Con người bắt đầu được nhìn nhận như một chủ thể có khả năng tư duy phản biện, khám phá và định hình thế giới xung quanh. Sự thay đổi này được thể hiện rõ nét trong nghệ thuật. Các nghệ sĩ như Masaccio không còn chỉ vẽ các biểu tượng tôn giáo phẳng lặng; họ bắt đầu áp dụng các nguyên tắc toán học như phối cảnh và nghiên cứu giải phẫu người để tái hiện thế giới ba chiều một cách chân thực.[8] Mối liên hệ mật thiết giữa nghệ thuật và khoa học trong thời kỳ này đã rèn luyện những kỹ năng quan sát tỉ mỉ và phân tích chính xác, những kỹ năng sẽ trở thành nền tảng cho cuộc cách mạng khoa học sắp tới. Chính trong bối cảnh chuyển giao đầy sôi động này, khi con người bắt đầu tự tin nhìn vào thế giới bằng chính đôi mắt của mình, bình minh của khoa học hiện đại đã bắt đầu ló dạng.
1. Cuộc Cách mạng trên các Thiên cầu - Copernicus, Galileo và một Vũ trụ Mới
Copernicus và Cú sốc Phá vỡ Trật tự
Cuộc cách mạng khoa học thực sự bắt đầu không phải bằng một tiếng nổ lớn, mà bằng một lời thì thầm từ một giáo sĩ và nhà thiên văn học người Ba Lan tên là Nicolaus Copernicus (1473-1543). Sau gần ba thập kỷ âm thầm nghiên cứu toán học và thiên văn, ông đã đưa ra một giả thuyết làm rung chuyển nền tảng của thế giới quan đã tồn tại suốt 1.400 năm.[4] Trong tác phẩm để đời của mình, De revolutionibus orbium coelestium (Về sự quay của các thiên cầu), được xuất bản vào đúng năm ông qua đời, 1543, Copernicus đã đề xuất một mô hình vũ trụ hoàn toàn khác.[9] Ông đặt Mặt Trời vào vị trí trung tâm, và tuyên bố rằng Trái Đất chỉ là một trong số các hành tinh quay quanh ngôi sao trung tâm đó.[10, 11]
Mô hình của Copernicus, dù mang tính cách mạng, vẫn chưa hoàn toàn đoạn tuyệt với quá khứ. Ông vẫn giữ lại các quỹ đạo tròn và hệ thống ngoại luân phức tạp của Ptolemy để giải thích chuyển động của các hành tinh.[9] Tuy nhiên, tác động của nó là vô cùng sâu sắc. Bằng cách tước bỏ vị trí trung tâm của Trái Đất, thuyết nhật tâm đã giáng một đòn mạnh vào niềm kiêu hãnh của con người và thách thức trực tiếp giáo lý của Giáo hội cũng như hệ thống vật lý của Aristotle.[4, 12] Nó mở ra một khả năng đáng sợ và cũng đầy hứng khởi: vũ trụ có thể không được tạo ra chỉ vì con người.
Những người Kế thừa và Tử vì đạo
Tư tưởng của Copernicus đã gieo những hạt giống nguy hiểm, và những người kế thừa ông đã phải trả giá đắt. Giordano Bruno (1548-1600), một nhà tư tưởng người Ý, đã đẩy học thuyết này đi xa hơn. Ông cho rằng vũ trụ là vô hạn, không có trung tâm, và Mặt Trời của chúng ta chỉ là một ngôi sao bình thường giữa vô vàn các hệ mặt trời khác, nơi có thể cũng tồn tại sự sống.[4] Đối với Giáo hội, đây là những tư tưởng dị giáo không thể dung thứ. Sau bảy năm bị giam cầm và tra tấn, Bruno đã bị thiêu sống trên giàn hỏa tại Rome vào năm 1600 vì không chịu từ bỏ quan điểm của mình.[4] Cái chết của ông trở thành một lời cảnh báo rùng rợn cho bất kỳ ai dám dùng lý trí để thách thức quyền lực của đức tin.
Galileo Galilei: Bằng chứng từ Kính thiên văn
Nếu Copernicus là người đề xuất giả thuyết, thì Galileo Galilei (1564-1642) là người cung cấp bằng chứng. Ông là hiện thân của một loại nhà khoa học mới: một người không chỉ suy luận mà còn quan sát, thí nghiệm và đo lường.[4, 13] Vào năm 1609, khi nghe tin về một phát minh của người Hà Lan, Galileo đã tự mình cải tiến và chế tạo ra những chiếc kính thiên văn khúc xạ với độ phóng đại lên tới 30 lần.[14, 15] Sau đó, ông đã làm một việc thay đổi lịch sử: hướng chiếc kính lên bầu trời đêm.
Những gì Galileo nhìn thấy đã phá vỡ hoàn toàn thế giới quan cổ đại. Ông phát hiện ra rằng bề mặt Mặt Trăng không hề nhẵn nhụi và hoàn hảo như Aristotle mô tả, mà lồi lõm với núi non và thung lũng, giống như Trái Đất.[16, 17] Ông quan sát thấy Sao Mộc có bốn vệ tinh quay quanh nó, chứng tỏ không phải mọi thiên thể đều quay quanh Trái Đất.[14] Ông nhận thấy Sao Kim cũng có các pha tròn, khuyết giống như Mặt Trăng, một bằng chứng quan sát mạnh mẽ cho thấy Sao Kim quay quanh Mặt Trời chứ không phải Trái Đất. Những khám phá này, được công bố trong cuốn sách Sidereus Nuncius (Sứ giả giữa các vì sao) năm 1610, đã cung cấp bằng chứng thực nghiệm đầu tiên ủng hộ mạnh mẽ cho mô hình của Copernicus. Cuộc cách mạng này đánh dấu sự chuyển đổi từ một nền khoa học dựa trên logic suy diễn và thẩm quyền của các bậc tiền bối sang một nền khoa học dựa trên bằng chứng quan sát được. Chiếc kính thiên văn không chỉ là một công cụ, nó là biểu tượng cho một phương pháp luận mới: hãy tin vào những gì bạn có thể đo lường, ngay cả khi nó mâu thuẫn với những giáo điều lâu đời nhất.
Cuộc đối đầu với Quyền lực
Việc công bố các bằng chứng này đã đẩy Galileo vào một cuộc đối đầu trực diện và bi thảm với Giáo hội Công giáo.[13] Khoa học không tồn tại trong một không gian biệt lập, và những khám phá của Galileo đã trở thành một hành động chính trị, thách thức cấu trúc quyền lực và thẩm quyền giải thích thế giới của Giáo hội. Năm 1616, Tòa án Dị giáo tuyên bố thuyết nhật tâm là "dị giáo về mặt triết học và ít nhất là sai lầm về mặt thần học".[13]
Bất chấp cảnh báo, Galileo vẫn tiếp tục công trình của mình và vào năm 1632, ông xuất bản cuốn Đối thoại về hai hệ thống thế giới chính, một tác phẩm bảo vệ thuyết nhật tâm một cách khéo léo nhưng không che giấu được quan điểm của tác giả.[13] Phản ứng của Giáo hội rất gay gắt. Năm 1633, ở tuổi 69, Galileo bị đưa ra xét xử trước Tòa án Dị giáo ở Rome.[13, 17] Dưới sự đe dọa tra tấn, ông buộc phải công khai từ bỏ niềm tin của mình, thề rằng Trái Đất không hề chuyển động. Ông bị kết án quản thúc tại gia cho đến cuối đời và qua đời vào năm 1642.[17, 18] Mặc dù Galileo đã bị khuất phục, nhưng cuộc cách mạng mà ông khởi xướng thì không thể bị dập tắt. Cuộc đấu tranh của ông đã trở thành một biểu tượng cho sự xung đột giữa tư tưởng tự do và giáo điều, giữa bằng chứng khoa học và quyền lực chính trị.
2. Sự Tổng hợp Vĩ đại của Newton - Vũ trụ như một Cỗ máy Đồng hồ
Isaac Newton: Người khổng lồ đứng trên vai những người khổng lồ
Sau cái chết của Galileo, ngọn đuốc của cuộc cách mạng khoa học đã được trao cho một thiên tài người Anh, Isaac Newton (1643–1727). Newton xuất hiện trong một bối cảnh mà những mảnh ghép của một bức tranh lớn đã có sẵn, nhưng chưa ai có thể ghép chúng lại với nhau. Ông chính là người đã thực hiện cuộc tổng hợp vĩ đại, hợp nhất các công trình của những người đi trước như Galileo, Kepler và Descartes thành một hệ thống duy nhất, mạch lạc và mạnh mẽ.[19, 20] Ông đã lấy định luật quán tính của Galileo, các định luật về chuyển động hành tinh của Kepler và biến chúng thành nền tảng cho một lý thuyết phổ quát về chuyển động và lực hấp dẫn.[21, 22]
Principia Mathematica: Nền tảng của Vật lý Cổ điển
Năm 1687, với sự thúc giục và tài trợ của người bạn là Edmund Halley, Newton đã cho xuất bản tác phẩm vĩ đại nhất của mình: Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Các Nguyên lý Toán học của Triết học Tự nhiên).[19, 23] Cuốn sách này đã đặt nền móng cho toàn bộ vật lý học cổ điển và thống trị tư duy khoa học trong hơn hai thế kỷ tiếp theo.[23, 24]
Trong Principia, Newton đã trình bày ba định luật chuyển động, những định luật đã trở thành kinh điển [25, 26, 27]:
- Định luật I (Định luật Quán tính): Một vật thể sẽ giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều nếu không có lực nào tác động lên nó. Điều này đã chính thức hóa khái niệm quán tính mà Galileo đã khởi xướng.[21, 28]
- Định luật II: Gia tốc của một vật tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên nó và tỉ lệ nghịch với khối lượng của nó. Định luật này được biểu diễn bằng phương trình bất hủ
$F = ma$, cung cấp một mối quan hệ định lượng chính xác giữa lực, khối lượng và gia tốc, cho phép các nhà khoa học tính toán và dự đoán chuyển động.[27, 29] - Định luật III: Đối với mỗi lực tác động, luôn có một phản lực cùng độ lớn và ngược chiều. Định luật này giải thích rằng lực luôn xuất hiện theo từng cặp tương tác giữa các vật.[21, 25]
Tuy nhiên, khám phá đột phá nhất trong Principia chính là Định luật Vạn vật Hấp dẫn. Newton đã đề xuất rằng mọi hạt vật chất trong vũ trụ đều hút mọi hạt khác với một lực tỉ lệ thuận với tích khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.[30, 31, 32] Công thức của nó là $F = G\frac{m_1m_2}{r^2}$.[33] Ý tưởng này thật phi thường: lực làm cho quả táo rơi từ trên cây xuống đất cũng chính là lực giữ Mặt Trăng quay quanh Trái Đất và các hành tinh quay quanh Mặt Trời. Lần đầu tiên trong lịch sử, vật lý "trần thế" và vật lý "thiên thể" đã được hợp nhất dưới một định luật duy nhất, phổ quát.[20]
Các Đóng góp Khác và Di sản
Để xây dựng hệ thống cơ học của mình, Newton đã phải phát minh ra một công cụ toán học hoàn toàn mới: phép tính vi phân và tích phân.[29, 34] Công cụ này cho phép mô tả và tính toán sự thay đổi và chuyển động một cách chính xác, trở thành ngôn ngữ của vật lý và kỹ thuật hiện đại. Ngoài ra, những thí nghiệm quang học của ông với lăng kính đã chứng minh rằng ánh sáng trắng không phải là thuần khiết mà là sự kết hợp của tất cả các màu trong quang phổ.[35]
Di sản của Newton là vô cùng to lớn. Ông đã thay thế vũ trụ thần bí, khó hiểu của thời Trung Cổ bằng một vũ trụ cơ giới, một cỗ máy đồng hồ khổng lồ, vận hành theo các quy luật toán học chính xác, có thể hiểu và dự đoán được.[36] Thành tựu lớn nhất của ông là đã chứng minh rằng ngôn ngữ của tự nhiên là toán học. Khả năng dự đoán phi thường của hệ thống Newton, được minh chứng bằng việc Edmund Halley dự đoán chính xác sự trở lại của sao chổi mang tên ông, đã củng cố niềm tin vào sức mạnh của lý trí con người.[36] Vũ trụ máy móc, có thể hiểu được của Newton đã cung cấp nền tảng triết học cho Thời đại Ánh sáng, khuyến khích các nhà tư tưởng áp dụng lý trí vào mọi lĩnh vực của đời sống, từ chính trị, kinh tế đến xã hội, mở đường cho những thay đổi sâu sắc trong thế kỷ tiếp theo.
3. Kỷ nguyên Hơi nước và Sắt thép - Cuộc Cách mạng Công nghiệp Lần thứ nhất (khoảng 1760 - 1840)
Trái tim của Cách mạng: Động cơ Hơi nước
Khi các định luật của Newton mô tả một vũ trụ có trật tự, thì trên Trái Đất, một nguồn năng lượng mới sắp được giải phóng để thay đổi hoàn toàn trật tự xã hội. Cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ nhất, bắt đầu ở Anh vào khoảng năm 1760, được thúc đẩy bởi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, vượt xa khả năng của sức người, sức động vật, sức nước hay sức gió.[37, 38] Trái tim của cuộc cách mạng này là động cơ hơi nước.
Mặc dù các phiên bản sơ khai đã tồn tại, chính kỹ sư người Scotland James Watt (1736-1819) mới là người biến động cơ hơi nước thành một cỗ máy hiệu quả và thực tiễn.[39, 40] Khi sửa chữa một mô hình động cơ Newcomen vào năm 1763, Watt nhận ra nó lãng phí rất nhiều năng lượng.[41] Phát minh thiên tài của ông vào năm 1765 là thêm vào một bộ ngưng tụ hơi nước riêng biệt. Cải tiến này đã làm tăng đáng kể hiệu suất và giảm lượng than tiêu thụ, biến động cơ hơi nước từ một máy bơm nước chuyên dụng thành một "động cơ vạn năng" có thể cung cấp năng lượng cho mọi loại máy móc.[42, 43] Nguyên lý của nó rất đơn giản nhưng mạnh mẽ: hơi nước được đun sôi trong nồi hơi, tạo ra áp suất cao đẩy một piston chuyển động qua lại; chuyển động tịnh tiến này sau đó được chuyển thành chuyển động quay thông qua một hệ thống thanh truyền và bánh đà, sẵn sàng cung cấp năng lượng cho sản xuất.[44, 45, 46]
Nhà máy, Dệt may và Sự ra đời của Sản xuất Hàng loạt
Ngành công nghiệp dệt may là nơi đầu tiên cảm nhận được sức mạnh của động cơ hơi nước. Trước đó, các phát minh như "thoi bay" của John Kay (1733) và máy kéo sợi Jenny của James Hargreaves (1764) đã cơ giới hóa một phần ngành dệt, nhưng vẫn phụ thuộc vào sức người hoặc sức nước.[47] Động cơ hơi nước của Watt đã giải phóng các nhà máy khỏi sự phụ thuộc vào vị trí địa lý phải gần sông ngòi, cho phép chúng mọc lên ở bất cứ đâu có than và lao động.[46, 47] Năng lượng hơi nước ổn định và mạnh mẽ đã vận hành những cỗ máy dệt ngày càng lớn, tạo ra một hệ thống sản xuất tập trung trong các nhà máy, khởi đầu cho kỷ nguyên sản xuất hàng loạt. Năng suất lao động tăng vọt, làm thay đổi hoàn toàn bộ mặt kinh tế của nước Anh và sau đó là cả thế giới.[48]
Chinh phục Không gian và Thời gian: Đường sắt và Tàu thủy
Sức mạnh của hơi nước không chỉ giới hạn trong các nhà máy. Khi động cơ được thu nhỏ lại, nó đã được lắp đặt trên các phương tiện di chuyển, tạo ra một cuộc cách mạng trong giao thông vận tải.[49] Đầu máy xe lửa ra đời, kéo theo sự phát triển của mạng lưới đường sắt rộng khắp. Đường sắt đã kết nối các thành phố công nghiệp với các vùng nguyên liệu và các cảng biển, cho phép vận chuyển hàng hóa và con người nhanh hơn, rẻ hơn và với khối lượng lớn hơn bao giờ hết.[45, 46, 50] Tương tự, tàu thủy hơi nước, tiên phong bởi Robert Fulton ở Mỹ, đã khắc phục sự phụ thuộc vào những cơn gió thất thường, làm cho giao thông đường biển trở nên đáng tin cậy và rút ngắn thời gian di chuyển giữa các lục địa, thúc đẩy thương mại toàn cầu.[42, 51]
Tác động Xã hội: Đô thị hóa và Giai cấp Công nhân
Công nghệ không chỉ là một cỗ máy; nó là một lực lượng tái cấu trúc xã hội. Động cơ hơi nước đã phá vỡ cấu trúc xã hội nông nghiệp đã tồn tại hàng ngàn năm. Sự tập trung sản xuất trong các nhà máy đã gây ra một cuộc di cư khổng lồ từ nông thôn ra thành thị để tìm kiếm việc làm, dẫn đến quá trình đô thị hóa nhanh chóng và sự ra đời của các thành phố công nghiệp khổng lồ.[46, 52]
Cùng với đó là sự hình thành của một tầng lớp xã hội hoàn toàn mới: giai cấp công nhân công nghiệp, hay giai cấp vô sản.[53] Họ là những người không sở hữu tư liệu sản xuất và phải bán sức lao động của mình cho các chủ nhà máy để đổi lấy tiền lương.[52] Điều kiện làm việc trong các nhà máy thời kỳ đầu vô cùng khắc nghiệt: ngày làm việc kéo dài, môi trường nguy hiểm, lao động trẻ em phổ biến và tiền lương ít ỏi. Tuy nhiên, chính sự tập trung đông đảo công nhân vào một nơi, cùng chia sẻ những điều kiện sống và làm việc tồi tệ, đã giúp họ nhận thức được tình cảnh chung và sức mạnh tập thể của mình. Các thành phố lớn trở thành cái nôi của các phong trào công nhân, các công đoàn và các hệ tư tưởng chính trị mới nhằm đấu tranh cho quyền lợi của người lao động, định hình các cuộc xung đột xã hội và chính trị trong suốt thế kỷ 19 và 20.[52, 54]
4. Ánh sáng Điện và Kỷ nguyên Kết nối - Cuộc Cách mạng Công nghiệp Lần thứ hai (khoảng 1870 - 1914)
Nếu cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ nhất được xây dựng trên nền tảng hơi nước, sắt và than đá, thì cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ hai, bùng nổ vào cuối thế kỷ 19, được định hình bởi điện, thép và hóa chất. Đây là một giai đoạn tăng tốc đổi mới, với sự tham gia của các quốc gia mới như Đức và Hoa Kỳ, và những phát minh đã thay đổi sâu sắc cuộc sống hàng ngày của con người.
| Tiêu chí | Cách mạng Công nghiệp Lần thứ nhất | Cách mạng Công nghiệp Lần thứ hai |
|---|---|---|
| Nguồn năng lượng chính | Hơi nước (than đá) | Điện, Dầu mỏ |
| Vật liệu chủ đạo | Sắt | Thép |
| Ngành công nghiệp mũi nhọn | Dệt may, Luyện kim | Hóa chất, Điện, Ô tô |
| Phát minh tiêu biểu | Động cơ hơi nước, Máy dệt | Động cơ đốt trong, Bóng đèn, Điện thoại |
| Tổ chức sản xuất | Nhà máy đơn lẻ | Dây chuyền sản xuất, Tập đoàn công nghiệp |
| Quốc gia tiên phong | Anh | Đức, Hoa Kỳ |
Kỷ nguyên của Điện và Ánh sáng
Thomas Alva Edison (1847-1931) là hình mẫu tiêu biểu cho nhà phát minh của thời đại mới. Ông không phải là một thợ máy đơn độc, mà là một doanh nhân và nhà tổ chức đã biến sự sáng tạo thành một ngành công nghiệp. Tại phòng thí nghiệm của mình ở Menlo Park, New Jersey, Edison đã tạo ra một "nhà máy phát minh", nơi các chuyên gia làm việc có hệ thống để giải quyết các vấn đề kỹ thuật. Mặc dù ông không phải là người đầu tiên tạo ra ánh sáng điện, vì đã có ít nhất 22 nhà phát minh khác nghiên cứu về đèn điện trước đó, thành công của Edison nằm ở chỗ ông đã tạo ra bóng đèn sợi đốt thực tế đầu tiên vào năm 1879.[55, 56, 57] Sau hàng ngàn thí nghiệm, ông đã tìm ra vật liệu dây tóc (sợi bông tẩm carbon) có thể cháy sáng bền bỉ trong môi trường chân không cao.[55, 58] Quan trọng hơn, Edison không chỉ phát minh ra bóng đèn, ông đã xây dựng cả một hệ thống hoàn chỉnh bao gồm máy phát điện, mạng lưới dây dẫn, công tắc và ổ cắm để đưa điện năng đến với công chúng. Ông đã mang "Mặt trời thứ hai" đến cho nhân loại, xua tan bóng đêm và thay đổi nhịp điệu sinh hoạt của xã hội.
Động cơ Đốt trong và Sự ra đời của Ô tô
Trong khi điện đang thắp sáng các thành phố, một nguồn năng lượng mới khác cũng xuất hiện: dầu mỏ. Sự phát triển của động cơ đốt trong, một cỗ máy biến năng lượng từ việc đốt cháy nhiên liệu lỏng (xăng) thành chuyển động, đã mở ra một kỷ nguyên mới cho giao thông vận tải.[59] Năm 1886, kỹ sư người Đức Karl Benz đã nhận bằng sáng chế cho chiếc Benz Patent-Motorwagen, một chiếc xe ba bánh được trang bị động cơ đốt trong xi-lanh đơn.[60, 61, 62] Đây được công nhận là chiếc ô tô thực sự đầu tiên trên thế giới, một phát minh táo bạo trong thời đại mà xe ngựa vẫn là phương tiện thống trị.[63] Chiếc ô tô đã hứa hẹn một sự tự do cá nhân chưa từng có, đặt nền móng cho một ngành công nghiệp khổng lồ sẽ định hình thế kỷ 20.
Thế giới được Kết nối: Điện thoại và Điện tín
Cuộc cách mạng lần thứ hai cũng là cuộc cách mạng về kết nối. Điện tín, được phát minh trước đó, đã cho phép truyền thông điệp gần như tức thời qua những khoảng cách xa xôi, nhưng nó vẫn còn hạn chế.[64] Bước đột phá thực sự đến vào ngày 10 tháng 3 năm 1876, khi nhà phát minh người Scotland Alexander Graham Bell thực hiện cuộc gọi điện thoại đầu tiên trong lịch sử với câu nói bất hủ: "Mr. Watson, come here, I want to see you".[65, 66] Điện thoại đã cách mạng hóa giao tiếp cá nhân và thương mại, cho phép con người trò chuyện trực tiếp với nhau bất kể khoảng cách. Các công ty viễn thông khổng lồ như Bell Telephone Company (sau này là AT&T) nhanh chóng được thành lập, xây dựng mạng lưới kết nối toàn cầu.[65, 67, 68]
Vật liệu Mới: Thép và Hóa chất
Nền tảng vật chất của cuộc cách mạng này là thép. Quy trình Bessemer, được phát minh vào năm 1885, cho phép sản xuất thép với số lượng lớn và chi phí thấp.[47] Thép, với độ bền và tính linh hoạt vượt trội so với sắt, đã trở thành vật liệu xây dựng của thời đại. Nó cho phép xây dựng những cây cầu dài hơn, những tòa nhà chọc trời cao hơn, những đường ray xe lửa bền hơn và những cỗ máy chính xác hơn. Song song đó, ngành công nghiệp hóa chất cũng ra đời, ứng dụng các kiến thức khoa học để tạo ra các sản phẩm mới như thuốc nhuộm tổng hợp, phân bón hóa học giúp tăng năng suất nông nghiệp, và các loại thuốc nổ mạnh như dynamite, có tác động lớn đến cả xây dựng và quân sự.[64]
5. Những Chân trời Khoa học Mới - Darwin, Mendeleev và Bản chất của Sự sống và Vật chất
Trong khi các kỹ sư và nhà phát minh đang tái tạo thế giới vật chất, các nhà khoa học cũng đang thực hiện những cuộc cách mạng sâu sắc trong cách chúng ta hiểu về bản chất của sự sống và cấu trúc của vật chất. Hai nhân vật vĩ đại đã mang lại trật tự cho những lĩnh vực tưởng chừng như hỗn loạn nhất: Charles Darwin trong sinh học và Dmitri Mendeleev trong hóa học.
Charles Darwin và Nguồn gốc các loài
Charles Darwin (1809-1882), một nhà tự nhiên học người Anh, đã thực hiện một hành trình 5 năm vòng quanh thế giới trên tàu HMS Beagle (1831-1836).[69] Trong chuyến đi này, ông đã quan sát và thu thập một khối lượng bằng chứng khổng lồ về sự đa dạng đáng kinh ngạc của các loài sinh vật và sự phân bố địa lý của chúng. Những quan sát này đã gieo vào đầu ông những nghi ngờ về quan niệm phổ biến rằng mỗi loài được tạo ra một cách riêng biệt và bất biến.
Sau hơn 20 năm nghiên cứu và suy ngẫm, vào năm 1859, Darwin đã cho xuất bản tác phẩm nền tảng của sinh học hiện đại: Về Nguồn gốc các loài.[70, 71] Trong cuốn sách này, ông đã đưa ra một lý thuyết mạch lạc và được chứng minh bằng nhiều bằng chứng để giải thích sự tiến hóa của sự sống: thuyết chọn lọc tự nhiên. Các ý tưởng cốt lõi của ông bao gồm:
- Biến dị: Các cá thể trong cùng một loài luôn có những khác biệt nhỏ.
- Đấu tranh sinh tồn: Do nguồn tài nguyên có hạn, các sinh vật phải cạnh tranh với nhau để tồn tại và sinh sản.
- Chọn lọc tự nhiên: Những cá thể có những biến dị giúp chúng thích nghi tốt hơn với môi trường sẽ có nhiều khả năng sống sót, sinh sản và truyền lại những đặc điểm có lợi đó cho thế hệ sau.
Qua hàng triệu năm, quá trình này đã dẫn đến sự hình thành các loài mới từ một tổ tiên chung.[72, 73] Thuyết tiến hóa của Darwin là một cuộc cách mạng thực sự. Nó cung cấp một cơ chế hoàn toàn tự nhiên, không cần đến sự can thiệp của một đấng sáng tạo, để giải thích sự đa dạng, phức tạp và sự thích nghi kỳ diệu của sự sống. Bằng cách đặt con người vào trong cây phả hệ của sự sống, như một nhánh của cây tiến hóa chứ không phải là đỉnh cao của sự sáng tạo, Darwin đã thay đổi mãi mãi vị trí của chúng ta trong vũ trụ. Lý thuyết của ông đã gây ra những cuộc tranh cãi nảy lửa với các quan điểm tôn giáo và xã hội, những cuộc tranh cãi vẫn còn tiếp diễn cho đến ngày nay.[73, 74]
Dmitri Mendeleev và Trật tự của các Nguyên tố
Cùng thời điểm Darwin đang sắp xếp lại thế giới sinh vật, một nhà hóa học người Nga, Dmitri Mendeleev (1834-1907), cũng đang nỗ lực tìm kiếm trật tự trong thế giới vật chất. Vào giữa thế kỷ 19, các nhà hóa học đã khám phá ra hơn 60 nguyên tố hóa học, nhưng chúng chỉ là một danh sách rời rạc, không có một nguyên tắc tổ chức nào.[75]
Năm 1869, Mendeleev đã công bố một khám phá làm thay đổi bộ mặt của hóa học: Bảng tuần hoàn các nguyên tố.[75, 76] Ông đã sắp xếp các nguyên tố theo thứ tự khối lượng nguyên tử tăng dần và nhận ra rằng các tính chất hóa học của chúng lặp lại một cách có chu kỳ.[77] Thiên tài của Mendeleev không chỉ nằm ở việc sắp xếp những gì đã biết. Ông đã dũng cảm để lại những ô trống trong bảng của mình, tiên đoán rằng đó là vị trí của những nguyên tố mà khoa học chưa khám phá ra.[77, 78] Hơn thế nữa, dựa vào vị trí của các ô trống, ông đã dự đoán một cách chi tiết và chính xác các thuộc tính của những nguyên tố này, chẳng hạn như khối lượng nguyên tử, tỷ trọng và điểm nóng chảy.[79, 80]
Khi các nguyên tố mà ông dự đoán, như Gali (phát hiện năm 1875), Scandium (1879) và Germanium (1886), lần lượt được tìm thấy và có các thuộc tính khớp một cách đáng kinh ngạc với những gì Mendeleev đã mô tả, uy tín của Bảng tuần hoàn đã được khẳng định một cách tuyệt đối.[75, 81] Đây là một trong những minh chứng hùng hồn nhất về sức mạnh dự đoán của một lý thuyết khoa học. Bảng tuần hoàn đã biến hóa học từ một môn khoa học mô tả thành một môn khoa học dự đoán, cung cấp một tấm bản đồ vô giá cho việc khám phá cấu trúc của vật chất.
6. Di sản của Thời đại Biến đổi - Một Thế giới được Tái định hình
Kỷ nguyên kéo dài từ thế kỷ 16 đến cuối thế kỷ 19 không chỉ là một chuỗi các khám phá và phát minh; đó là một cuộc tái cấu trúc toàn diện nền văn minh nhân loại. Nó đã thay đổi cách con người sống, làm việc, giao tiếp và tư duy về chính bản thân mình và vũ trụ. Di sản của thời đại này vô cùng sâu sắc và phức tạp, đặt nền móng cho gần như mọi khía cạnh của thế giới hiện đại.
Tác động Kinh tế và Xã hội
Sự chuyển đổi từ xã hội nông nghiệp sang xã hội công nghiệp là thay đổi kinh tế - xã hội căn bản nhất.[82] Sản xuất bằng máy móc trong các nhà máy đã tạo ra một sự bùng nổ về năng suất lao động và của cải vật chất chưa từng có, nâng cao mức sống chung cho nhiều người.[83] Các cường quốc công nghiệp mới nổi lên, định hình lại cán cân quyền lực toàn cầu. Tuy nhiên, sự tiến bộ này cũng mang một cái giá đắt. Quá trình công nghiệp hóa đã tạo ra sự bất bình đẳng xã hội sâu sắc, với một tầng lớp chủ sở hữu giàu có và một tầng lớp công nhân đông đảo sống trong điều kiện nghèo khổ.[84] Các thành phố công nghiệp trở nên đông đúc, ô nhiễm, và các vấn đề xã hội mới nảy sinh. Bản chất của lao động cũng thay đổi, đòi hỏi người lao động phải có trình độ học vấn và kỹ năng cao hơn, chuyển dần từ lao động thể lực sang lao động trí tuệ.[85, 86]
Tác động lên Tư tưởng và Thế giới quan
Trên phương diện tư tưởng, di sản của thời đại này cũng không kém phần sâu sắc. Cuộc Cách mạng Khoa học đã lật đổ một vũ trụ hữu hạn, lấy con người làm trung tâm và thay thế nó bằng một vũ trụ vô hạn, vận hành theo các quy luật cơ học vô cảm. Thuyết tiến hóa của Darwin đã định vị lại vị trí của con người, không còn là sinh vật được tạo ra theo hình ảnh của Chúa mà là một phần của thế giới tự nhiên, chịu sự chi phối của các quy luật sinh học. Sự thành công vang dội của khoa học và công nghệ đã củng cố một niềm tin mãnh liệt vào lý trí, vào sự tiến bộ, và vào khả năng của con người trong việc thấu hiểu và làm chủ tự nhiên.
Tuy nhiên, sự tiến bộ này cũng cho thấy bản chất hai mặt của nó. Công nghệ mang lại sự thịnh vượng nhưng cũng tạo ra sự bóc lột và vũ khí hủy diệt.[83] Ngành công nghiệp hóa chất tạo ra phân bón để nuôi sống nhiều người hơn, nhưng cũng tạo ra thuốc nổ và khí độc cho chiến tranh.[64] Câu chuyện của thời đại này là một lời nhắc nhở rằng sức mạnh của khoa học và công nghệ phải luôn đi đôi với trí tuệ và trách nhiệm đạo đức.
Cuối cùng, di sản quan trọng nhất của kỷ nguyên này có lẽ là việc thiết lập một chu kỳ đổi mới liên tục và tăng tốc. Mỗi khám phá khoa học lại mở đường cho những ứng dụng công nghệ mới, và mỗi công nghệ mới lại cung cấp những công cụ mạnh mẽ hơn để thúc đẩy nghiên cứu khoa học. Vòng lặp phản hồi tích cực này, được khởi động từ thời Copernicus, Newton và Watt, vẫn đang tiếp tục quay với tốc độ ngày càng nhanh, định hình thế giới của chúng ta trong thế kỷ 21 và xa hơn nữa. Thời Cận đại đã không chỉ thay đổi thế giới; nó đã dạy cho thế giới cách liên tục thay đổi chính mình.
End of Article