Những phát minh quan trọng của người Đức đã thay đổi thế giới ngày nay

Tuy là nước gây ra cuộc Chiến tranh thế giới thứ hai và nhiều thương đau cho nhân loại nhưng Đức cũng là một trong những quốc gia đóng góp đáng kể cho văn minh nhân loại với nhiều phát minh quan trọng.

Đức là một trong những quốc gia sản sinh ra khá nhiều nhân tài, nhà phát minh lớn của thế giới. Đây cũng là là quốc gia công nghiệp lớn nhất Châu Âu và đi đầu trong nhiều lĩnh vực như y học, hàng không vũ trụ và xe hơi.

Do đó không ngạc nhiên khi nước này có thể sản sinh ra nhiều phát minh vĩ đại, phục vụ cho cuộc sống của con người cho đến ngày nay. Dưới đây là điểm qua một vài phát minh quan trọng mà người Đức đã tạo ra.

Động cơ diesel

Rudolf Diesel sinh năm 1868 tại Paris, Pháp, có bố mẹ là người Đức gốc Bavaria. Ông dành hầu hết tuổi trẻ của mình ở Pháp, Anh và Bavaria. Sau khi lấy bằng kỹ sư vào năm 1880, Diesel trở lại Paris, nơi ông thiết kế và xây dựng một nhà máy làm đá và đông lạnh hiện đại.

Vào thời điểm đó, nước đá được sản xuất bằng động cơ hơi nước. Mặc dù có công suất khá mạnh nhưng động cơ hơi nước không hiệu quả vì 90% năng lượng bị lãng phí. Đó là lý do thôi thúc Diesel bắt tay nghiên cứu một dạng động cơ nhiên liệu đem tới hiệu quả nhiệt cao hơn.

Mục tiêu của Diesel tạo ra một động cơ đốt trong, có khả năng nén không khí cao dựa trên chu trình nhiệt động lực học. Thử nghiệm với hơi nước và hơi amoniac không thành công, Diesel cuối cùng đã tìm được lời giải khi sử dụng nhiên liệu dầu diesel và bơm vào buồng đốt trong giai đoạn cuối của kỳ nén. Nhiên liệu nhanh chóng bị đốt cháy bởi nhiệt độ cao và áp suất của quá trình nén. Quá trình cháy làm giãn nở không khí và đẩy piston sinh công.

Vào năm 1896, Diesel đã trình diễn động cơ đốt trong với hiệu suất lên tới 75%. Cho tới nay đã trải qua cả thế kỷ với nhiều thay đổi và tinh chỉnh nhưng động cơ diesel ngày nay về cơ bản vẫn giống thiết kế năm 1896 của Diesel. Ngày nay động cơ diesel được sử dụng trong nhiều lĩnh vực từ nông nghiệp, xây dựng tới vận tải.

Thiết bị khử trùng trong phòng thí nghiệm (Bunsen Burner)

Thiết bị có tên Bunsen Burner thường được sử dụng phổ biến trong phòng thí nghiệm để đốt nóng hoặc khử trùng vật dụng. Năm 1852, Đại học Heidelberg thuê nhà khoa học nổi tiếng Robert Bunsen làm trưởng phòng hóa học. Để thu hút nhà khoa học này, trường đã hứa sẽ xây dựng một phòng thí nghiệm hóa học mới.

Giống như nhiều thành phố Châu Âu thời đó, Heidelberg lắp đặt các đường ống dẫn khí đốt để thắp sáng đường phố và nhà cửa. Các nhà thiết kế phòng thí nghiệm khi ấy đã thử tận dụng dòng khí đốt đó để chiếu sáng và cho các thí nghiệm.

Khi phòng thí nghiệm bắt đầu được xây dựng, Bunsen cùng với nhà sản xuất nhạc cụ người Đức Peter Desaga đã bắt đầu thiết kế và chế tạo nguyên mẫu một lò đốt trong phòng thí nghiệm chạy bắng khí gas. Bằng cách trộn không khí theo tỷ lệ được kiểm soát trước khi đốt, họ đã tạo ra được một lò đốt không tạo ra bồ hóng.

Năm 1857, Bunsen xuất bản một bài báo mô tả thiết kế lò đốt đặc biệt này. Cho đến nay thiết bị đã được ứng dụng tại hầu hết các phòng thí nghiệm trên khắp thế giới.

Kính hiển vi điện tử

Một trong những phát minh quan trọng của thế kỷ 20, đó là kính hiển vi điện tử. Thiết bị này cho phép phóng to các vật thể lên tới 10 triệu lần và nó đã góp phần thay đổi cách chúng ta nhìn nhận về thế giới.

Năm 1931, nhà vật lý người Đức Ernst Ruska và kỹ sư điện Max Knoll đã tạo ra mẫu kính hiển vi điện tử đầu tiên. Trước đó, nguyên mẫu ban đầu không thể phóng to được như kính hiển vi quang học, nhưng vào cuối những năm 1930, Ruska và Knoll đã cải tiến thiết bị này.

Kính hiển vi điện tử sử dụng thấu kính tĩnh điện và điện từ để tạo ra hình ảnh bằng cách điều khiển chùm tia electron hướng vào một vật thể đích. Nhờ đó kính cho phép người xem có thể quan sát được các vật thể nhỏ như một nguyên tử.

Quá trình phát triển kính hiển vi điện tử bị tạm dừng do Thế chiến thứ hai nổ ra. Thời kỳ hậu chiến, các nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đã bắt đầu nghiên cứu cải tiến và hoàn thiện thiết kế cho mẫu kính hiển vi điện tử của hai nhà khoa học Đức. Hiện tại kính hiển vi điện tử có thể phát hiện được sự phát xạ điện tử của mục tiêu, qua đó giúp các nhà khoa học có thể nhìn thấy nhiều vật thể hơn so với thiết kế ban đầu của Ruska và Knoll.

Kính áp tròng

Chặng đường ra đời và phát triển loại kính áp tròng có thể đặt trực tiếp lên mắt để điều chỉnh tầm nhìn của con người đã trải qua một quá trình dài. Trong cuốn "Codex of The Eye, Manual D" của thiên tài người Ý Leonardo da Vinci viết năm 1508, ông đã đưa ra giải thuyết rằng, sức mạnh của giác mạc có thể thay đổi nếu một ai đó gắn một bán cầu thủy tinh chứa đầy nước trên mắt.

Năm 1636, nhà triết học và toán học người Pháp René Descartes đã đề xuất đặt trực tiếp lên giác mạc một ống thủy tinh để điều chỉnh tầm nhìn. Thật không may, ý tưởng của ông không thể thực hiện được vì người gắn nó không thể chớp mắt.

Dựa trên nghiên cứu của Descartes, bác sỹ người Anh Thomas Young đã chế tạo ra một ống kính thủy tinh chứa đầy nước và đặt trực tiếp lên giác mạc của người đeo. Mặc dù vậy, nó vẫn không phải là ý hay. Phải tới năm 1888, kính áp tròng thực sự mới ra đời.

Bác sỹ nhãn khoa người Đức Adlof Gaston Eugen Fick đã sử dụng một khối thủy tinh thổi phồng và tạo hình cong theo nhãn cầu. Nó sau đó được đặt thử trên các mô ít nhạy cảm xung quanh giác mạc. Ban đầu, Fick chỉ thử nghiệm trên thỏ. Sau đó anh chuyển sang thử nghiệm lâm sàng trên người tình nguyện.

Tuy nguyên mẫu kính áp tròng của Fick không thể đeo trong nhiều giờ liên tục nhưng nó đã góp phần điều chỉnh thị lực của người đeo. Cho đến nay, kính áp tròng ngày càng hoàn thiện tốt hơn, mỏng hơn và quan trọng không gây khó chịu cho mắt người.

Máy ghi âm

Băng ghi âm từ là một trong phát minh quan trọng do người Đức sáng tạo ra. Băng ghi âm là thành quả sáng tạo của nhà phát minh người Đức/Mỹ có tên Fritz Pfleumer vào năm 1928 dựa trên cuộn băng giấy có phủ thêm lớp bột oxit sắt (Fe2O3). Thành quả này dựa trên nhiều phát hiện trước đó về khả năng ghi âm dây từ của Oberlin Smith vào năm 1888 và Valdemar Poulsen vào năm 1898.

Sau đó công ty điện tử BASF của Đức đã phát triển và sản xuất máy ghi âm băng từ. Máy ghi âm thực tế đầu tiên có tên Magnetophon K1 ra đời vào những năm 1935.

Băng từ là một phương tiện để ghi nội dung dưới dạng từ tính. Nó được làm bằng cách phủ một lớp từ tính mỏng trên một dải nhựa dài và hẹp. Các thiết bị ghi và phát lại âm thanh, video từ cuộn băng từ được gọi chung là máy ghi băng. Một thiết bị lưu trữ dữ liệu máy tính trên băng từ được là ổ băng từ.

Băng từ đã cách mạng ghi âm và phát sóng truyền hình. Nó cho phép đài phát thanh có thể phát sóng trực tiếp, ghi lại buổi dẫn hôm đó và phát lại sau này dễ dàng. Nó cũng cho phép ghi âm lại thành nhiều bản khác nhau và sau đó, trộn lẫn, chỉnh sửa và thay đổi chất lượng tùy ý.

Tuy nhiên sau này các công nghệ lưu trữ khác đã dần thay thế băng từ.

Định dạng MP3

MP3 viết tắt của MPEG Audio Layer III và là một dạng file và là tiêu chuấn nén âm thanh. Theo đó các file nhạc được chia nhỏ ra theo hệ số 12 và chất lượng âm thanh có thể bị giảm đi đôi chút.

Dung lượng ban đầu của MP3 nhỏ hơn rất nhiều so với dữ liệu ban đầu do đã bỏ đi những phần âm thanh không cần thiết trong khoảng nghe của con người. Chuẩn nén này cũng giống như định dạng ảnh JPEG.

MPEG và viết tắt của Motion Pictures Expert Group, một nhóm các tiêu chuẩn âm thanh và video do Hiệp hội tiêu chuẩn công nghiệp (ISO) ban hành. Tiêu chuẩn đầu tiên MPEG-1 xuất hiện vào năm 1992 và có băng thông thấp. Tiếp đó MPEG-2 có băng thông cao và chuẩn nén này đủ tốt để nén nội dung trên đĩa DVD.

Tuy nhiên với MPEG Audio Layer III, đây đơn giản chỉ là một chuẩn nén liên quan đến âm thanh.

Vào tháng 4/1989,  học viện Fraunhofer của Đức đã nhận được bằng sáng chế về chuẩn nén MP3 do chính người Đức phát minh ra. Tiếp đó vào năm 1992, nó được tích hợp vào MPEG-1. Tới tháng 11/1996, MP3 đã được cấp phép bằng sáng chế tại Mỹ và tới năm 1998, Fraunhofer bắt đầu thu được lợi nhuận từ việc bán bản quyền bằng sáng chế cho các nhà phát triển bộ mã hóa và giải mã MP3.

Đến đầu những năm 1990, Fraunhofer đã thử chế tạo máy nghe nhạc MP3 nhưng mãi đến cuối năm 1990 khi MP3 được tích hợp vào trong hệ điều hành Windows và hỗ trợ giải mã qua ứng dụng nghe nhạc Winamp, nó mới thực sự trở nên phổ biến trên toàn cầu như một chuẩn nén âm thanh quan trọng.