– Phẳng kinh ngạc, sát không ngờ

Dung sai: 0,0001

Chính nhờ sự chính xác và chuẩn xác của các máy công cụ mà những cỗ máy ngày nay của chúng ta mới có thể chuyển động mượt mà và vận hành chắc chắn.

– Ngài William Fairbairn, Bt. (1862), Báo cáo của Hiệp hội Anh vì Tiến bộ Khoa học.

Ở mạn phía Bắc phố Piccadilly của London, có tầm nhìn hướng ra công viên Green Park, nằm giữa các khu đóng quân của Câu lạc bộ Kỵ binh cổ kính trầm lặng về phía tây và một nhà hàng gỏi ceviche kiểu Peru mới mở cách đây không lâu về phía đông là số nhà 124, ngày nay là một tòa nhà thanh nhã nhưng có phần khép mình, cung cấp văn phòng cho những người có nhu cầu kín đáo và căn hộ dịch vụ cho giới nhà giàu.

Từ năm 1784, khi đầu phía Tây của đại lộ rộng lớn này vẫn còn là một khu xây dựng sôi động, tòa nhà này đã là nhà và xưởng làm việc của Joseph Bramah – một thợ làm khóa, chế tạo động cơ và đóng tủ. Sáu năm sau khi thành lập, Bramah & Company đã là một công ty nhỏ có uy tín và chỗ đứng vững chắc, và vào những ngày đẹp trời, những nhóm khách bộ hành sẽ tò mò xúm lại bên ngoài ô cửa sổ nhô ra ở mặt tiền tòa nhà, cố gắng phá giải một thách đố vô cùng khó, mà hơn 60 năm sau vẫn chưa có ai vượt qua được.

Phía bên kia ô cửa sổ chỉ có một vật duy nhất, đặt trên một tấm đệm nhung như một thánh tích. Đó là một cái khóa móc hình bầu dục, kích thước rất nhỏ, bề ngoài nhẵn nhụi và đơn giản. Trên bề mặt của nó có viết một dòng chữ nhỏ đến mức phải dí sát mặt vào cửa kính mới có thể đọc được: NGHỆ NHÂN NÀO CÓ THỂ CHẾ TẠO DỤNG CỤ MỞ HOẶC CẠY ĐƯỢC CHIẾC KHÓA NÀY SẼ NGAY LẬP TỨC NHẬN ĐƯỢC PHẦN THƯỞNG 200 GUINEA.

Joseph Bramah

Joseph Bramah, người thợ khóa thiên tài, cũng là người phát minh ra bút mực, thiết bị giữ cho bia lạnh dưới áp suất cao trong tầng hầm quán rượu, cùng một máy đếm tiền giấy

Mãi cho đến năm 1851, khóa Bramah mới được cạy thành công – nhưng sự kiện đó không thoát khỏi tranh cãi như chúng ta sẽ đọc ở chương sau – và khoản tiền thưởng hậu hĩnh[∗] trên đã phải hoàn lại. Trong những năm trước đó, Bramah và Maudslay đã chứng tỏ họ là những kỹ sư cừ khôi. Họ phát minh ra đủ loại thiết bị kỳ thú, đồng thời cũng viết ra bộ quy tắc hữu dụng và độc lập cho ngành công nghệ chính xác vốn bắt đầu nổi lên sau thành tựu của John Wilkinson với chiếc máy khoan xi lanh ở Bersham. Một số phát minh của họ chìm khuất trong lịch sử, nhưng số khác trở thành nền móng cho phần lớn các thành tựu công nghệ tinh vi của tương lai.

Tuy trong hai người họ, Maudslay được biết tới rộng rãi hơn với một di sản được hầu hết các kỹ sư công nhận, Bramah có lẽ là người tài tình và phô trương hơn. Ông nảy ra ý tưởng về phát minh đầu tiên khi đang nằm trên giường sau một cú vấp ngã, và đó là một phát minh “đội sổ” về độ lãng mạn: để phục vụ cư dân London đang mong mỏi điều kiện vệ sinh, công cộng dễ chịu hơn, ông chế ra toa lét giật nước, và đăng ký bằng sáng chế cho một hệ thống nắp, phao, van, đường ống giúp cho toa lét vừa có khả năng tự làm sạch (thiết bị giật nước đầu tiên), vừa tránh được rủi ro đóng băng thường thấy vào mùa đông với hậu quả không hay ho gì. Ông kiếm được một gia tài khiêm tốn nhờ phát minh này, bán được 6.000 chiếc trong 20 năm sản xuất đầu tiên, và WC Bramah là vật dụng chính trong nhà tắm của giới trung lưu Anh cho đến tận Đại lễ Vàng của Nữ hoàng Victoria 100 năm sau.

Bramah bắt đầu hứng thú tìm hiểu về khóa, dĩ nhiên vốn đòi hỏi tay nghề tinh xảo và chính xác hơn nhiều so với toa lét, từ năm 1783, khi ông được bầu làm thành viên của một tổ chức mới thành lập (và chưa bao giờ thay đổi trụ sở): Hiệp hội Hoàng gia về Xúc tiến Nghệ thuật, Sản xuất và Thương mại[∗]. Ngày nay, tổ chức này được biết đến đơn giản với cái tên Hiệp hội Nghệ thuật Hoàng gia (RSA). Vào thế kỷ XVIII, tổ chức này gồm sáu nhánh: Nông nghiệp, Hóa học, Thuộc địa và Thương Mại, Sản xuất, Cơ khí, và kỳ quặc nhất là Nghệ thuật Thanh lịch. Dễ hiểu khi Bramah chọn tham dự phần lớn các cuộc họp của nhánh Cơ khí và không lâu sau khi gia nhập thì nổi như cồn chỉ với một thành tựu đơn giản: cạy một cái khóa. Thật ra, nó không đơn giản lắm: tháng 9 năm 1783, một quý ông Marshall nào đó đã đệ trình một ổ khóa mà ông ta tuyên bố là không thể cạy được, và một chuyên gia địa phương tên là Truelove đã lọ mọ với cái khóa cùng một giỏ dụng cụ đặc biệt trong vòng một tiếng rưỡi trước khi đầu hàng. Sau đó, từ cuối hàng ghế khán giả, Joseph Bramah bước lên, nhanh chóng lấy ra hai dụng cụ rồi mở khóa chỉ trong 15 phút. Cả khán phòng xôn xao: trước mặt họ rõ ràng là một thợ cơ khí hàng đầu.

Công chúng Anh thời đó bị ám ảnh với khóa. Một hệ quả không mong muốn của những thay đổi về xã hội và pháp lý tràn qua nước Anh cuối thế kỷ XVIII là sự phân chia xã hội khá sâu sắc: nếu tầng lớp quý tộc trong hàng thế kỷ qua đã trú ngụ trong những ngôi nhà nguy nga, được bảo vệ đằng sau những bức tường thành, thượng uyển và hào bao quanh, dưới sự coi sóc của gia nhân, thì tầng lớp kinh doanh thời đại mới lại sống trong những căn nhà dễ dàng bị dân nghèo xâm nhập. Họ và tài sản của họ nhìn chung vừa dễ thấy vừa dễ tiếp cận, đặc biệt là ở các thành phố phát triển nhanh; họ chủ yếu sống trong những căn nhà và những con phố nằm trong tầm ngắm của một lượng lớn dân nghèo, ở đâu họ cũng bị ganh ghét. Cướp bóc diễn ra liên miên. Nỗi sợ bao trùm bầu không khí. Cửa lớn cửa nhỏ đều phải khóa. Khóa phải được sản xuất và phải tốt. Một ổ khóa như của ngài Marshall, cạy được trong vòng 15 phút bởi một người có tay nghề, và biết chừng chỉ trong vòng 10 phút bởi một kẻ đói bụng liều lĩnh, rõ ràng là không đủ tốt. Joseph Bramah đã quyết định thiết kế và làm ra một cái khóa tốt hơn.

Ông đã thành công vào năm 1784, chưa đầy một năm sau khi cạy được khóa của Marshall. Với phát minh này, thì một tên trộm cũng phải đầu hàng, dù có dùng phôi chìa bọc sáp, thứ dụng cụ được các tội phạm hết sức chuộng dùng để đoán định vị trí đòn và lẫy bên trong ổ khóa. Trong thiết kế của Bramah, đăng ký bằng sáng chế vào tháng 8, các lẫy bên trong ổ khóa sẽ nâng lên và hạ xuống tới những vị trí mới khi chìa khóa được cắm và xoay để nhả chốt, sau đó quay trở lại vị trí ban đầu khi chốt đã được cài. Kết quả là ổ khóa gần như miễn nhiễm với trộm cắp, và dù một tên trộm có loay hoay với phôi chìa sáp ra sao cũng không tài nào xác định được vị trí của các lẫy (vì chúng đã thay đổi) để nhả chốt.

Sau khi xác định được thiết kế cơ bản, Bramah hết sức khéo léo và tài tình chế tạo một ổ khóa hoàn chỉnh hình trụ, các lẫy không nâng lên và hạ xuống theo lực hấp dẫn mà di chuyển ra vào dọc theo bán kính của trục khóa, tuân theo răng chìa, sau đó quay trở lại vị trí ban đầu nhờ lò xo, mỗi lẫy một lò xo. Bằng cách này, cả ổ khóa có thể thu lại thành một ống trục nhỏ bằng đồng, dễ dàng gắn vào một hốc hình ống trên một cánh cửa gỗ hoặc két sắt, và chốt khóa sẽ nằm phẳng với mép ngoài của cánh cửa (khi khóa mở) hoặc đi vào hốc đồng trên khung cửa (khi khóa đóng).

Sau này, Joseph Bramah còn phát minh thêm nhiều hệ thống và thiết kế khác nữa, nhiều trong số đó không liên quan tới khóa mà xuất phát từ đam mê của ông đối với trạng thái của chất lỏng khi chịu áp suất, ví dụ như máy nén thủy lực, một phát minh có ý nghĩa lớn lao với nền công nghiệp toàn cầu. Bramah cũng đưa ra thị trường bút máy ở dạng sơ khởi[∗] và vẽ các thiết kế cho bút chì bấm. Một phát minh có ứng dụng lâu dài hơn là máy bơm bia, ngày nay vẫn được các chủ quán bia theo mô hình truyền thống sử dụng, dùng áp suất để bơm bia đang được giữ mát dưới tầng hầm vào cốc của khách hàng ở quầy tầng trên. (Nhờ phát minh này, những người pha chế đồ uống không còn phải trèo xuống tầng hầm rồi vác thùng bia leo lên nữa.) Có lẽ ngày nay, những người chuộng bia rót vòi (draft beer) không còn nhớ đến cái tên “Bramah”, dù có một quán rượu nhỏ ở Lancashire đặt theo tên ông. Tương tự, không mấy nhà in tiền biết chính Joseph Bramah là cha đẻ của cỗ máy đầu tiên có khả năng cho phép in hàng ngàn tờ tiền giống hệt nhau nhưng khác số xê-ri. Ông còn chế tạo máy bào các tấm ván gỗ lớn, máy sản xuất giấy, và dự đoán những cánh quạt khổng lồ sẽ được dùng để di chuyển các con tàu lớn trên mặt nước vào một ngày nào đó.

Nhưng nhờ có khóa mà cái tên Bramah mới chính thức trở thành một phần trong vốn từ vựng tiếng Anh. Thật vậy, giờ đây sách vở vẫn nhắc tới bút Bramah hay khóa Bramah – Công tước xứ Wellington đã viết những dòng ca ngợi cả hai phát minh này, cũng như Walter Scott và Bernard Shaw. Nhưng từ Bramah nếu đứng riêng – như cách dùng của Dickens trong các cuốn tiểu thuyết The Pickwick Papers (tạm dịch: Di cảo của câu lạc bộ Pickwick), Sketches by Boz (tạm dịch: Phác thảo của Boz) và The Uncommercial Traveller (tạm dịch: Người du hành vô sản) – cho thấy ít nhất là với công chúng thời Victoria, tên của ông đồng nghĩa với phát minh của mình: dùng (chìa) Bramah để mở (khóa) Bramah, nhà được bảo vệ bằng (khóa) Bramah, và đưa (chìa) Bramah cho một người bạn thân để họ có thể thoải mái đến thăm không kể giờ giấc. Chỉ khi ngài Chubb và ngài Yale xuất hiện (lần đầu được ghi nhận trong Từ điển Tiếng Anh Oxford lần lượt vào năm 1833 và năm 1869), sự thống trị của cái tên Bramah mới bị lung lay.

Tất nhiên, khóa Bramah ưu việt là nhờ kết cấu tinh xảo. Nhưng chất lượng lâu bền của nó đến từ sự chính xác trong sản xuất. Và thành tựu đó không đến từ nhà phát minh ra chiếc khóa mà đến từ một người đàn ông – thực chất khi đó chỉ là một cậu thiếu niên – do Bramah tuyển về để sản xuất thiết bị này theo quy mô lớn, thật nhanh và thật tiết kiệm. Henry Maudslay mới chỉ 18 tuổi vào thời điểm được Bramah chiêu mộ làm thợ học việc: trong tương lai ông sẽ trở thành một trong những nhân vật có sức ảnh hưởng lớn nhất trong giai đoạn đầu của công nghệ chính xác, và dấu ấn ông để lại vẫn còn hiện diện đến ngày nay ở cả nước nhà Anh quốc và trên toàn thế giới.

Cậu thiếu niên Maudslay khi được Bramah chiêu mộ là “một chàng trai cao ráo, vui tính” với kinh nghiệm tích lũy từ Xưởng công binh Hoàng gia Woolwich ở Đông London. Thoạt đầu là một chân bê thuốc súng 12 tuổi – Hải quân Hoàng gia dùng vô số bé trai để mang thuốc súng từ kho vũ khí lên boong tàu – Maudslay chuyển sang một xưởng mộc sau đó chỉ để tuyên bố sự thiếu chính xác của gỗ làm cậu chán nản. Ai thuê cậu bé này đều thấy rõ mối quan tâm thực sự của cậu là kim loại. Họ lờ đi khi cậu lén vào lò rèn của xưởng đóng tàu, và bỏ qua việc cậu tự học một nghề phụ – chế tác một loạt kiềng ba chân đẹp mắt và hữu dụng từ những bu lông sắt vứt đi.

NĂM 1789, BRAMAH lâm vào một tình cảnh éo le. Tình hình chính trị bên kia eo biển Manche tạo ra một làn sóng tị nạn từ Pháp, phần lớn đi vào London, và những cư dân bài ngoại ở thủ đô nước Anh đột nhiên có nhu cầu củng cố sự an toàn cho nhà xưởng của mình. Bramah, với bằng sáng chế độc quyền của mình, rơi vào thế tiến thoái lưỡng nan: chỉ ông mới được phép chế tạo khóa Bramah, nhưng cả ông hay các kỹ sư mà ông tuyển về đều không thể chế tạo khóa với sản lượng đủ cao và giá thành đủ thấp. Phần lớn những người tự xưng là kỹ sư có tay nghề nhất định ở vài công đoạn thô sơ – như đập búa liên tục vào những thỏi sắt nung mềm rồi tạo hình với đe, đục, giũa – nhưng không mấy ai đủ tư duy để xây dựng được thứ gọi là (một từ mới xuất hiện) cơ cấu.

Tình thế đã bắt đầu thay đổi. Nhân công lò rèn ở London thế kỷ XVIII là một nhóm khăng khít và cuối cùng Bramah cũng được nghe về một tay trẻ tuổi ở Woolwich khác hẳn với các đồng sự đi trước: thay vì thô lỗ đập búa vào những cục sắt, cậu ta có khả năng tạo ra các chi tiết kim loại tinh tế khác thường. Bramah đã tiến hành phỏng vấn cậu thiếu niên Maudslay. Tuy có cảm tình ngay lập tức với ứng viên, Bramah biết rõ thông lệ là những người mới vào nghề phải cần đến bảy năm học việc. Tuy nhiên, nhu cầu thương mại đã áp đảo thông lệ: trong khi khách hàng đập cửa đòi hàng ở Piccadilly, Bramah không còn thời gian để đảm bảo những thứ tốt đẹp nữa, mà quyết định liều mình thuê luôn cậu thiếu niên. Đây là một quyết định sẽ làm thay đổi lịch sử.

Henry Maudslay hóa ra là một nhà phát minh mang tính cách mạng. Đầu tiên, ông giải quyết được bài toán sản lượng của Bramah – nhưng không phải bằng phương pháp thông thường là thuê nhân công làm thủ công từng chiếc khóa. Thay vào đó, giống như John Wilkinson 13 năm về trước và cách đó hơn 300 km về phía tây, Maudslay đã chế tạo một cỗ máy để sản xuất khóa. Ông chế tạo một máy công cụ: cỗ máy có khả năng chế tạo một cỗ máy khác (hoặc trong trường hợp này là một cơ cấu). Ông chế tạo một tổ hợp các máy công cụ, mỗi thứ sẽ góp phần chế tác một hoặc nhiều cấu phần trong tổ hợp khóa hết sức phức tạp mà Joseph Bramah thiết kế. Không chỉ có khả năng chế tác các cấu phần, Máy công cụ của Maudslay còn làm việc đó một cách nhanh, tốt, rẻ và không mắc lỗi, điều mà quy trình chế tác với dụng cụ thủ công khó tránh khỏi. Nói cách khác, chúng sẽ chế tạo các cấu phần chính xác.

Ba trong số các dụng cụ làm khóa của Maudslay ngày nay đang được trưng bày tại Bảo tàng Khoa học London. Đầu tiên là một cái cưa dùng để cắt rãnh trong trục khóa; cái thứ hai – không hẳn là một máy công cụ, mà là dụng cụ đảm bảo tốc độ đồng đều và thao tác nhất quán trong quá trình chế tạo – là một mỏ kẹp đóng mở nhanh, một gá kẹp có chức năng cố định thanh chốt khi nó đang được khía bằng một chuỗi lưỡi dao cắt gắn trên máy tiện; và thứ ba là một thiết bị đặc biệt thông minh, vận hành bằng bàn đạp chân, có chức năng vặn lò xo bên trong khóa và giữ chúng nén tại chỗ chờ đóng vỏ ngoài – một đĩa đồng sáng bóng có khắc chữ ký hoa mỹ của Công ty Khóa Bramah số 124 Picadilly, London, được chốt lại để kết thúc quá trình hoàn thiện một chiếc khóa.

Dụng cụ thứ tư, và theo một số quan điểm là máy công cụ quan trọng bậc nhất, cũng bắt đầu trở nên phổ biến trong khoảng thời gian này. Nó nhanh chóng trở thành một cấu phần không thể thiếu của máy tiện – một thiết bị xoay giống như bàn xoay gốm, là dụng cụ cơ khí thiết yếu để cải thiện cuộc sống của con người kể từ khi nó được phát minh vào thời Ai Cập cổ đại. Trải qua nhiều thế kỷ, máy tiện phát triển rất chậm chạp. Có lẽ cải tiến lớn nhất là ở thế kỷ XVI, với việc bổ sung trục vít-me. Vít-me là một trục dài và (đặc biệt ở những thời kỳ đầu) làm bằng gỗ, đặt dưới khung chính của máy tiện, có thể quay bằng tay để đưa ụ động của máy tiện vào gần hoặc ra xa ụ đứng. Vít-me vận hành với độ chính xác tương đối; quay tay quay một vòng sẽ khiến ụ động di chuyển khoảng 2,5cm chẳng hạn, phụ thuộc vào khoảng cách giữa các ren trên vít. Nó giúp tăng khả năng điều khiển máy tiện, cho phép tạo ra các thành phẩm (chân ghế, quân cờ, cán) cân xứng, cầu kỳ và đẹp đẽ.

Henry Maudslay sau đó mang đến một bước nhảy vọt cho máy tiện – trước tiên bằng cách dùng sắt để chế tạo nó, cho nó một kết cấu nặng và kiên cố, đồng thời cho phép nó tạo hình không chỉ gỗ mà cả những phôi kim loại cứng, điều mà những máy tiện mỏng manh thời xưa không làm được. Riêng thành tựu này đã đủ khiến đời sau nhớ đến cái tên Maudslay, nhưng sau đó ông còn bổ sung một cấu phần nữa vào máy tiện của mình, một cấu phần mà nguồn gốc của nó vẫn còn gây tranh cãi. Những tranh cãi này phản ánh sự phức tạp và bất đồng trong lịch sử của công nghệ chính xác.

Henry Maudslay

Henry Maudslay, vốn là “chàng trai cao ráo, vui tính”, đã gia công các bộ phận bên trong của ổ khóa Bramah và dần trở thành cha đẻ của hoạt động chế tác dụng cụ, sản xuất hàng loạt và khái niệm kỹ thuật chủ chốt để đạt được độ phẳng hoàn hảo

Cụ thể là, thiết bị được bổ sung vào máy tiện của Maudslay được gọi là bàn trượt, một cấu phần có kích thước lớn, vững chắc, gắn kiên cố vào máy nhưng có thể di chuyển nhờ hệ thống vít, có chức năng đỡ một hoặc nhiều dụng cụ cắt. Bên trong nó là một loạt bánh răng, cho phép dụng cụ cắt chỉ dịch chuyển một đoạn cực nhỏ, đem lại vết cắt chính xác trên chi tiết gia công. Bàn trượt nhất thiết phải được đặt giữa ụ trước máy tiện (kết hợp động cơ và trục gá quay phôi xung quanh) và ụ sau (đỡ đầu kia của phôi gia công). Vít-me – trong phiên bản của Maudslay được làm bằng kim loại thay vì gỗ với khoảng cách giữa các ren nhỏ hơn và bước răng tinh tế hơn nhiều so với khoảng cách khả dĩ đạt được trên gỗ – có chức năng di chuyển chi tiết gia công. Các dụng cụ cắt trên bàn trượt sau đó di chuyển theo một tuyến nhất định điều khiển bởi vít-me, do đó cho phép các dụng cụ cắt tạo lỗ trên phôi, vát cạnh (sau khi cơ chế bào được phát minh, một nội dung của chương tiếp theo), bào chi tiết gia công, hoặc tạo hình nó theo chủ đích của người điều khiển máy tiện. Nói cách khác, vít-me dịch chuyển chi tiết gia công dọc theo sống máy, và bàn trượt với dụng cụ cắt, vát hoặc tạo lỗ trên phôi sẽ di chuyển theo chiều ngang hoặc mọi hướng cắt đường do vít-me tạo ra.

Các chi tiết kim loại có thể được gia công thành nhiều hình dạng, kích cỡ và kết cấu phong phú, và nếu vít-me và bàn trượt được cài đặt đồng nhất (người điều khiển máy tiện có thể ghi lại vị trí của chúng và đảm bảo những lần vận hành sau lặp lại y như trước), mọi chi tiết sau gia công cũng sẽ đồng nhất – về hình dạng, kích thước, khối lượng (nếu có cùng mật độ kim loại). Mọi chi tiết đều có thể nhân bản và quan trọng nhất là có thể thay thế lẫn nhau. Nếu các chi tiết này là cấu phần của một cỗ máy lớn hơn – chẳng hạn bánh răng, cò súng, tay cầm hay nòng súng – đó sẽ các cấu phần có tính đổi lẫn, một tính chất cơ bản của sản xuất hiện đại.

Quan trọng không kém, một chiếc máy tiện được trang bị tối tân như máy tiện của Maudslay cũng có khả năng chế tạo ra cấu phần thiết yếu nhất của nền công nghiệp: đinh vít.

Trong nhiều thế kỷ trước, quá trình sản xuất đinh vít đã chứng kiến nhiều cải tiến nhỏ, như chúng ta sẽ được thấy, nhưng phải đến Henry Maudslay (sau khi phát minh, làm chủ hoặc cải tiến bàn trượt trên máy tiện của mình) chúng ta mới có một phương pháp cắt đinh vít kim loại hiệu quả, chính xác và nhanh chóng. Nếu Bramah đặt một ổ khóa bên cửa sổ xưởng ở Piccadilly, vừa để khoe khoang vừa để thách thức thiên hạ, công ty Maudslay, Sons and Field cũng đặt bên cạnh chiếc cửa sổ vòm trong nhà xưởng đầu tiên của hãng, trên phố Margaret ở Marylebone, đồ vật mà người chủ hãnh diện nhất – chiếc đinh vít công nghiệp bằng đồng dài 1,5 m, được chế tác chính xác và thẳng hoàn hảo.

Về mặt kỹ thuật, Maudslay không phải là người đầu tiên hoàn thiện máy tiện cắt đinh vít. 25 năm trước, năm 1775, Jesse Ramsden, một nhà sản xuất dụng cụ khoa học ở Yorkshire, cũng nhận tài trợ từ Hội đồng Kinh độ mà người thợ đồng hồ John Harrison từng tốn nhiều công sức để phục vụ, và không được phép đăng ký bằng sáng chế của mình, đã chế tạo một máy tiện cắt đinh vít có kích thước nhỏ và tinh xảo. Chiếc máy này có thể cắt những đinh vít tí hon với 50 ren/1 cm – có nghĩa là phải xoay 50 vòng thì đinh vít mới di chuyển 1 cm – đồng nghĩa với khả năng điều chỉnh ở mức vi tế nhất bất kỳ thiết bị nào gắn đinh vít này. Nhưng máy tiện của Ramsden thực sự là cỗ máy sản xuất một lần, tinh tế như một chiếc đồng hồ đeo tay, dùng để chế tạo kính viễn vọng và các dụng cụ điều hướng khác, chứ không phải để sản xuất những thiết bị kim loại có kích thước lớn và có thể hoạt động với tốc độ cao mà không hao mòn hay sai lệch. Điều mà Maudslay đã làm được với chiếc máy tiện được trang bị đầy đủ của mình là tạo ra một động cơ mà theo lời một sử gia là sẽ trở thành “cỗ máy mẹ của thời đại công nghiệp”.

Hơn nữa, với chiếc đinh vít được chế tạo nhờ bàn trượt và kỹ thuật của mình, và với chiếc máy tiện khung sắt thay vì khung gỗ từng dùng với Bramah như trước đây, Maudslay có thể gia công mọi thứ tới dung sai 1/10.000 của 1 inch. Và London đã chứng kiến sự ra đời của công nghệ chính xác.

Thế nên, tác giả của bàn trượt xứng đáng được ghi công cho vô số các cấu phần chính xác của tương lai với đủ hình dạng, kích cỡ, chức năng, phục vụ hàng triệu máy móc. Nhờ bàn trượt mà vô số vật dụng khác được ra đời, từ bản lề cho tới động cơ phản lực, các hộp xi lanh, pít-tông và những lõi plutoni chết chóc của bom nguyên tử – tất nhiên là cả đinh vít.

Nhưng ai là người đã phát minh ra bàn trượt? Một số người nói Henry Maudslay là tác giả, và ông đã phát minh ra nó ở “xưởng bí mật” của Joseph Bramah, “nơi chứa một vài chiếc máy kỳ lạ... do ngài Maudslay tự tay xây dựng.” Những người khác cho rằng chính Bramah mới là tác giả. Số khác nữa phủ nhận hoàn toàn vai trò của Maudslay, quả quyết Maudslay không những không phát minh ra bàn trượt mà còn chưa bao giờ tuyên bố điều đó. Các cuốn bách khoa toàn thư viết rằng bàn trượt đầu tiên thực ra đến từ nước Đức, vì nó đã được minh họa trong một bản thảo năm 1480. Andrey Nartov, nhà khoa học người Nga sống trong thế kỷ XVIII, được phong danh hiệu nghệ nhân riêng của Sa hoàng Peter Đại đế, được ca tụng là bậc thầy vận hành máy tiện vĩ đại nhất châu Âu (và dạy phương pháp tiện cho vua Phổ thời đó), cũng được cho là đã chế tạo một bàn trượt vận hành được (và mang nó đến London trưng bày) năm 1718. Và nếu ai đó không tin vào câu chuyện từ St. Petersburg, thì hãy biết thêm một người Pháp tên là Jacques de Vaucanson rất có thể đã chế tạo một bàn trượt vào năm 1745.

Chris Evans, một giáo sư ở Bắc Carolina, người đã có nhiều bài viết về thời kỳ đầu của công nghệ chính xác, thừa nhận sự tồn tại của nhiều quan điểm đối lập, và lưu ý chúng ta không nên sa vào bức tranh “nhà phát minh anh hùng”. Theo ông, tốt hơn hết là nên coi công nghệ chính xác là đứa con có nhiều cha mẹ, các tiến bộ của công nghệ chính xác luôn gối đầu lên nhau, không có ranh giới rõ ràng giữa các chuyên ngành có gắn thuật ngữ chính xác, sự phát triển của công nghệ chính xác đã diễn ra liên tục trong ba thế kỷ và ở giai đoạn đầu không tránh khỏi những bối rối và lẫn lộn. Nói| cách khác, câu chuyện của công nghệ chính xác lại không chính xác chút nào.

Dù vậy, Henry Maudslay vẫn để lại di sản đáng nhớ với các phát minh và đóng góp của ông khi cộng tác với Joseph Bramah, người mà ông đã rời bỏ trong bực tức sau khi đề nghị tăng lương bị từ chối phũ phàng – lúc đó ông được trả 30 shilling một tuần vào năm 1797.

NGAY SAU ĐÓ, MAUDSLAY rời khỏi thế giới chật hẹp của các thợ khóa Tây London và gia nhập – có thể nói là được tấn phong vào – một thế giới hoàn toàn khác: thế giới của sản xuất hàng loạt. Nhờ Maudslay, một cấu phần không thể thiếu của tàu buồm Anh mới có thể được sản xuất ở quy mô lớn. Ông đã chế tạo một hệ thống máy móc vô cùng phức tạp mà cho đến 150 năm sau vẫn được dùng để sản xuất cụm ròng rọc, cấu phần trọng tâm của hệ thống chằng buồm của tàu, đem lại cho Hải quân Hoàng gia khả năng di chuyển, tuần tiễu, và trong một giai đoạn lịch sử, thống trị các đại dương trên thế giới.

Câu chuyện bắt đầu từ một may mắn tình cờ, và cũng như câu chuyện của Bramah và ổ khóa ở Piccadilly, nó bắt đầu ở một ô cửa sổ (tại xưởng của Henry Maudslay), kiêu hãnh trưng bày một đinh vít đồng dài 1,5 m mà Maudslay đã chế tạo bằng máy tiện của ông, đặt ở bục trung tâm để quảng cáo cho kỹ nghệ của người chủ xưởng. Không lâu sau khi chiếc đinh vít được trưng ra, khoảnh khắc may mắn xảy đến. Hai nhân vật chính trong câu chuyện này sẽ xây dựng một nhà máy sản xuất cụm ròng rọc, và thề sẽ làm chúng một cách chuẩn chỉnh, để thỏa mãn nhu cầu đang ngày càng cấp bách.

Một nhà máy sản xuất cụm ròng rọc tương tự đã được xây dựng vào giữa thế kỷ XVIII tại thành phố cảng Southampton ở miền Nam nước Anh, có chức năng cưa và đục mộng cho các cấu phần gỗ, nhưng phần lớn công đoạn hoàn thiện vẫn được thực hiện thủ công nên thành phẩm đầu ra thiếu ổn định. Trong khi đó, một nguồn cung cụm ròng rọc ổn định được coi là vấn đề sống còn đối với nước Anh.

Giữa Anh và Pháp đã diễn ra một chuỗi các cuộc chiến tranh không liên tục trong hầu hết nửa cuối thế kỷ XVIII, và sự nổi lên của Napoleon Bonaparte hậu Cách mạng Pháp khiến người Anh nghĩ họ sẽ còn tiếp tục phải vận binh trong những thập kỷ đầu của thế kỷ XIX. Trong hai quân chủng của Anh, bộ binh và hải quân Hoàng gia, hải quân ngốn phần lớn ngân sách chiến tranh, và các bến cảng của Anh chẳng mấy chốc tấp nập các tàu lớn sẵn sàng ra khơi bất cứ lúc nào để cho kẻ thù Pháp, đặc biệt là Napoleon, nếm mùi đại bác. Hàng loạt xưởng đóng tàu được xây dựng ồ ạt, các xưởng cạn đồng loạt được sửa chữa, và các tàu khu trục khổng lồ của Anh di chuyển huyên náo trên các vùng biển từ eo Manche tới sông Nile, từ bờ biển Bắc Phi tới bờ biển Coromandel một cách uy dũng và cảnh giác, không ngừng tuần tiễu.

Tất cả những chiến hạm này dĩ nhiên đều chạy bằng buồm. Đại khái, chúng là những thuyền lớn có thân bằng gỗ và sống bọc đồng, với ba boong gắn đại bác cùng những cột buồm kỳ vĩ bằng gỗ thông lấy từ Đảo Norfolk, trên đó buộc những tấm vải buồm cũng to lớn không kém. Tất cả các buồm của thời đó đều là các thớ vải bạt được treo, đỡ và điều khiển thông qua hàng dặm dây chằng ngang, dây chằng dọc, dây néo, dây buộc và dây chân. Phần lớn các dây đó phải đi qua các hệ thống bánh đai gỗ vững chắc mà các thủy thủ gọi đơn giản là các “cụm”. Cụm ròng rọc thuộc một tổ hợp thiết bị được biết tới trong và ngoài ngành hàng hải dưới cái tên hệ pa-lăng.

Một con tàu lớn có thể có tới 1.400 cụm ròng rọc ở nhiều kiểu loại và kích cỡ khác nhau, tùy thuộc vào tác vụ của chúng. Một cụm ròng rọc đơn là đủ cho một thủy thủ nâng một tấm buồm đỉnh hoặc di chuyển một cột buồm duy nhất từ nơi này đến nơi khác. Để nâng những vật rất nặng (ví dụ như mỏ neo) có thể cần tổ hợp sáu cụm, mỗi cụm gồm ba ròng rọc, và một dây thừng chạy qua cả sáu cụm sao cho một thủy thủ chỉ cần dùng lực kéo tương đương một vài cân là có thể nâng được mỏ neo nặng nửa tấn. Cơ chế vật lý học của hệ pa-lăng, hiện vẫn còn được dạy tại một số trường chất lượng cao, cho thấy ngay cả hệ thống ròng rọc sơ khai nhất cũng có thể là một trợ lực đặc biệt hữu hiệu, với cách vận hành vô cùng đơn giản và duyên dáng.

Cụm ròng rọc dùng cho tàu thủy cần đặc biệt bền và khoẻ vì sẽ phải chống chịu hàng năm trời sóng dữ, gió buốt bụi muối, cũng như ẩm thấp vùng nhiệt đới hay nắng nóng thiêu đốt vùng xích đạo, vừa phải nâng vật nặng vừa bị các thủy thủ đối xử thô bạo. Ở thời hoàng kim của tàu buồm, chúng chủ yếu được làm từ gỗ du, với các phiến sắt đóng ở hai mạn, bên trên và bên dưới gắn móc sắt, kẹp giữa hai mạn là bánh đai hay ròng rọc, và dây thừng quấn quanh bánh. Bánh đai thường được làm từ Lignum vitae, chính là loại gỗ cứng và tự bôi trơn mà John Harrison sử dụng để làm bánh răng cho đồng hồ. Ngày nay, phần lớn cụm ròng rọc có bánh đai bằng nhôm hoặc thép, bản thân toàn cụm cũng được làm từ kim loại, và nếu con thuyền theo phong cách cổ điển, cụm ròng rọc sẽ được làm từ đồng và gỗ sồi đánh vec-ni.

Đây chính là nỗi lo lớn của Hải quân Hoàng gia Anh đầu thế kỷ XIX. Nước Pháp dưới thời Napoleon là một quốc gia hung hăng, hiếu chiến, chỉ nằm cách nước Anh 20 dặm bên kia eo biển, đã thế, hải quân Anh vẫn phải để tâm tới vô số vấn đề hàng hải khác. Điều các đô đốc quan tâm nhất không phải là đóng đủ tàu mà là có đủ các cụm ròng rọc thiết yếu để các tàu được căng buồm. Nhu cầu của Bộ Hải quân Anh là 130.000 cụm mỗi năm, ở ba kích thước chính, và trong nhiều năm qua chúng đều phải được làm thủ công do sự phức tạp về kết cấu. Hàng chục nghệ nhân gỗ ở trong và khắp miền Nam nước Anh được chiêu mộ cho công tác này và nguồn cung của họ hết sức thiếu tin cậy.

Khi thù địch trên biển leo thang và ngày càng nhiều tàu được đặt hàng, đòi hỏi về một nguồn cung hiệu suất hơn ngày càng trở nên cấp bách. Thanh tra trưởng của hải quân lúc bấy giờ, Ngài Samuel Bentham, quyết định tự giải quyết vấn đề. Năm 1801, Ngài Marc Brunei đã tiếp cận Bentham và đề xuất một phương án với ngài thanh tra[∗].

Brunei, một người Pháp ủng hộ sự cai trị của Hoàng gia, phải tị nạn ở Anh vì chính những thay đổi chính trị ở Pháp đang khiến Bộ trưởng Bộ Hải quân đau đầu – thực ra, ông đã di cư sang Mỹ và trở thành kỹ sư trưởng của New York rồi mới quay về Anh để kết hôn – đã nắm được vấn đề cơ khí trong sản xuất cụm ròng rọc. Ông biết các công đoạn cần thiết để sản xuất một cụm ròng rọc – có ít nhất 16 công đoạn; một cụm ròng rọc, thoạt nhìn tuy đơn giản nhưng trên thực tế quá trình sản xuất lại rất phức tạp – và đã thiết kế sơ bộ những cỗ máy mà ông tin là sẽ thực hiện được các công đoạn đó[∗]. Ông đăng ký bản quyền và đến năm 1801 được cấp bằng sáng chế: “Một cỗ máy mới và hữu hiệu để cắt một hoặc nhiều lỗ mộng cho hai mạn và cắt lỗ trên vỏ cụm ròng rọc, để tiện và khoan bánh đai, để gắn và cố định lỗ chêm.”

Đây là một thiết kế mang tính cách mạng. Máy của ông thực hiện hai chức năng riêng rẽ – chẳng hạn, máy cưa vòng có thể thực hiện nhiệm vụ của máy cắt mộng, ông dùng vận động dư của một cỗ máy để chạy một máy khác gần đó, tạo ra một quy trình cơ khí liên tục. Để các máy có thể phối hợp với nhau, mỗi máy phải vận hành với độ chính xác cao nhất, bởi chỉ cần một sai lệch nhỏ lọt vào hệ thống, giống như virus máy tính ngày nay, nó nhanh chóng lan truyền và khuếch đại, lây nhiễm ra toàn bộ hệ thống, cuối cùng khiến hệ thống ngưng vận hành. Khởi động lại một hệ thống toàn những cỗ máy bằng sắt khổng lồ chạy hơi nước với các tay đòn vung vẩy lên xuống, các đai chạy tít mù, các bánh đà gầm thét không đơn giản như ấn nút và đợi nửa phút.

Do hệ thống được bán cho hải quân có kết cấu cực kỳ phức tạp, Brunei buộc phải tìm một kỹ sư có đủ khả năng và ý chí xây dựng những cỗ máy chưa từng có trong lịch sử như thế, đảm bảo chúng có khả năng sản xuất lặp đi lặp lại, cho ra được hàng ngàn cụm ròng rọc gỗ có độ chính xác cao phục vụ nhu cầu cấp thiết của hải quân.

Ô cửa sổ của Henry Maudslay đi vào câu chuyện tại thời điểm này. Một người bạn cũ của Brunei từ những năm tháng ở Pháp, cũng là một người nhập cư, tên là M. de Bacquancourt, tình cờ đi ngang qua xưởng của Maudslay trên Phố Margaret và nhìn thấy, hiện hữu phía sau khung cửa sổ, chiếc đinh vít đồng dài 1,5 m trứ danh mà chính tay Maudslay đã chế tạo bằng máy tiện của mình. Quý ông người Pháp bước vào trong, trò chuyện với một vài trong số 80 nhân công của xưởng cơ khí, rồi trao đổi với chủ xưởng, và ra về với niềm tin vững chắc nếu có ai đó ở nước Anh có thể làm được thứ mà Brunei muốn, đó phải là người đàn ông này.

Thế là Bacquancourt kể với Brunei, và Brunei hẹn gặp Maudslay ở Woolwich. Trong buổi gặp mặt, Brunei cho người kỹ sư trẻ xem một bản vẽ kỹ thuật mô tả một trong những chiếc máy mà ông dự định sản xuất – và ngay lập tức, Maudslay, với khả năng đọc bản vẽ như nhạc công đọc bản nhạc và người bình thường đọc sách, nhận ra đây là công cụ chế tạo cụm ròng rọc. Các mô hình máy đề xuất được dựng lên để minh họa trực quan cho Bộ Hải quân và Maudslay bắt tay vào công việc sau khi được chính phủ chính thức đặt hàng.

Nhiệm vụ của ông là dựa vào các bản vẽ của Brunei để thiết kế và chế tạo những cỗ máy chính xác đầu tiên trên thế giới nhằm mục đích duy nhất: sản xuất những sản phẩm khác. Trong trường hợp này, sản phẩm là cụm ròng rọc, nhưng đó cũng có thể là súng, đồng hồ, và trong tương lai là máy tỉa hột bông và xe cơ giới – sản xuất hàng loạt.

Dự án kéo dài sáu năm trời. Hải quân dựng một khu liên hợp khổng lồ trong xưởng đóng tàu ở Portsmouth để chứa một hạm đội các động cơ sắp ra lò. Và lần lượt từng chiếc, đầu tiên từ xưởng của Maudslay ở Phố Margaret, London, sau đó, khi công ty mở rộng quy mô, từ một nhà máy ở Lambeth, phía Nam sông Thames, những cỗ máy làm nên lịch sử của Maudslay đã được chuyển tới hải quân.

Tổng cộng có 43 cỗ máy, mỗi chiếc thực hiện một trong 16 tác vụ nhằm biến một khúc gỗ du thành một cụm ròng rọc rồi gửi tới kho chứa của hải quân. Tất cả đều được làm bằng sắt để vừa giữ được sự chắc chắn, cứng cáp vừa có khả năng vận hành đủ chính xác theo yêu cầu của hải quân trong hợp đồng. Đó là những cỗ máy có chức năng cưa gỗ, kẹp gỗ, đục mộng gỗ, khoan lỗ, tráng thiếc cho chốt sắt, đánh bóng bề mặt, xoi rãnh, đẽo, khía, tạo hình và láng mịn các rãnh của cụm ròng rọc để cho ra sản phẩm hoàn thiện. Một loạt từ mới bỗng chốc ra đời: bánh cóc và bánh cam, trục và phay, vát xiên và bánh vít, dao định hình và bánh răng vành khăn, khoan đồng trục và máy đánh bóng.

Tất cả những cỗ máy đó nằm trong Nhà Máy Cụm, khu liên hợp trên được đặt tên vào năm 1808, không lâu sau khi đi vào vận hành. Mỗi cỗ máy của Maudslay được truyền động thông qua các băng chuyền bằng da liên tục xoay và đập; các băng chuyền này được truyền động bằng những trục sắt gắn trên trần; và các trục này được quay bởi một động cơ hơi nước khổng lồ 32 mã lực hiệu Boulton and Watt, liên tục rền vang, phun hơi và nhả khói ra bên ngoài tòa nhà – một “hang động” ba tầng ồn ào và nguy hiểm.

Nhà Máy Cụm vẫn đứng đó cho đến ngày nay, là chứng nhân cho sự hoàn hảo tuyệt đối của tất cả những cỗ máy sắt chế tạo bằng tay ở đó. Chúng được chế tạo tốt tới mức phần lớn vẫn hoạt động sau 150 năm – kỹ sư thời nay cho rằng chúng là những kiệt tác; Hải quân Hoàng gia sản xuất cụm ròng rọc cuối cùng vào năm 1965. Và việc phần lớn cấu phần – chẳng hạn như chốt sắt – được Maudslay và nhân viên sản xuất theo cùng một kích thước đồng nghĩa với việc chúng có thể đổi lẫn cho nhau. Điều này có tác động lớn tới tương lai của sản xuất công nghiệp – như chúng ta sẽ sớm tìm hiểu, khi tầm quan trọng của tính đổi lẫn được một vị Tổng thống Hoa Kỳ trong tương lai nhận ra.

Nhưng Nhà Máy Cụm còn nổi tiếng vì một lý do khác, một lý do với hệ quả xã hội sâu sắc. Nó là nhà máy đầu tiên trên thế giới được vận hành hoàn toàn bởi động cơ hơi nước. Đúng là trước đó từng có những máy móc được chạy bằng sức nước và khái niệm cơ khí hóa không phải là khái niệm mới. Nhưng quy mô và sức mạnh của nhà máy tại Portsmouth nằm ở một đẳng cấp khác, nó sử dụng một nguồn năng lượng không phụ thuộc vào thời tiết hay khí hậu hay những đỏng đảnh khác của tự nhiên. Miễn là có than, nước và một động cơ thỏa mãn những yêu cầu khắt khe nhất về độ chính xác, nhà máy có thể vận hành.

Như vậy, những chiếc cưa, thiết bị đục và máy khoan của thời tương lai sẽ được chạy bằng động cơ. Những động cơ ấy (cả ở Portsmouth và không lâu sau ở hàng ngàn nhà máy khác, sản xuất những thứ khác) không còn phải được điều khiển và truyền động bằng sức người nữa. Những công nhân ở các xưởng gỗ, những người từ trước đến nay cắt, lắp ráp và hoàn thiện cụm ròng rọc cho hải quân, giờ đây trở thành những nạn nhân đầu tiên của máy móc vô tình. Nếu trước đây, hơn 100 nghệ nhân lành nghề phải làm việc cật lực để thỏa mãn nhu cầu dường như vô đáy của hải quân thì giờ đây, chỉ cần một nhà máy là có thể làm việc đó một cách dễ dàng, không tốn một giọt mồ hôi: Nhà Máy Cụm Portsmouth sẽ sản xuất ra 130.000 cụm ròng rọc mỗi năm theo đúng yêu cầu của hải quân, mỗi phút làm việc cho một cụm, nhưng chỉ cần mười nhân công vận hành.

Công nghệ chính xác đã đem lại những tổn thất đầu tiên. Bởi những công nhân này không cần bất cứ kỹ năng đặc biệt nào. Họ chẳng làm gì ngoài đút gỗ vào phễu máy cắt, sau đó lấy thành phẩm ra rồi trữ trong kho; hoặc cùng lắm là cầm những chai dầu nhớt và giẻ bông để bôi trơn, đánh bóng và trông chừng những con quái vật kim loại xanh xám không ngừng lanh canh và xủng xoảng, không ngừng chế giễu họ khi chúng quay, xoay, ợ, rung, nâng, xẻ, cưa và khoan, một đàn hợp xướng cơ khí vang động khắp tòa nhà mới.

Hệ quả xã hội có thể thấy được ngay, ở mặt tích cực, các cỗ máy hoạt động chính xác và cho ra sản phẩm đúng như thiết kế. Lãnh đạo Bộ Hải quân tuyên bố họ hài lòng với những gì đạt được. Brunei nhận được tấm séc có giá trị bằng số tiền mà quy trình sản xuất mới tiết kiệm cho hải quân: 17.093 bảng. Maudslay nhận 12.000 bảng và sự tung hô của công chúng cũng như cộng đồng các kỹ sư và trở thành một trong những cái tên quan trọng nhất trong những năm đầu của công nghệ chính xác, một trong những bàn tay khởi động cuộc Cách mạng Công nghiệp. Chương trình đóng tàu của Hải quân Hoàng gia diễn ra đúng theo kế hoạch, và với sự khẩn trương chào đời của các liên đội và tiểu đội tàu chiến mới, cuộc chiến Anh-Pháp nhanh chóng kết thúc với phần thắng nghiêng về người Anh.

Napoleon[∗] cuối cùng cũng bị đánh bại và bị đày tới đảo Saint Helena trên một tàu chiến tuyến hạng ba gồm 74 khẩu súng, chiếc HMS Northumberland, hộ tống bởi HMS Myrmidon hạng sáu gồm 20 súng. Hệ thống dây chằng của hai tàu này bao gồm khoảng 1.600 cụm ròng rọc, hầu hết được sản xuất ở Nhà Máy Cụm Portsmouth, được cưa, đục, khía bằng những động cơ sắt của Henry Maudslay dưới sự giám sát của mười nhân công hợp đồng không có tay nghề của hải quân.

Nhưng cái gì cũng có hai mặt, và ở mặt tiêu cực, 100 nghệ nhân lành nghề Portsmouth đột nhiên mất việc. Không khó để hình dung những tháng ngày đầu tiên sau khoản lương cuối cùng được trả, khi những người này và gia đình cứ nghĩ mãi tại sao chuyện này lại xảy ra, tại sao khi nhu cầu sản phẩm gia tăng, nhu cầu nhân công lại co hẹp. Với những người đàn ông Portsmouth ấy và gia đình của họ, một con số không đủ lớn để thu hút sự chú ý trên diễn đàn chính trị, sự xuất hiện của công nghệ chính xác không phải là tin mừng. Đối với những kẻ có quyền lực, nó mang lại nhiều lợi ích; với những người yếu thế: lo lắng và vấn nghi.

Trong các phản ứng của dân chúng, được biết đến rộng rãi nhất, chủ yếu do những cảnh đập phá thi thoảng nổ ra, là một phong trào cách đó hàng trăm dặm ở phía Bắc, liên quan tới một ngành công nghiệp hoàn toàn khác. Phong trào Luddite, như cách gọi ngày nay, là một phong trào ngắn ngủi – khởi phát ở Bắc miền Trung nước Anh vào năm 1811 – chống lại sự cơ khí hóa của ngành dệt, trong đó những đám đông đeo mặt nạ xông vào các nhà máy, đập phá máy dệt và chặn hoạt động sản xuất đăng-ten cùng những mặt hàng vải khác. Chính phủ thời đó[∗] hoảng hốt đưa ra (trong ngắn hạn) hình phạt tử hình cho những người bị kết tội phá hoại máy dệt; khoảng 70 Luddite bị treo cổ, nhưng chủ yếu vì vi phạm các luật cấm nổi loạn và gây ra các thiệt hại tài sản.

Đến năm 1816, các cuộc nổi loạn đã xì hơi[∗] và phong trào Luddite đi vào thoái trào. Nhưng nó không bao giờ chết hẳn, và từ Luddite (lấy theo tên của người được cho là thủ lĩnh phong trào, Ned Ludd) vẫn hiện diện trong ngôn ngữ ngày nay, chủ yếu được dùng với ý nghĩa miệt thị, chỉ những người kháng cự lại sự cám dỗ của công nghệ. Nhưng cần nhớ ngay từ khi xuất hiện, kỹ thuật dựa trên sự chính xác đã tạo ra những tác động xã hội mà không hẳn được tất cả mọi người chấp nhận hay chào đón. Thời đó không thiếu tiếng nói phê phán công nghệ chính xác, những lời cảnh báo về hậu quả của nó, và ngày nay cũng vậy, như chúng ta sẽ sớm được thấy.

Henry Maudslay vẫn tiếp tục cho ra các phát minh mới. Sau khi cả 43 cỗ máy sản xuất cụm ròng rọc vận hành nhịp nhàng với nhau ở Portsmouth, sau khi đã hoàn tất hợp đồng với hải quân, sau khi danh tiếng của ông (“cha đẻ của thời đại công nghiệp”) được củng cố vững chắc, ông có thêm hai đóng góp lớn khác cho thế giới những cỗ máy tinh xảo và hoàn hảo: một ý tưởng và một thiết bị. Cả hai đều đặc biệt quan trọng, nhất là khi nhìn lại từ tương lai hai thế kỷ sau đó, và quan trọng hơn cả là ý tưởng mà Maudslay đưa ra.

Ý tưởng này xoay quanh khái niệm “độ phẳng”. Nói cách khác, nó xoay quanh việc tạo ra một bề mặt mà theo định nghĩa của Từ điển Tiếng Anh Oxford là “không cong, lõm hay lồi”. Nó liên quan tới việc tạo ra một cơ sở cho mọi phép đo lường và sản xuất chính xác. Bởi Maudslay nhận ra một máy công cụ chỉ có thể chế tác ra một cỗ máy chính xác nếu bề mặt gắn máy có độ phẳng hoàn hảo, một bề mặt hình học hoàn toàn và tuyệt đối bằng phẳng.

Nhu cầu về một mặt phẳng tiêu chuẩn của các kỹ sư cũng giống như nhu cầu về một chiếc đồng hồ chính xác của các hoa tiêu – như chiếc đồng hồ của John Harrison, hay nhu cầu của một nhà trắc địa đối với một đường kinh tuyến chính xác – như đường kinh tuyến được vẽ ở Ohio vào năm 1786 để làm cơ sở vẽ bản đồ miền trung Hoa Kỳ. Vấn đề kém lãng mạn hơn của việc tạo ra một mặt phẳng hoàn hảo, một phần quan trọng của thế giới chế tạo máy, đòi hỏi một chút khéo léo và bước nhảy vọt về tư duy – và xưởng của Henry Maudslay có cả hai điều này trong bối cảnh cuối thế kỷ XVIII.

Quá trình tạo ra mặt phẳng hết sức đơn giản, và logic đằng sau nó thì không có sơ hở. Từ điển Tiếng Anh Oxford minh họa khá rõ quá trình này với một trích dẫn từ cuốn Panorama of Science and Art (tạm dịch: Toàn cảnh Khoa học và Nghệ thuật) kinh điển của James Smith, xuất bản lần đầu năm 1815, như sau: “để mài một bề mặt hoàn hảo... đòi hỏi phải mài cả ba bề mặt cùng lúc”. Dù phải thừa nhận nguyên tắc này đã được biết đến từ nhiều thế kỷ trước, nhưng nhiều người tin Henry Maudslay là người đầu tiên đưa nó vào thực tiễn và tạo ra các chuẩn mực kỹ thuật vẫn tồn tại đến ngày nay.

Trắc vi kế dạng bàn đo của Henry Maudslay chính xác đến độ nó được mệnh danh là “Đại Chưởng Ấn” bởi không ai dám phản bác nó (bản quyền hình ảnh thuộc Science Museum Group Collection)

Ba là con số cốt yếu. Bạn có thể lấy hai tấm thép rồi mài nhẵn chúng đến khi tin là chúng đã phẳng đến mức hoàn hảo – sau đó, bằng cách quét màu và chà hai bề mặt vào nhau để xem chỗ nào bị bong tróc màu, chỗ nào không, tương tự như ở phòng khám nha khoa, một kỹ sư có thể so sánh độ phẳng của tấm thép này với tấm thép kia. Tuy nhiên, cách so sánh này không hữu ích lắm vì không có gì đảm bảo cả hai tấm đều phẳng hoàn hảo, bởi biết đâu lỗi ở tấm này lại được lỗi ở tấm kia điều chỉnh. Ví dụ một tấm hơi lồi, phần trung tâm của nó bị phình ra khoảng 1mm hoặc hơn. Rất có thể tấm kia bị lõm ở vị trí đối ứng, và hai tấm vẫn khớp với nhau – tạo ra ảo giác chúng phẳng như nhau. Chỉ bằng cách dùng một tấm thứ ba để kiểm tra, và thực hiện thêm các thao tác mài, bào và làm nhẵn để loại bỏ các điểm lồi thì độ phẳng tuyệt đối (với các thuộc tính màu nhiệm như ở các căn mẫu của cha tôi) mới có thể được đảm bảo.

TIẾP ĐẾN LÀ CÁI MÁY ĐO: TRẮC VI KẾ. Henry Maudslay nhìn chung cũng được ghi nhận là người đầu tiên tạo ra loại máy này, đặc biệt là một thiết bị có hình dáng và cảm giác của một dụng cụ hiện đại. Công bằng mà nói, nhà thiên văn học sống trong thế kỷ XVII, William Gascoigne, đã chế tạo ra một thiết bị có hình dáng khác hẳn chiếc máy của Maudslay nhưng có chức năng tương tự. Ông gắn một thước kẹp vào thị kính của kính viễn vọng. Dùng một đinh vít ren nhỏ, người sử dụng có thể đưa hai gọng của thước kẹp vào hai bên của hình ảnh thiên thể (thường là mặt trăng) hiện lên trên thị kính. Một phép tính nhanh liên quan tới độ cao của đinh vít tính bằng inch, số lần quay vít cần thiết để hai gọng của thước kẹp tiếp xúc với hai bên đối tượng đo, và độ dài tiêu cự chính xác của thấu kính kính viễn vọng, sẽ cho ra “kích thước” của mặt trăng theo đơn vị giây cung.

Mặt khác, một trắc vi kế dạng bàn đo sẽ đo kích thước thực tế của một vật thể vật lý – đó chính xác là việc Maudslay và các đồng nghiệp của ông liên tục phải thực hiện. Họ cần đảm bảo tất cả các cấu phần của những cỗ máy họ đang chế tạo phải khớp với nhau, với dung sai đã định, phù hợp với loại máy và tiêu chuẩn thiết kế.

Cũng như phát minh trước đó một thế kỷ của Gascoigne, trắc vi kế dạng bàn đo sử dụng một đinh vít dài tinh xảo. Nó tuân theo nguyên tắc hoạt động cơ bản như máy tiện, nhưng thế chỗ cho bàn trượt gắn các dụng cụ cắt và khoan là hai khối phẳng hoàn hảo, một khối gắn với ụ đứng, khối còn lại gắn với ụ động, và khoảng cách giữa chúng sẽ tăng hoặc giảm theo chiều xoay của trục vít-me.

Chúng ta có thể đo được khoảng cách của hai khối và chiều rộng của bất kỳ vật thể nào được kẹp chặt giữa hai khối đó – thậm chí có thể đo chính xác hơn nếu bản thân các ren của trục vít-me là đồng nhất, và đặc biệt nếu trục vít-me được cắt một cách tinh xảo, cho phép các khối tịnh tiến những quãng nhỏ nhất có thể.

Maudslay dùng chiếc máy trắc vi kế mới để kiểm nghiệm chính cây đinh vít đồng dài 1,5 m của mình và phát hiện ra nhiều khiếm khuyết: một vài chỗ có 50 vòng trên 1 inch; một vài chỗ có 51; có chỗ thì có 49 vòng. Nhìn chung, các sai lệch khử lẫn nhau nên nó vẫn hữu dụng đối với trục vít-me, nhưng vì Maudslay bị ám ảnh với sự hoàn hảo, nên ông đã cắt đi cắt lại các ren cho đến khi cuối cùng, nó được xét thấy là hết sạch khiếm khuyết, hoàn hảo và hoàn toàn đồng nhất trên toàn bộ chiều dài.

Trắc vi kế thực hiện tất cả những phép đo này hóa ra là một cỗ máy cực kỳ chính xác và nhất quán, đến mức ai đó – có thể chính Maudslay hoặc một người trong “đội quân” nhỏ bé của ông – đặt tên cho nó là Đại Chưởng Ấn. Đây là câu đùa phổ biến của thế kỷ XIX: không ai dám tranh luận hay phản biện ngài Đại Chưởng Ấn cả. Biệt danh này cho thấy quyền lực của Maudslay trong công nghệ chính xác: thiết bị mà ông phát minh có thể đo tới 1/1.000 của 1 inch và có người nói là đến 1/10.000 của 1 inch: dung sai 0,0001.

Thực tế là trục vít-me mới của thiết bị này có đến 100 ren trên 1 inch (40 ren/1 cm), một con số mà trước đây người ta còn không dám mơ đến. Thật vậy, theo như người đồng nghiệp, kỹ sư kiêm nhà văn nhiệt huyết nhất từ trước tới nay, James Nasmyth, một tín đồ tôn sùng Maudslay tới mức cho ra một cuốn tiểu sử có phần tụng ca thái quá, chiếc trắc vi kế lừng danh có thể đo chính xác tới 1/1.000.000 của 1 inch. Con số này có phần cường điệu. Một phân tích khách quan hơn do Bảo tàng Khoa học London thực hiện sau đó đã cho ra kết quả không quá 1/10.000.

Và đó mới chỉ là năm 1805. Những thứ được chế tạo và đo lường còn chính xác hơn nữa trong những năm tiếp theo, tới mức mà ngay cả Maudslay (ý tưởng về sự chính xác lý tưởng có lẽ là phát minh vĩ đại nhất của ông) và đồng nghiệp cũng không thể hình dung nổi. Nhưng cũng có đôi chút ngần ngại. Thái độ thù địch của công chúng đối với máy móc trong một thời gian ngắn – mà đại diện là phong trào Luddite, một lòng ngờ vực, một sự hồ nghi – đã làm chùn chân một số kỹ sư và khách hàng của họ trong một giai đoạn ngắn.

Lại có cả khuyết điểm quen thuộc của con người: lòng tham. Chính lòng tham trong nửa đầu thế kỷ XIX đã cản trở sự phát triển của công nghệ chính xác thời kỳ sơ khai ở bên kia đại dương, nước Mỹ.