Nguyên lý về hằng số tốc độ ánh sáng

Ánh sáng truyền đi với tốc độ 299.792.458 m/s trong chân không.

Và giá trị này không thay đổi.

Ngay cả khi người quan sát đang di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, đứng yên hay trong bất kỳ tình huống nào khác, nó luôn được quan sát là 299.792.458 m/s.

Không gian và thời gian là tương đối với mọi người, và chỉ có tốc độ ánh sáng là tuyệt đối.

Đây là điều mà Einstein đã khám phá ra với thuyết tương đối.

Có lẽ đó là một định luật vật lý đáng sợ, vẽ ra một ranh giới nào đó trong vũ trụ rộng lớn này.

Tại sao tôi lại đột nhiên nhắc đến điều này?

Không có lý do gì to tát cả.

Chỉ là khi bạn nghĩ về nó, đó là một khái niệm cực kỳ hấp dẫn.

Ánh sáng mà chúng ta đã nhìn thấy từ khi sinh ra thực sự là một thứ gì đó rất sâu sắc.

Tôi có nên gọi nó là nỗi kinh hoàng vũ trụ không?

Những thứ mà chúng ta thường lướt qua mà không cần suy nghĩ kỹ, khi được điều tra đúng cách, lại ẩn chứa những nguyên tắc phức tạp đến mức chúng ta thậm chí không thể bắt đầu hiểu được chúng.

Nó giống như khi chúng ta lần đầu tiên phát hiện ra rằng thế giới này đầy rẫy những vi khuẩn vô hình, như vi khuẩn và tế bào.

Tôi đã cảm thấy một cú sốc tương tự lúc đó.

Đó là lý do tại sao ánh sáng lại bí ẩn đối với tôi.

Bây giờ, hãy quay trở lại câu chuyện về CRT.

Một nhà khoa học đã phát hiện ra 100 năm trước rằng một loại đá ma thuật nhất định phát ra năng lượng và phát sáng khi bị ánh sáng chiếu vào, và nguyên lý này đã dẫn đến việc tạo ra thiết bị ma thuật được gọi là CRT.

CRT: Ống tia âm cực.

Nó không phải là Định lý số dư Trung Quốc (Chinese Remainder Theorem) cũng không phải là Thư viện thời gian chạy C (C Runtime Library).

CRT là một thiết bị phức tạp bắn ra các chùm ma thuật để tạo ra hình ảnh.

Chùm ma thuật này sẽ va chạm với mặt sau của một màn hình được phủ một lớp đặc biệt, và ánh sáng phát ra từ chất phát quang sẽ tạo thành hình ảnh.

Và vì đường đi của chùm ma thuật phải khớp chính xác với vị trí của từng pixel riêng lẻ, nên nó đòi hỏi độ chính xác quang học vô lý.

Điều đó thật nực cười đến mức nào?

Hãy nghĩ về nó.

Một phát bắn trúng một điểm và ánh sáng lóe lên chỉ trong giây lát, rồi biến mất.

Tuy nhiên, đối với người xem, nó phải xuất hiện dưới dạng video liên tục, không bị gián đoạn.

Để làm được điều đó, mỗi giây phải bắn bao nhiêu phát vào bao nhiêu diện tích?

Và quỹ đạo của những phát bắn đó phải hoàn toàn chính xác mà không có một lỗi nào.

Điều đó khiến tôi nhận ra có bao nhiêu người thông minh trên thế giới, cả ở đây và ở các chiều không gian khác.

Dù sao thì, để sửa đổi màn hình CRT để sử dụng làm màn hình máy tính, bạn cần hiểu sâu về quang học.

Và tôi đã không nghiên cứu khoa học thuần túy nhiều như vậy, vì vậy tôi không quen thuộc lắm với quang học…

“Caroline, em có biết nhiều về quang học không?”

Tôi hỏi Caroline, người rất am hiểu về khoa học thuần túy, đề phòng trường hợp.

“Quang học? Hừm. Em sẽ không gọi mình là chuyên gia về nó.”

“Anh hiểu rồi. Vì vậy, ngay cả Caroline, người biết mọi thứ, cũng có giới hạn của mình.”

“Em không biết tất cả mọi thứ, chỉ những gì em biết thôi.”

Caroline trả lời như một học sinh gương mẫu của một trường trung học nào đó.

“Có ai biết nhiều về ánh sáng không?”

Ngay lúc đó, Caroline và tôi đồng thời nghĩ đến cùng một người.

Giáo sư phụ trách quang học tại Khoa Kỹ thuật Ma pháp.

Người cung cấp các thiết bị ma thuật phát sáng cho các cấp trên.

Người đã từng xé toạc một thiết bị bằng xà beng và đưa cho chúng tôi tất cả các bóng bán dẫn bên trong.

Khách hàng VIP thường xuyên đến phòng thí nghiệm nghiên cứu máy tính.

“Giáo sư Plink!”

Chúng tôi hét lên cùng một lúc, gần giống như thuyết tương đối.

***

“Xin chào, Giáo sư. Rất vui được gặp lại trong phòng thí nghiệm của giáo sư.”

Vâng, Giáo sư Plink là giáo sư chuyên ngành quang học tại Khoa Kỹ thuật Ma thuật.

Manh mối duy nhất dẫn đến nhận thức này là năm từ, “thiết bị ma thuật phát sáng.”

Một gợi ý khá khó, phải không?

“Ồ, vậy ra đó là lý do tại sao các cậu đến gặp tôi? Ta tự hỏi tại sao các em lại tìm đến ta một cách bất thường như vậy.”

Chúng tôi đã đến phòng thí nghiệm của Giáo sư Plink.

Bầu không khí khác với khi chúng tôi thường gặp ông ấy trong phòng thí nghiệm máy tính.

“Vâng, chúng em muốn tháo rời CRT, được sử dụng làm màn hình TV, và biến chúng thành thiết bị đầu ra máy tính chuyên dụng.”

Tôi giải thích kế hoạch mà tôi đang thực hiện.

“Màn hình cho máy tính hả? Nghe thú vị đấy.”

Giáo sư Plink suy nghĩ một lúc.

“Các cậu có biết CRT hiển thị hình ảnh như thế nào không?”

“Chà, nó không phải là bắn các chùm ma thuật từ phía sau màn hình, và ánh sáng xuất hiện tại điểm va chạm sao?”

“Chính xác. Chùm ma thuật bay thẳng, nhưng viên đá ma thuật ở giữa bẻ cong quỹ đạo của nó để nó va vào bề mặt TV, và ánh sáng phát ra từ đó tạo thành hình ảnh. Yếu tố quan trọng ở đây là bạn bắn ánh sáng nhanh và dày đặc như thế nào.”

Độ phân giải và tốc độ làm mới.

Giáo sư Plink đã viết những từ này lên bảng đen.

“Độ phân giải đề cập đến việc ánh sáng được bắn dày đặc như thế nào, và tốc độ làm mới đề cập đến việc nó được bắn nhanh như thế nào. TV thông thường có độ phân giải thấp vì chúng được thiết kế để xem từ xa. Hãy nghĩ về nó. TV mà bạn nhìn thấy trong cửa sổ cửa hàng không có bất kỳ văn bản nào, và chỉ có hình ảnh đen trắng mờ nhạt xuất hiện. Thật khó để tập trung vào chúng cả ngày, phải không?”

“Đúng vậy.”

Mặc dù TV trên thế giới này đủ sáng tạo và hấp dẫn để có biệt danh là "chiếc hộp ngốc nghếch", nhưng chúng không hoàn toàn mê hoặc từ góc độ hiện đại.

Chúng có màu đen trắng, vì vậy chúng không có sức hấp dẫn trực quan khiến bạn muốn xem hàng giờ.

Nếu đó là một chiếc hộp ngốc nghếch, chúng ta sẽ gọi YouTube hoặc Netflix là gì, một loại “hộp quỷ” nào đó?

Giáo sư Plink tiếp tục giải thích, lấp đầy bảng bằng các công thức.

“Khi nguồn điện được đưa vào TV, viên đá ma thuật bên trong phản ứng với sức mạnh ma thuật, bẻ cong đường đi của chùm ma thuật để chạm vào tọa độ mong muốn. Nếu quá trình này được lặp lại 60 lần mỗi giây, thì tốc độ làm mới là 60Hz. Nếu nó được lặp lại 144 lần, thì đó là 144Hz. Hiểu chưa?”

Hừm… Tôi hoàn toàn hiểu! (Không thực sự.)

Từ giữa bài giải thích, tôi thấy mình rơi vào trạng thái mơ màng, trong khi Caroline chăm chú lắng nghe, tập trung vào từng lời của Giáo sư Plink.

“Nhưng tùy thuộc vào việc các cậu sẽ ngồi gần màn hình máy tính như thế nào, ta đoán nó sẽ gần hơn so với CRT, phải không? Trong trường hợp đó, điều quan trọng là phải tăng độ phân giải.”

Plink vẽ một đường cong trên bảng đen.

Tôi nghĩ đó là một thấu kính, nhưng không—đó là hình chiếu cạnh của màn hình CRT.

“Độ cong của màn hình khi ánh sáng chiếu vào nó cũng rất quan trọng. Caroline, em có biết nhiều về hình học vi phân không?”

“Vâng, em đã tự học một chút khi còn nhỏ.”

“Tốt. Bây giờ, TV CRT hiện đang phổ biến như vật phẩm trưng bày trong cửa sổ cửa hàng. Trẻ em đi ngang qua thường tụ tập xem TV và giết thời gian. Trong những trường hợp như vậy, màn hình cần được cấu hình theo định dạng dọc dài.”

Giáo sư Plink đã vẽ đường đi của chùm ma thuật khi nó va chạm với màn hình cong.

“Nhưng các cậu đang chế tạo màn hình máy tính để xem văn bản và đồ thị, phải không? Trong trường hợp đó, tốt hơn là nên sử dụng các pixel tròn, rõ ràng để tạo thành hình ảnh.”

Tất cả những gì tôi hiểu được từ điều này là cấu trúc của màn hình được nhiều người sử dụng từ xa hơi khác so với cấu trúc của màn hình được một người sử dụng ở gần.

Nhưng Caroline, sau khi vẽ một số công thức để tính toán độ cong của màn hình trên bảng đen, đã gật đầu.

“Em hiểu rồi! Khi diện tích của bề mặt cong chứa ánh sáng giảm đi, nó trở nên rõ ràng hơn đối với mắt chúng ta! Em rất vui vì chúng ta đã hỏi Giáo sư Plink!”

Tôi không bao giờ ngờ rằng nói về màn hình TV lại liên quan đến việc nhìn thấy các công thức hình học vi phân.

Ý tưởng tính toán độ cong tối ưu vì màn hình thay đổi dựa trên mức độ cong của nó… Năng lực đáng kinh ngạc của Caroline là một điều tốt, nhưng đôi khi nó hơi đáng sợ.

“Nếu các cậu có bất kỳ câu hỏi nào khác, cứ thoải mái hỏi. Ta nợ các cậu rất nhiều vì tất cả sự giúp đỡ về máy tính.”

“Cảm ơn giáo sư đã dành thời gian quý báu của mình.”

“Haha, đừng lo lắng. Gần đây mọi thứ đã chậm lại, vì vậy tôi có rất nhiều thời gian rảnh.”

Thật an ủi khi biết rằng Giáo sư Plink là một đồng minh mạnh mẽ vào những lúc như thế này.

Sau đó, chúng tôi đã nhận được thêm một số bài học về quang học từ Giáo sư Plink.

***

Mặc dù bây giờ chúng tôi đã biết phải làm gì với phần cứng cho màn hình CRT, nhưng việc tìm ra cách xử lý phần mềm vẫn tùy thuộc vào chúng tôi.

Đó là bởi vì, xét cho cùng, chỉ có hai chuyên gia phần mềm trên thế giới này.

“Mục tiêu của chúng ta là giúp việc xem những thứ như văn bản và đồ thị dễ dàng hơn, phải không?”

“Đó là mục tiêu ban đầu. Cuối cùng, anh muốn đạt đến điểm mà chúng ta có thể xem ảnh độ phân giải cao trên máy tính.”

“Chà, anh luôn có những giấc mơ lớn! Em thích điều đó!”

Tôi thoáng tưởng tượng ra hình nền vườn nho nổi tiếng từ Windows XP.

Chỉ cần tưởng tượng nhìn vào một hình ảnh thiên nhiên có độ phân giải cao trên màn hình máy tính, giống như vườn nho ở California mà hơn một tỷ người trên thế giới công nhận.

Cảm giác thật phong phú.

Chỉ riêng điều đó thôi đã khiến việc du lịch thế giới từ phòng của bạn hoàn toàn khả thi.

Vù.

Chúng tôi đã mua CRT cũ và tháo rời từng cái một.

Tháo rời và lắp ráp là những kỹ năng cơ bản trong kỹ thuật. Mức độ tháo rời này giống như bài kiểm tra đầu vào cho Khoa Kỹ thuật Ma pháp. Nếu bạn không thể làm điều này, đừng bận tâm nộp đơn.

Chúng tôi cẩn thận kiểm tra các bộ phận và linh kiện ma thuật nằm rải rác trên bàn làm việc.

“Hừm… Vậy viên đá ma thuật này gây ra phản ứng ma thuật để bẻ cong chùm tia sao?”

Đeo găng tay cao su và kính bảo hộ, tôi nghịch viên đá ma thuật nhỏ.

Để ghi lại, những chiếc găng tay và kính bảo hộ này được khắc các câu thần chú bảo vệ, vì vậy mặc dù trông có vẻ nguy hiểm nhưng nó an toàn.

“Chúng ta có nên xem nó có hoạt động như thế này không? Caroline, em có thể kết nối nguồn điện không?”

“Anh chắc chứ? Theo Giáo sư Plink, điều này được cho là khá nguy hiểm.”

“CRT có thể nguy hiểm đến mức nào? Bên cạnh đó, những chiếc găng tay này cũng có bùa bảo vệ. Cứ kết nối nó đi.”

“Được rồi, vậy thì…”

Rắc!

“Á…!!!”

Tôi đánh rơi viên đá ma thuật trong đau đớn khi các ngón tay của tôi bắt đầu nóng rát.

“Ôi không, anh có sao không, tiền bối?”

Caroline nhanh chóng tắt nguồn điện.

“Đau… Cảm giác như bị bỏng… Anh sẽ bị phồng rộp.”

Tôi nhìn bàn tay phải của mình.

Câu thần chú bảo vệ trên găng tay cao su đã bị quá tải, và các đầu ngón tay bị tan chảy hoàn toàn.

Những vết phồng rộp lớn màu đỏ đã hình thành trên ngón tay của tôi.