*biên dịch bởi LÊ HOÀNG THẠCH*

NGÀY XOAY CHUYỂN LỊCH SỬ CỦA THỜI GIAN

ngày 25 tháng 12 năm 1969, đã được chứng minh là một ngày đáng chú ý, và không nghi ngờ gì nữa đó chính là ngày quan trọng nhất trong lịch sử của seiko. Vào ngày hôm ấy, công ti đã bán ra chiếc đồng hồ thạch anh đầu tiên trên thế giới, khởi đầu một cuộc cách mạng của thời đại. Chỉ trong một đêm, độ chính xác của đồng hồ đeo tay đã thay đổi, từ giây trên ngày sang giây một năm!

Hiện tượng sử dụng thạch anh để đo đếm thời gian vốn không phải vấn đề quá mới mẻ, nhưng vấn đề về khả năng thu nhỏ các thành phần, để phù hợp với giới hạn của vỏ đồng hồ đã trở thành nhân tố đau đầu nhất trong ngành công nghiệp đồng hồ trong nhiều năm. Khi seiko bắt đầu dự án phát triển đồng hồ thạch anh, họ không thể để lộ ra , do đó không nhận được sự giúp đỡ từ bên ngoài trong công việc mang tính tiên phong này.trên tinh thần thật sự của seiko, hầu như tất cả mọi thứ phải được phát triển theo kiểu in house. (Tự túc toàn bộ)

Vào cuối những năm thập niên 1960, hầu hết mọi người đều đã biết đến cuộc đua giữa người nhật bản và thụy sĩ trong việc bán ra sản phẩm đồng hồ đeo tay thạch anh đầu tiên ra thị trường. Seiko đã vượt qua vạch đích trước người thụy sĩ và tung ra chiếc đồng hồ thạch anh thương mại của họ, có tên là Astron vào ngày 25 tháng 12 năm 1969.mặc dù người thụy sĩ đã tiết lộ trước nguyên mẫu, nhưng đến 1970 họ mới bắt đầu tung ra thị trường sản phẩm thạch anh đầu tiên.

Khởi nguyên của việc sử dụng thạch anh làm chất điều chỉnh trong các thiết bị thời gian là kết quả từ công việc của ngài pierre curie, được biết đến nhiều hơn trong chương trình nghiên cứu về phóng xạ với vợ, bà marie curie ( ở việt nam trong sách ngày xưa hay dịch là ma-ri-quy-ri), lần đầu tiên ông quan sát hiện tượng điện áp vào năm 1880 khi làm việc cùng với anh trai mình là jacques. Những phát hiện của họ, mà sau đó đã dẫn tới cuộc cách mạng trong thiết bị bấm giờ cũng như một số ngành công nghiệp khác nữa, đó là một số hạt tinh thể sẽ tạo ra điện khi tạo áp lực lên chúng, họ cũng phát hiện ra điều ngược lại cũng là chân lí, khi một dòng điện được truyền qua một tinh thể thạch anh, nó sẽ bị biến dạng và rung động.

Trong thế kỉ 20, điện thoại và việc sử dụng radio phát triển, và cần phải tìm cách để duy trì một tần số điện ổn định. Warren marrison, một kĩ sư viễn thông canada làm việc cho các phòng thí nghiệm bell telephone, đang tìm kiếm các giải pháp cho vấn đề này. Trong quá trình nghiên cứu, ông đã tìm hiểu các đặc tính của tinh thể thạch anh đã được phát hiện bởi curie piere. Ngài marrison đã thành công trong việc khuếch đại nó lớn hơn, nhưng lại rất chính xác. Sử dụng các tần số ổn định được tạo ra bởi một tinh thể thạch anh khi được sử dụng trong một mạch điện. Ông đã có thể chứng minh rằng những chiếc đồng hồ được điều chỉnh bởi bộ dao động thạch anh chính xác hơn cả những chiếc đồng hồ cơ khí chính xác nhất được sử dụng trong các trạm quan sát thiên văn. Đến những năm 1940, đồng hồ thạch anh đã được sử dụng trong các phòng thí nghiệm tiêu chuẩn thời gian trên toàn thế giới.

Vấn đề chính đối với những chiếc đồng hồ thạch anh thời kì đầu là chúng khá cồng kềnh, đồng hồ thạch anh của ngài marrison lớn đến nỗi có thể lấp đầy khoảng trống một căn phòng. Ngoài các khó khăn về việc thu nhỏ các thành phần vào cuối 1940 đầu thập niên 1950, đã có 1 trở ngại to lớn cho việc sản xuất đồng hồ đeo tay thạch anh : không có chiếc pin nào đủ nhỏ để lắp vừa vặn trong một chiếc đồng hồ đeo tay.những cục pin thu nhỏ đầu tiên được samuel phát triển trong thế chiến 2 và được sản xuất bởi PR mallory, nhưng chúng không chống rò rỉ và cũng  không thể tích trữ đủ điện để cấp nguồn cho đồng hồ trong một năm hoặc hơn. Chỉ đến khi hamilton watch company ở mĩ cùng hợp sức với national carbide ( sau này là union carbide) thì cục pin đầu tiên có khả năng sử dụng cho đồng hồ đeo tay cỡ nhỏ đã được sản xuất, đó là một chiếc đồng hồ điện của công ti đồng hồ hamilton, có tên là hamilton 500, sản xuất ở mĩ vào tháng 1 năm 1957.

Cục pin lắp cho đồng hồ được giới thiệu bởi hamilton đã trở thành bước đệm để hướng tới sự phát triển thành công của những chiếc đồng hồ thạch anh đeo tay. Bên trong chiếc hamilton 500, dây cót được thay thế bằng một cục pin, nhưng bánh xe cân bằng và dây tóc cân bằng vẫn được giữ lại.cách tiếp cận mới này đã thất bại trong việc tạo ra những cải tiến về đo đếm thời gian vì tần số dao động vẫn giống y như trong những chiếc đồng hồ cơ khí .

TUNING FORK CHÍNH XÁC

Bước tiếp theo trong việc phát triển đồng hồ chạy pin là việc sử dụng âm thoa ( tuning fork) bằng kim loại, nó tạo ra tốc độ dao động ổn định hơn khi ở tần số dao động cao.sử dụng nguyên tắc một đầu dò điều chỉnh rung ở tần số không đổi. Kĩ thuật này được sử dụng trong chiếc bulova accutron, sáng chế bởi max hetzel, một kĩ sư người thụy sĩ, làm việc cho bulova ở bienne.ông sản xuất nguyên mẫu đầu tiên của accutron vào năm 1955, nhưng nó không được công bố mãi cho tới năm 1960. Nó chứa bên trong một âm thoa điều chỉnh được tạo ra với khả năng dao động 360 lần mỗi giây bởi một bóng bán dẫn germanium, hỗ trợ bởi một cục pin nhỏ như cúc áo.

Thay vì tạo ra những tiếng tic tac giống như những chiếc đồng hồ cơ khí hay tạo ra , chiếc accutron vận hành rất nhẹ nhàng ở một tần số cao ổn định, nó đánh dấu một bước tiến về sự chính xác trong đo đếm thời gian. Và họ tuyên bố là chỉ sai lệch mỗi tháng chỉ 1 phút, tốt hơn gấp 5-6 lần một chiếc đồng gồ cơ khí tốt nhất ở thời điểm đó. Bulova tuyên bố nó có độ chính xác lên đến 99,997%, tuy nhiên nhược điểm của nó là dễ bị sốc và do đó nó vẫn chưa thể cung cấp một giải pháp toàn diện mà ngành công nghiệp đồng hồ đang tìm kiếm.

Trong khi đó, tại nhật bản, seikosha đã bận rộn phát triển công nghệ thạch anh cho riêng mình. Đến năm 1958, công ti đã tạo ra một mẫu dụng cụ thời gian thạch anh thực tế để sử dụng cho một đài phát thanh, nhưng kích thước của nó lớn bằng một cái tủ đựng hồ sơ. Năm sau đó, suwa seikosha bắt tay vào nhiệm vụ phát triển đồng hồ thạch anh, gọi là “dự án 59A”, điều này dẫn tới tạo ra một chiếc đồng hồ đi biển ( marine chronometer), đây là một chiếc đồng hồ ( clock – để bàn hay cầm tay chứ ko phải đeo tay), nó trở thành một bước tiên phong của seiko trong cuộc thi chính xác tại các đài quan sát thiên văn ( chronometer observatory chronometer)

Vào tháng 2 năm 1964, phiên bản thương mại của chiếc đồng hồ này đã được sản xuất, được gọi là crystal chronometer QC-95 I. Nó được sử dụng để làm công cụ bấm giờ cho seiko tại thế vận hội tokyo năm 1964. Sau đó, dự án 95A đã tiếp tục phát triển các mẫu đồng hồ thạch anh nhỏ hơn để tham gia cuộc thi tại đài quan sát thiên văn, chúng là các phiên bản được sử dụng trong các chuyến tàu cao tốc shinkasen ( nguyên văn là bullet train – tàu hình viên đạn) của nước nhật.

Mặc dù nguyên lí đo thời gian thạch anh đã được biết đến từ khi ngài marrison chế tạo ra chiếc đồng hồ thạch anh của riêng mình, thách thức đặt ra cho kĩ thuật viên là làm sao thiết kế thứ kềnh càng to bằng cả một căn phòng thu hẹp lại vừa đúng vào vỏ một chiếc đồng hồ. Seiko đã buộc các kĩ sư làm bằng được điều đó.

ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA THẠCH ANH

bên trong bộ thoát của một chiếc đồng hồ cơ học, có một bánh xe nằm ở trung tâm, điều chỉnh tốc độ năng lượng được giải phóng từ dây cót và dẫn động bánh xe gear train vận hành bộ kim. Còn bên trong bộ dao động của đồng hồ thạch anh, tinh thể thạch anh hoạt động thay cho bộ thoát và tạo ra các dao động ở một tỉ lệ rất chính xác. Một mạch điện tử ( ic) sẽ đếm các tần số dao động cao này và sử dụng mạch điện của nó để giảm mạch này xuống một xung nhịp mỗi dây. Xung nhịp này có thể được xử lí bởi một mạch điện tử khác cho phép thời gian hiển thị trên một màn hình điện tử. Trong một chiếc đồng hồ thạch anh tương tự, một động cơ bước – stepping motor sẽ chuyển đổi xung nhịp thành chuyển động bánh xe gear train vận hành các bộ kim để hiển thị giờ, phút và giây.

Mặc dù cuộc đua tranh bán ra chiếc đồng hồ thạch anh đầu tiên thế giới được thử nghiệm rất cẩn thận. Suwa seikosha đã bắt đầu công việc phát triển của mình 10 năm trước đó khi việc sản xuất đồng hồ cơ khí của họ đang ở thời hoàng kim. Thách thức của công nghệ thạch anh mang lại một sự thay đổi cơ bản trong các kĩ năng cần thiết , dành cho những người phát triển những chiếc đồng hồ mới mang tính cách mạng này. Các kĩ sư cơ khí đã thành công trong việc giới thiệu những cải tiến về đồng hồ cơ khí, nhưng để thành công thì đồng hồ thạch anh cũng phải có sự quan tâm đầu tư của các chuyên gia với những món “đặc sản” khác, bao gồm điện, hóa chất và các loại kĩ thuật khác nữa. Các chuyên gia này đã trở thành người người chơi chính thức trong công cuộc phát triển một loại công nghệ mới nổi.

Tsuneya nakamura, người đã gia nhập nhà máy daini seikosha kameido vào năm 1944 và chuyển đến nhà máy suwa vào năm 1945, đã điều tra và viết một báo cáo về khả năng tham gia cuộc thi chính xác tại các đài quan sát thiên văn thụy sĩ. Năm 1963, ông được bổ nhiệm làm giám đốc điều hành của suwa seikosha , với tư cách là giám đốc điều hành, ông nhận thức được rằng công nghệ thạch anh có thể trở thành tiêu chuẩn của tương lai trong việc đo đếm thời gian, mặc dù trong thời điểm thập niên 1960, seiko vẫn đang ở trên đỉnh cao của đồng hồ cơ khí. Một số người thậm chí còn nghi ngờ sự khôn ngoan của việc phân bổ nguồn lực cho sự phát triển thạch anh vào đúng thời điểm mà đồng hồ cơ của seiko vẫn đang bán rất chạy. Nhưng ông nakamura hoàn toàn bác bỏ ý nghĩ này, ông tin rằng doanh số bán hàng của đồng hồ cơ khí đã thành công đến nỗi họ đã tạo ra đủ thời gian để công ti có thể hướng vào tương lai và đầu tư cho sự phát triển của đồng hồ thạch anh. Sự dũng cảm của ông đã được đền đáp, cho cả công ti lẫn cho chính bản thân ông sau này. Năm 1987, ông đã trở thành người đứng đầu của seiko epson.

MỘT KHOẢN ĐẦU TƯ LỚN

khoản đầu tư cần thiết cho công việc phát triển này là rất lớn, nhưng seiko đã chấp nhận thách thức, nó được coi là cần thiết vì nhiệm vụ mà công ti vẫn đang phải hoàn thành là tạo ra một ” chiếc đồng hồ hoàn hảo”. Một lần nữa, tinh thần tiên phong của seiko trỗi dậy ngay trước mắt : mọi thứ phải được phát triển bằng cách tự lực ( in house) và điều này đã mang lại tinh thần sáng tạo trong đội ngũ phát triển của công ti.

Trước khi tập trung vào việc sử dụng thạch anh làm bộ dao dộng cho thời đại mới của đồng hồ chạy bằng pin, các kĩ thuật viên của seiko đã thử nghiệm nhiều loại vật liệu khác nhau. Kouji kubota bắt đầu sự nghiệp của mình như là một kĩ sư tại daini seikosha vào năm 1947 và sau đó ông đã gia nhập đội ngũ phát triển đồng hồ thạch anh đầu tiên. Trong một cuộc phỏng vấn độc quyền trong quá trình nghiên cứu cuốn sách này, ông giải thích rằng nhiều loại vật liệu đã được thử nghiệm để có thể tạo thành bộ dao động : ông thậm chí còn sử dụng kim loại từ dây tóc, nhưng tần số 1khz nó tạo ra quá thấp để trở có thể trở nên có ích. Một chiếc đồng hồ có chứa một cỗ máy được trang bị một trong những kim loại lấy từ dây tóc này có thể được tìm thấy tại viện chế tạo đồng hồ seiko ở tokyo, nơi ông kubota trở thành người phụ trách những chiếc đồng hồ thế giới vào năm 1999, và là giám đốc danh dự của nơi đây ( mặc dù viện đã được seiko thành lập , những nó cũng trưng bày các sản phẩm của các nhà sản xuất đồng hồ khác qua từng thời kì phát triển kĩ nghệ đồng hồ, sẽ đề cập ở chương 13)

Khi được hỏi liệu người nhật bản có biết người thụy sĩ cũng đang tham gia và cuộc đua tranh ra mắt chiếc đồng hồ thạch anh đầu tiên hay không, ông kubota nói rằng seiko đã biết được ý định của người thụy sĩ, trung tâm nghiên cứu center electronique horlogere( CEH) đã làm được một nguyên mẫu đồng hồ thử nghiệm của một chiếc đồng hồ thụy sĩ có độ chính xác cao chronometer.

Chúng tôi biết rằng ngài kubota đã tham gia việc nghiên cứu chế tạo đồng hồ thạch anh ngay từ buổi đầu thành lập, chúng tôi đã hỏi ông : có thể thấy trước ngày nào khi bất kì công nghệ nào khác có thể thay thế những cỗ máy thạch anh , ông ấy trả lời : thay thế được công nghệ thạch anh là một điều vô nghĩa, trừ khi có thể tạo ra một hệ thống có độ chính xác như đồng hồ nguyên tử.( đồng hồ nguyên tử là loại đồng hồ chính xác nhất và tốt nhất, sai lệch 1 giây trong 6 triệu năm. Các nhà khoa học đang hi vọng tạo ra một chiếc sai lệch một giây sau sáu tỉ năm. Độ chính xác này là vô cùng cần thiết trong nghiên cứu khoa học, thiên văn học, các ngành công nghiệp truyền thông)

Trong những ngày đầu phát triển đồng hồ đeo tay thạch anh tại suwa seikosha, thập niên 1960, họ bị bao vây bởi rất nhiều những khó khăn. Đầu tiên, họ phải sản xuất ra những cỗ máy thời gian bền bỉ và đáng tin cậy, họ đã sản xuất vài mẫu để bàn thạch anh và đem nó tới các cuộc thi chính xác ở thụy sĩ, tuy nhiên, để sản xuất hàng loạt thì đó lại là một vấn đề với những kĩ thuật hoàn toàn khác. Một chiếc đồng hồ đem dự thi, nếu nó dừng chạy chỉ sau 45 ngày thử nghiệm thì cũng chẳng vấn đề gì, nhưng một chiếc đồng hồ thạch anh sản xuất thương mại thì nó phải đáng tin cậy, mạnh mẽ và bền bỉ. Những điểm khác biệt cơ bản này là nguyên nhân dẫn đến những khó khăn trong thời gian đầu.

Cuối cùng, suwa seikosha quyết định bắt đầu một dự án phát triển đồng hồ thạch anh để có thể sản xuất thương mại, thay vì cố gắng thích ứng với những công nghệ tiên phong được phát triển trong những chiếc đồng hồ đem đi dự thi. Thời gian sống ngắn ngủi là một trong những rào cản đầu tiên mà họ phải vượt qua, kèm theo đó là việc giảm kích thước của các cỗ máy thạch anh. Họ cũng gặp vấn đề trong việc duy trì độ chính xác khi các nguyên mẫu đầu tiên vận hành.