Tại sao lại nói lửa là công cụ vĩ đại nhất mọi thời đại?

Dù bạn đang nhìn chằm chằm vào một đống lửa trại, hay đang xem cảnh một chiếc tàu vũ trụ đốt gần 1,89 triệu lít nhiên liệu khi nó bay lên từ bệ phóng, nỗi ám ảnh của nhân loại đối với lửa giống như một bản tính bẩm sinh, đến nỗi chúng ta xem nó như là điều hiển nhiên vậy.

Ấy vậy nhưng lửa đã luôn là xúc tác cho những thành tựu quan trọng nhất của loài người; nó giúp chúng ta sống sót và phát triển.;

Và trong lịch sử loài người - từ lúc túm tụm quanh một thân cây bị sét đánh để sưởi ấm, cho đến lúc tạo ra những chiếc bật lửa bé xíu nhét gọn trong túi quần - đã không ít lần chúng ta phải thức tỉnh trước sự bất định của lửa: Đại hoả hoạn Chicago, hay vụ nổ dàn khoan dầu Deepwater Horizon chỉ là những ví dụ điển hình mà thôi. Lửa dù tiềm ẩn những nguy hiểm, nhưng lại là công cụ thiết yếu nhất của con người.

Khơi gợi nguồn cảm hứng

Hầu như mọi nền văn hoá xa xưa đều có những câu chuyện về con người tìm cách khai thác lửa, và nhiều trong số những câu chuyện đó có các nhân vật chính là...những tên trộm. Từ Prometheus đánh cắp lửa từ Zeus và trao cho con người trong thần thoại Hi Lạp, đến chuyện Thỏ ăn trộm lửa từ lũ Chồn khát máu của Thổ dân châu Mỹ, rồi huyền thoại Maui lấy lửa từ lũ chim trong một chuyến câu cá với mẹ mình của người Polynesian - khát vọng kiểm soát lửa luôn lấn át mọi bản năng có lợi khác của chúng ta.

Ý tưởng đánh cắp ngọn lửa thực ra hoàn toàn hợp lý. Vào thời nguyên thuỷ, lửa là tài sản quý giá nhất của chúng ta. Nhà điêu khắc Paul Manship đã đưa quan điểm này vào các tác phẩm nghệ thuật của ông. Đằng sau bức tượng Prometheus nổi tiếng do ông khắc nên, hiện đang đặt ở Trung tâm Rockefeller của thành phố New York, có một đoạn trích dẫn của nhà kịch học người Hi Lạp Aeschylus, rằng lửa "mang lại cho phàm nhân những công cụ để đạt đến những mục tiêu vĩ đại".

Không có lửa - và kéo theo đó là không có sự cháy - sẽ không có các toà cao ốc, các phương tiện bay, ISS, rượu ngô, hay đơn giản là bít-tết chín vừa. Lửa đã mở khoá và mang lại nhiều thành tựu công nghệ và công nghiệp vĩ đại nhất trong lịch sử con người.

Nhiên liệu cho sự sinh tồn

Không thể biết được ngọn lửa đầu tiên được tạo ra từ khi nào, nhưng chúng ta có thể đoán được mục đích sử dụng đầu tiên của nó: nấu ăn - theo lời Alan Rocke, giáo sư danh dự chuyên ngành lịch sử khoa học và công nghệ tại Đại học Case Western Reserve.

Nấu ăn bằng nhiệt đã giúp tăng cường khẩu vị của người nguyên thuỷ khi tiêu diệt những vi khuẩn nguy hiểm tiềm tàng trong các loại thức ăn không an toàn trước đó. Cá và thịt bò ngon nhất và không chứa vi khuẩn gây bệnh khi được nấu chín ở 63 độ C. Thịt thỏ an toàn ở 71 độ C; thịt gà ở 74 độ C. Lửa giúp làm mềm thịt (thịt heo nhừ ở 96 độ C), nhưng ở 165 độ C, nó còn kích hoạt phản ứng Maillard (phản ứng làm chín vàng), mang lại cho thịt bò hương vị và vẻ ngoài ứa nước bọt.

Giáo sư Harvard, đồng thời là nhà linh trưởng học, Richard Wrangham, cho biết việc phát minh ra nấu nướng đã mở đường cho tiến hoá khi mang lại những dưỡng chất giúp cung cấp năng lượng cho bộ não và cơ thể đang ngày một phát triển của tổ tiên chúng ta.

Trên thực tế, Wrangham nói rằng bộ máy tiêu hoá của chúng ta đã tiến hoá nhờ việc phát minh ra nấu nướng. Ruột con người bao gồm 56% ruột non và 17% ruột kết, trong khi con số này đối với tinh tinh gần như đối lập: 23% và 52%. Điều này có nghĩa gì? Ruột tinh tinh có khả năng phân giải chất xơ thực vật và collagen trong thịt tốt hơn so với ruột người. Chúng ta cần các loại máy xay, máy chế biến thức ăn, và nhiệt để giúp cơ thể hấp thu thực phẩm theo cách ruột có thể xử lý được - Rocke nói.

Vào khoảng năm 10.000 trước Công nguyên, những tổ tiên sống trong hang của chúng ta bắt đầu từ bỏ săn bắn và hái lượm để chuyển sang trồng trọt, và lửa cũng được sử dụng với nhiều mục đích đa dạng hơn. Chúng ta bắt đầu nướng bánh, bảo vệ đất đai khỏi những loài săn mồi (một ngọn đuốc gỗ để chống hổ răng kiếm có sức nóng lên đến 300 độ C) và làm đồ gốm (các hạt đất sét kết dính với nhau ở gần 900 độ C). Rocke nói rằng, bạn có thể làm vài thứ nhỏ nhặt với những chiếc tô làm từ lau sậy, "nhưng để làm ra những dụng cụ chứa dùng tốt trong việc nấu nướng, bạn cần đến lửa".

Thổi bùng chiến tranh

Khi gỗ đạt đến điểm cháy, nhiệt phát ra sẽ khử mọi thành phần tạp chất như hơi nước, các hợp chất sulfur, và các hợp chất nitrogen, để lại duy nhất carbon tinh khiết - hay còn gọi là than. Loại vật chất này khi đốt sẽ nóng hơn gỗ thông thường, và xuyên suốt lịch sử loài người, nhiệt càng cao càng giúp tạo ra những công nghệ tốt hơn.

Người Hittites (vùng tiểu Á) là một trong những nhà sản xuất sắt giàu có nhất thời kỳ đồ đồng (3300 - 1200 trước Công nguyên), và bằng chứng cho thấy họ là một trong những đế chế cổ đại đầu tiên phát hiện ra có thể ngăn các công cụ và vũ khí khỏi bị gỉ sét bằng cách luyện thép từ sắt và than. Khi than kết hợp với quặng sắt, nó đóng vai trò như một chất khử, hút oxy ra khỏi kim loại. Nó còn làm giảm nhiệt độ nóng chảy của sắt nữa.

Ngưỡng nhiệt thấp hơn này cho phép người Hittite sản xuất ra những vũ khí sắt bền hơn trên quy mô lớn. Nó còn giúp họ nắm được lợi thế giao thương - vào thế kỷ 13 trước Công nguyên, một vị vua Hittites đã gửi tặng một vị vua khác một con dao sắt như món quà thể hiện sự nhân nhượng - và mang lại cho họ ưu thế về mặt chiến lược so với các đối thủ vẫn còn dùng vũ khí đồng, bao gồm cả các quốc gia thuộc Ai Cập cổ đại.

"Việc phát minh ra than là một tài sản vĩ đại cho cộng đồng, bởi nó tạo điều kiện cho mọi quy trình nhiệt độ cao diễn ra" - Rocke nói. "Bạn có thể luyện kim mà không cần than chì, nhưng bạn không thể làm ra sắt hay thép, bởi cả hai đều đòi hỏi phải dùng đến lò luyện kiểu thổi gió".

Người ta chưa biết chắc người Hittites đã sản xuất đại trà sắt và thép dát mỏng bằng cách nào, nhưng các nhà khảo cổ học tin rằng các lò luyện kim thổi gió đã được sử dụng tại Trung Quốc sớm nhất từ thế kỷ thứ 5 trước công nguyên. Lò luyện kim thổi gió có thể nung chảy kim loại ở 1.650 độ C. Ở Trung Quốc cổ đại, loại lò này cho phép sản xuất ra gang, loại vật liệu siêu uốn dẻo, siêu kháng gỉ sét mà các nước phương Tây từng sử dụng để làm súng thần công, cầu đường, và những chiếc chảo gang có thể chống chịu đến hơn 1.000 độ C mà bạn vẫn dùng trong bếp.

Thúc đẩy công nghiệp

Không một hình ảnh nào thể hiện được sự giao thoa giữa lửa với ngành công nghiệp hiện đại chân thực hơn một cột lửa cháy trên dàn khoan dầu. Sau khi Edwin Drake khoan giếng dầu đầu tiên ở Pennsylvania vào năm 1859, loài người bắt đầu thời kỳ lọc dầu và chưng cất nó thành nhiều tài nguyên quan trọng khác của đời sống hiện đại: kerosene, diesel, và xăng - trong đó xăng có thể được nấu sôi và cô đặc từ 40 độ C - 205 độ C.

Ban đầu, người Mỹ sử dụng những tài nguyên đó chủ yếu để thắp sáng các thành phố và các hộ gia đình, nhưng từ giữa đến cuối thế kỷ 19, xăng trở thành loại nhiên liệu cho một mục đích thú vị hơn: giúp chúng ta đi xa và đi nhanh. Động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu lỏng đốt cháy một hỗn hợp xăng và không khí để tạo nên hiện tượng cháy, đẩy khí gas vào trong động cơ để đẩy các piston và làm xoay trục khuỷu.

Thiết kế động cơ dùng lửa đơn giản này trở thành nền tảng cho giao thông vận tải hiện đại, từ máy bay của anh em nhà Wright tại Kitty Hawk, cho đến chiếc tăng Challenger 2 với vận tốc tối đa 721 km/h - phá vỡ kỷ lục về vận tốc của một phương tiện trên bộ vào năm 2018, và các động cơ diesel 2.300 tấn bên trong các tàu chở container đang đi trên kênh đào Panama ngày nay.

"Xăng có nhiều ưu thế lớn so với điện hay các nhiên liệu từ khí đốt khác: mật độ năng lượng, khối lượng, thể tích" - Rocke nói. "Bạn sẽ cần những điểm khác biệt đó nếu bạn muốn đặt nhà máy điện mini của mình (chính là nguồn nhiên liệu để mọi thứ hoạt động) vào một vật thể di chuyển".

Vào năm 1900, chỉ 22% số xe hơi tại Mỹ sử dụng khí đốt; nhưng nhờ những phương thức sản xuất đại trà của Henry Ford, sự ra đời của hệ thống đánh lửa tự khởi động vào năm 1912, và niềm đam mê với tốc độ mới bùng lên của con người, động cơ đốt trong đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho các hãng xe hơi. Nói cách khác, lửa đã đưa chúng ta bon bon tiến đến một cuộc sống hiện đại hơn.

Hiểm hoạ âm thầm

Quá trình hiện đại hoá một lần nữa đặt lửa và sự cháy ở ngã rẽ của tính thiết thực và sự nguy hiểm. Đầu những năm 1900 chứng kiến hàng loạt những vụ cháy lớn nghiêm trọng. Vụ cháy nhà hát Iroquois ở Chicago năm 1903 giết chết hơn 600 người, và vào năm 1910, đám cháy rừng "Big Blowup" ở Idaho, Washington, và Montana đã giết chết ít nhất 85 người khi nó thiêu rụi hơn 12.140 km vuông rừng - một diện tích tương đương kích cỡ bang Connecticut.

Những đám cháy đó cũng mang lại nhiều thay đổi: đám cháy Iroquois dẫn đến việc phát minh ra thanh thoát hiểm khẩn cấp trên cửa, và đám cháy "Big Blowup" thì góp phần dẫn đến sự phát triển của một số kỹ thuật đốt rừng có kiểm soát nhằm ngăn chặn các đám cháy tự nhiên trên diện rộng. Nhưng chúng cũng là lời cảnh tỉnh về những nguy cơ nảy sinh cùng với việc ứng dụng lửa trong đời sống thường ngày của chúng ta.

Ngày nay, Rocke cho biết những tiến bộ mà lửa mang lại, mỉa mai thay, đã giúp chúng ta không còn lệ thuộc vào nó nữa. Nhiều tiến bộ về năng lượng và điện của thế kỷ 20 không hề liên quan đến sự cháy: năng lượng hạt nhân dựa vào phản ứng vật lý thay vì hoá học, và các loại năng lượng tái tạo như mặt trời, gió, và nước đã góp phần làm chậm đi sự bùng nổ của năng lượng đốt cháy. Chúng ta đã hiểu được cái giá phải trả khi lệ thuộc vào lửa để làm bàn đạp cho sự phát triển của thế giới, từ mất rừng, đến ô nhiễm, đến thay đổi khí hậu. Và chúng ta phải tìm được cách để trung hoà những điểm yếu đó với tiềm năng tuyệt vời của lửa.

Bởi lửa là một thứ tuyệt vời. Lửa làm bùng lên phản ứng giữa nhôm và ammonium perchlorate, biến nhiên liệu rắn của tên lửa thành sản phẩm đưa con người tiến vào kỷ nguyên khám phá không gian (động cơ đẩy tên lửa của NASA đạt đến 2.760 độ C trong quá trình phóng). Khi lửa được dùng để chưng cất cồn (bay hơi ở 78,33 độ C), chúng ta thu được những thứ như rượu tuyệt đỉnh như bourbon Four Roses Single Barrel và Blanton's Original.

Mỗi lần bạn quẹt một que diêm, lực ma sát giữa đầu diêm và hộp diêm biến phốt-pho đỏ trên hộp thành trắng, và phốt-pho trắng chỉ cần 30 độ C là đã đủ để bùng cháy. Lúc đó, bạn đã nắm lửa trong tay rồi!

Nhìn ngọn lửa nhỏ bé lung linh đó, bạn thấy được điều gì? Một sự cháy đơn giản vẫn truyền cho chúng ta những cảm hứng ở một mức độ cơ bản nào đó, bất kể bạn đang ném một thanh củi vào đống lửa trại, hay đang ngồi quanh một lò củi nhỏ ở sân sau nhà mình. Như Rocke kết luận: "Lửa quá mãnh liệt, nó sẽ không bao giờ biến mất".

Minh.T.T (theo PopularMechanics)