10 phát minh của người Mỹ làm thay đổi thế giới

1. Điện

Những nỗ lực để tìm hiểu và khai thác công năng của dòng điện được bắt đầu vào thế kỷ 18. Các khoa học gia ngày đó cho rằng điện có thể được sử dụng với chi phí thấp để mọi người thắp sáng nhà cửa. 

Một trong những nhà tiên phong lẫy lừng về điện là nhà phát minh Thomas Edison, người đã phát triển và hiện thực hóa chiếc bóng đèn điện đầu tiên vào cuối thập niên 1870. Sau đó, Edison đã thành lập một công ty sau này trở thành General Electric, và ông cũng đã cho khánh thành nhà máy điện trung ương đầu tiên của Hoa Kỳ tại New York vào năm 1882. Hệ thống điện của Edison sử dụng dòng điện một chiều (DC), là tiêu chuẩn ở Hoa Kỳ trong những năm đầu Hoa Kỳ sử dụng điện năng. 

Tuy nhiên, nhà sáng chế Nikola Tesla và George Westinghouse lại tỏ ra hào hứng hơn với dòng điện xoay chiều (AC), loại dòng điện giúp truyền điện trong khoảng cách xa hơn đồng thời tiết kiệm hơn so với dòng điện một chiều (DC). Lo lắng rằng lợi nhuận từ các bằng sáng chế về dòng điện một chiều (DC) của mình sẽ bị suy giảm, Edison đã bắt đầu một chiến dịch hạ uy tín dòng điện xoay chiều (AC). Cuộc tranh chấp nảy lửa này giữa các nhà phát minh còn được gọi là chiến tranh dòng điện. “Cuộc chiến” này đã kết thúc với một kết quả không chính thức tại hội chợ thế giới năm 1893 ở Chicago, khi Westinghouse đã đánh bại dòng điện một chiều trong một nỗ lực nhằm cung cấp điện xoay chiều (AC) cho hội chợ. 

Dòng điện xoay chiều (AC) sau đó sớm trở nên thắng thế trong ngành điện năng. Hiện nay, hầu hết dòng điện mà chúng ta sử dụng là điện xoay chiều (AC) bất chấp những chuyển biến có phần tích cực của điện một chiều (DC) trong những năm gần đây.

2. Điện thoại 

Vào đầu thế kỷ 19, một số nhà phát minh bắt đầu sáng chế các thiết bị điện tín để truyền tin. Elisha Gray và Antonio Meucci được lịch sử để ghi nhận là những nhà phát minh ra các thiết bị cho phép truyền phát giọng nói. Tuy nhiên, Alexander Graham Bell mới là người được ghi nhận là nhà phát minh của điện thoại, và ông đã nhận được bằng sáng chế của Hoa Kỳ cho nhà phát minh này. 

Thành công của Bell với phát minh ra điện thoại đến từ những nỗ lực tạo ra một máy điện báo hài hòa, một thiết bị có thể truyền nhiều tin nhắn cùng lúc trên một dây thép. Sau một phát hiện tình cờ với một trong những thí nghiệm của mình, Bell bắt nảy sinh một ý tưởng táo bạo khác, truyền giọng nói của con người trên dây dẫn. Cuối cùng, ông đã thành công trong việc phát triển và hoàn thiện chiếc điện thoại đầu tiên vào năm 1876 và đã thành lập công ty điện thoại Bell (hiện được gọi là AT & T) một năm sau đó. 

Điện thoại đã biến đổi hoàn toàn cách mà nhân loại giao tiếp. Nó cho phép mọi người kết nối lập tức và chia sẻ thông tin với mức hiệu quả cao hơn. Phát minh này cũng thúc đẩy sự phát triển của các đường dây điện thoại và các mạng điện thoại di động sau này. 

Vào năm 1993, IBM đã cho ra mắt một chiếc điện thoại di động có màn hình cảm ứng với chức năng Trợ lý kỹ thuật số (PDA) cá nhân, có thể được xem là tiền thân của iPhone (Apple). Điện thoại thông minh thời hiện đại – mang nhiều chức năng có ở máy tính hơn là điện thoại thông thường, khiến điện thoại để trở thành một công cụ không những giúp công việc trở nên hiệu quả, mà còn có thể hoạt động như một trạm thu phát truyền thông đa phương diện. 

3. Dây chuyền sản xuất

Xe hơi Model T được phát triển bởi Henry Ford đã mang đến một bước tiến mới – dây chuyền sản xuất. Đầu thập niên 1990, xe hơi trở nên phổ biến tại Hoa Kỳ. Và Model T trở thành một mẫu xe “quốc dân” tại Hoa Kỳ bởi giá thành hợp lý, và thú vị là thậm chí ngài Ford luôn muốn giá thành phải rẻ hơn nữa. 

Vào năm 1913, Ford đã cho ra đời khái niệm sản xuất xe hơi theo từng phần thay vì toàn bộ chiếc xe. Ông đã sử dụng băng chuyền, đưa công nghệ sản xuất xe hơi phát triển lên một tầm cao mới. Xe hơi được hoàn thành theo từng phần, và đó cũng là dây chuyền sản xuất sơ khai, là hình mẫu cho những dây chuyền sản xuất sau này. Chính nhờ công nghệ này, thời gian để hoàn thành một chiếc xe được giảm đáng kể từ 12 giờ còn 90 phút. 

Chưa hết, dây chuyền sản xuất còn cho phép nhân công làm việc hiệu quả hơn vì nó phân chia công việc một cách hợp lý, dẫn tới năng suất và lợi nhuận tăng vọt. Trên hết, dây chuyền sản xuất giúp Ford có thể giảm giá thành một chiếc xe  Model T từ $825 vào năm 1908 xuống còn $260 vào năm 1925. Tuy nhiên, nhân công của Ford cảm thấy hệ thống làm việc khá nhàm chán. Trong một nỗ lực để giữ chân công nhân, Ford đã tăng thù lao và đồng thời giảm giờ làm ở mỗi ca một giờ. Không lâu sau đó, những nhà máy khác đã bắt đầu áp dụng dây chuyền sản xuất như dây chuyền của Ford. 

Ngày nay, dây chuyền sản xuất là thứ không thể thiếu trong hầu hết các nhà máy, ngoại trừ việc dây chuyền sản xuất hiện đại có nhiều khâu được hoàn toàn cơ giới hóa.

4. Máy tính cá nhân 

Những chiếc máy tính đầu tiên, chắc chắn, không dành cho những vấn đề cá nhân, vì chúng rất cồng kềnh. Một trong những chiếc máy tính đầu tiên, Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC) được sản xuất dành cho quân đội Hoa Kỳ trong Đệ nhị thế chiến. Tuy nhiên, trọng lượng của nó lên đến 27,215 kg và chiếm đến 185 mét vuông. Vào năm 1971, sự ra đời của bộ vi xử lý đã biến ý tưởng về một chiếc máy tính cá nhân thành hiện thực. Những bộ vi xử lý cũng giúp vận hành những chương trình máy tính, tuy kích thước của chúng chỉ bằng một chiếc móng tay. Điều này dẫn đến sự xuất hiện của máy tính nhỏ và máy vi tính, là tiền thân của máy tính cá nhân ngày nay. Một trong những máy vi tính đầu tiên, máy vi tính Altair, nhanh chóng trở nên phổ biến trong công chúng với phần mềm thân thiện với người dùng được phát triển bởi Bill Gates và Paul Allen. Gates và Allen đã sáng lập ra Microsoft (từ viết tắt của microcomputer software), công ty công nghệ này sau đó dẫn đầu trong việc phát triển phần mềm cho máy tính. Trong khi đó, Steve Jobs và Steven Wozniak đã thành lập công ty máy tính Apple và ra mắt một số máy tính có tính năng cải tiến dựa trên Altair. 

Năm 1977, Jobs và Wozniak đã cho ra mắt máy tính Apple II, bao gồm một màn hình màu, bàn phím và các khe cắm mở rộng. Năm 1981, hãng IBM đã phát hành một máy tính có tính năng đặc biệt mạnh mẽ gọi là máy tính cá nhân (PC). Và cuộc cách mạng trong việc nâng cấp máy tính cá nhân vẫn đang diễn ra. Những đổi mới khác như giao diện đồ họa người dùng và chuột máy tính khiến cho các máy tính dễ dàng được tiếp cận bởi phần đông công chúng.

5. Internet

Những chiếc máy tính đầu tiên dù khá mạnh nhưng rất cồng kềnh và khó di chuyển. Các nhà nghiên cứu đã phải đi những quãng đường dài để truy cập và chia sẻ thông tin. 

Khi Chiến tranh Lạnh bước vào thời kỳ cao trào, chính phủ Hoa Kỳ bắt đầu cho nghiên cứu về những phương thức chia sẻ thông tin khác, những đường truyền không bị ảnh hưởng bởi một cuộc tấn công hạt nhân có thể xảy ra từ Liên Xô. Trong những năm của thập niên 1960, Cơ quan Chỉ đạo các Dự án Nghiên cứu Quốc phòng Tiên tiến (ARPA) của Hoa Kỳ đã phát triển Arpanet, một mạng lưới mà cuối cùng đã phát triển thành mạng Internet hiện đại. Tuy nhiên, khi nhiều máy tính bắt đầu kết nối thông qua ARPANET (1), việc nhanh chóng cho ra đời một bộ quy tắc về cách truyền dữ liệu thông qua mạng lưới này là điều vô cùng cần thiết. Vào ngày 01/011983, Arpanet đã thông qua Giao thức điều khiển truyền vận/ Giao thức Internetwork (TCP / IP), là quy chuẩn để các máy tính có thể tương tác với nhau. Ngôn ngữ mang tính phổ quát dành cho máy tính này cho phép các nhà nghiên cứu sau này xây dựng một mạng lưới kết nối toàn cầu, còn được gọi là “Internetwork” hoặc ngắn gọn hơn là Internet. Điều này cũng mở đường cho việc tạo ra World Wide Web, phương cách phổ biến nhất để truy cập dữ liệu trực tuyến ngay hôm nay. 

6. Máy bay 

Những nỗ lực đầu tiên để thực hiện những chuyến bay được mô phỏng theo chuyển động bay của loài chim. Ý tưởng về máy bay có cánh cố định không hề tồn tại cho đến cuối thế kỷ 18. Nhiều nhà khoa học sau đó đã thử nghiệm các chuyến bay được kiểm soát với tàu lượn nhưng họ không thành công trong việc đạt được mục tiêu là thực hiện những chuyến bay vận hành tự động. 

Lấy cảm hứng từ những người tiên phong trong ngành hàng không vừa nêu trên, anh em nhà Wright: Orville Wright và Wilbur Wright đã bắt đầu thử nghiệm với các thiết kế máy bay của riêng họ và phát triển hệ thống lái dành cho máy bay vận hành bằng nhiên liệu. Vào ngày 17/12/1903, anh em nhà Wright đã thực hiện chuyến bay tự động đầu tiên trên một chiếc máy bay nặng hơn trọng lượng không khí ở thành phố Kitty Hawk, tiểu bang Bắc Carolina. Đến năm 1905, họ đã phát triển được một chiếc máy bay hoàn thiện đầu tiên.Trong một chuyến bay thử nghiệm với chiếc máy bay được thực hiện vào năm 1905, Wilbur đã bay với quãng đường 24,5 dặm (hơn 39 cây số) trong 39 phút. 

Tuy nhiên, công chúng vẫn còn bàng quang với thành tựu này cho đến năm 1908, khi anh em Wright đã thực hiện các chuyến bay công cộng đầu tiên tại Âu châu. Các kỹ sư từ khắp nơi trên thế giới bắt đầu nghiên cứu và cải thiện thiết kế của anh em nhà Wright. Và Đệ nhất thế chiến đã giúp tăng tốc tốc độ quân sự hóa và đồng thời đẩy mạnh việc sản xuất máy bay.

7. Máy điều hòa 

Mặc dù khái niệm điều hòa đã xuất hiện từ thời Ai Cập cổ đại, hệ thống điều hòa được vận hành bằng điện hiện đại đầu tiên ban đầu là để giải quyết một vấn đề trong sản xuất công nghiệp. Năm 1902, độ ẩm cực cao tại công ty in ấn phát hành sách mang tên Sackett-Wilhelms Lithographing and Publishing Company tại Brooklyn khiến các trang giấy bị co lại và phồng lên, làm gián đoạn quá trình in. Willis Carrier, một kỹ sư 25 tuổi chuyên thực hiện các thí nghiệm, đã phát minh ra một cỗ máy để giúp giảm độ ẩm xung quanh nhà máy in. Carrier nhanh chóng nhận ra sáng chế của mình cũng có thể làm mát không khí, mang lại sự tiện nghi và có thể giúp ích cho nhiều ngành công nghiệp khác. Đến năm 1922, Carrier đã tinh chỉnh phát minh này, thêm vào máy nén lạnh ly tâm, là tiền thân cho các hệ thống điều hòa không khí hiện đại ngày nay. Tuy nhiên, đại đa số công chúng không quen thuộc với sự thoải mái mà hệ thống điện lạnh này mang lại cho đến những năm của thập niên 1920, khi hệ thống làm mát là thứ không thể thiếu trong những rạp chiếu bóng. Các rạp chiếu phim công cộng vào thời điểm đó thường ẩm ướt và có mùi, vì vậy phát minh của Carrier là một cuộc cách mạng cho ngành công nghiệp nhà hát. Theo thời gian, sự phổ biến của máy điều hòa dần dần chuyển từ không gian công cộng tiếp tục lan rộng với những ứng dụng tại nhà riêng. Và vào cuối thập niên 1960, hầu hết các hộ gia đình tại Hoa Kỳ đều có máy điều hòa không khí. Ngày nay, Hoa Kỳ tiêu thụ nhiều năng lượng hơn để vận hành máy điều hòa so với phần còn lại của thế giới cộng lại.

8. Nhựa

Vào thế kỷ 19, việc săn bắn voi quá mức khiến ngà voi trở nên khan hiếm, tạo ra một vấn đề cho các nhà cung cấp bi dành cho bộ môn billiards. Nhựa xuất hiện khi các nhà cung cấp bắt đầu tìm kiếm một chất liệu thay thế cho ngà được sử dụng để tạo ra những quả bóng billiards. 

Năm 1869, John Wesley Hyatt, một nhà in ấn từ thành phố Starkey, Nữu Ước, thành công trong việc phát minh ra nhựa – một vật liệu tổng hợp mà ông ta gọi là Celluloid. Celluloid có thể được tạo hình với các hình dạng khác nhau và có các tính năng có thể thay thế các chất tự nhiên khác nhau (bao gồm cả ngà voi). 

Sự đột phá này đồng nghĩa là việc sản xuất của con người không còn bị hạn chế bởi vật liệu tự nhiên. Những tiến bộ khác trong việc phát triển nhanh chóng xuất hiện sau đó, bao gồm cả sự phát triển của polystyrene, vinyl, acrylics và nylon. Sự xuất hiện của vô số những loại vật liệu mới này cũng dẫn đến các công nghệ sản xuất mới đơn cử như ép phun, cho phép nhựa được sản xuất với giá rẻ và ở quy mô nhanh chóng. 

Trong Đệ nhị thế kiến, quân đội Hoa Kỳ bắt đầu dựa nhiều vào các nguyên liệu thay thế được tổng hợp từ hóa chất nhằm bảo tồn tài nguyên thiên nhiên, điều này thúc đẩy sự gia tăng gấp bốn lần sản lượng nhựa tại Hoa Kỳ. Trong những năm thời kỳ hậu chiến, các công ty sản xuất nhựa chuyển sự chú ý của họ đến các sản phẩm tiêu dùng. Nhựa cho phép hàng hóa được sản xuất với chi phí rẻ hơn, an toàn hơn, bền vững hơn, cũng như giúp nâng cao mức sống của mọi người. Tuy nhiên, một số loại nhựa nhất định và việc dùng nhựa quá mức cũng dẫn đến sự tích tụ chất thải với quy mô rất lớn, tạo ra những lo ngại về môi trường, những vấn đề vẫn đang được giải quyết cho đến tận ngày hôm nay. 

9. Hệ thống định vị GPS

Khi vệ tinh của Nga, Sputnik được phóng vào năm 1957, các nhà vật lý Mỹ phát hiện ra rằng họ có thể theo dõi chính xác các chuyển động của vệ tinh nhờ, một phần, nhờ hiệu ứng Doppler. Khám phá này gây tò mò cho chính phủ Hoa Kỳ vì nó có giúp hỗ trợ các hoạt động nhằm lên kế hoạch cho quân đội Hoa Kỳ. Trong nhiều thập niên, có ba người đàn ông với những đóng góp khác nhau đã được công nhận với dự án GPS của Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, bắt đầu vào năm 1973. Họ là Roger L. Easton, Ivan Getting, và Bradford Parkinson. Mãi đến năm 2018, những đóng góp của tiến sĩ Gladys West mới được công nhận. Các tính toán của tiến sĩ West đã mang đến hiểu biết chính xác về hình dạng hình học của trái đất. Không có các tính toán này, công nghệ GPS không thể xuất hiện. GPS là một hệ thống định vị sử dụng các vệ tinh để xác định chính xác vị trí giữa các điểm trên Trái đất. Hiện tại, nhiều ứng dụng dân sự đang sử dụng công nghệ GPS, bao gồm điện thoại thông minh, đồng hồ thông minh và tai nghe không dây. Các ứng dụng giao thông thực tế bao gồm Google Maps và Waze, và thậm chí các trò chơi di động như Pokemon Go cũng sử dụng công nghệ GPS.

10. Bóng bán dẫn 

Thế giới ngày nay được kết nối mạnh mẽ bao giờ hết nhờ vào duy nhất một thiết bị: bóng bán dẫn – là một linh kiện tối quan trọng trong các thiết bị công nghệ hiện đại của chúng ta. Là một thiết bị bán dẫn cho phép dòng điện được chuyển đổi hoặc khuếch đại trong một cỗ máy lớn hoặc thiết bị công nghệ, các bóng bán dẫn không thể thiếu đối với các máy tính hiện đại vì nó cho phép thông tin được truyền tải. Linh kiện này có mặt trong radio, điện thoại thông minh và TV. Ứng dụng phổ biến nhất của các bóng bán dẫn trong thế kỷ 21 nằm bên trong các chip ghi nhớ máy tính. Điều này làm cho bóng bán dẫn trở thành một trong những tiến bộ công nghệ quan trọng nhất của thế kỷ 20.

Bóng bán dẫn lần đầu tiên được cấp bằng sáng chế bởi Nhà vật lý người Áo, Julius Edgar Lilienfeld nvào ăm 1926, nhưng anh ông đã thất bại trong việc tạo ra một bóng bán dẫn có thể vận hành. Mãi đến năm 1947, ba nhà vật lý, John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley, làm việc tại Phòng thí nghiệm Bell ở thành phố Murray Hill, tiểu bang New Jersey, đã sản xuất thành công các bóng bán dẫn có thể hoạt động trơn tru. Các thí nghiệm của họ nhằm nghiên cứu cách mà các chất rắn bị ảnh hưởng trong từ trường điện. Họ đã có được bước đột phá khi thay thế các ống chân không thủy tinh tiêu chuẩn bằng ống chân thủy tinh bằng vàng và nguyên tố Germanium để tạo ra một diode bán dẫn thành công trong bóng bán dẫn. Thành tựu này này được cho là một trong số những phát minh quan trọng nhất của thế kỷ 20 và có ý kiến cho rằng, đây là những linh kiện mang đến sự thay đổi mạnh mẽ nhất  từng được phát minh. Phát minh này nhận được giải thưởng Nobel vào năm 1956.