Định vị bằng tiếng vang

Hãy tưởng tượng một thế giới được cảm nhận qua âm thanh, không phải thị giác. Hãy hình dung bạn là một con dơi bay trong một hang động tối đen như mực vào ban đêm. Bạn phát ra một tiếng tách nhỏ, the thé từ miệng, một âm thanh cao đến mức tai người không thể nghe thấy. Rồi bạn chờ đợi. Một lát sau, một tiếng thì thầm vọng lại vào đôi tai nhạy cảm của bạn—một tiếng vang. Tiếng vang này không chỉ là một âm thanh; nó là một bức tranh. Nó cho bạn biết có một bức tường cách đó 10 feet, một nhũ đá treo trên trần nhà bên trái bạn, và thú vị nhất là một con bướm đêm ngon lành đang bay lượn chỉ cách đó vài feet. Bạn có thể biết được kích thước, tốc độ và hướng bay của con bướm đêm, tất cả chỉ từ một âm thanh vọng lại đó. Đây chính là phép màu của tôi. Tôi cho phép động vật nhìn bằng âm thanh. Tôi là Định Vị Bằng Tiếng Vang.

Trong hàng ngàn năm, tôi là một bí mật mà các loài động vật giữ kín. Con người thấy dơi bay lượn trên bầu trời đêm, bắt côn trùng với kỹ năng đáng kinh ngạc, và họ tự hỏi làm thế nào chúng làm được điều đó. Vào những năm 1790, một nhà khoa học người Ý tên là Lazzaro Spallanzani đã trở nên rất tò mò về bí ẩn này. Ông nghĩ rằng dơi phải có thị lực cực kỳ sắc bén để săn mồi trong bóng tối gần như hoàn toàn. Để kiểm tra ý tưởng của mình, ông đã bắt một số con dơi và che mắt chúng bằng những chiếc mũ trùm nhỏ, vô hại. Trước sự kinh ngạc của ông, những con dơi bị bịt mắt vẫn bay quanh phòng một cách uyển chuyển như trước, không hề va vào một vật nào. Sau đó, ông thử một thí nghiệm khác. Ông nhẹ nhàng bịt tai chúng bằng sáp. Lần này, những con dơi đã bị lạc. Chúng va vào tường và đồ đạc, không thể bay đúng cách. Spallanzani đã ghi lại những phát hiện của mình vào khoảng năm 1793. Ông biết bí mật của loài dơi có liên quan đến tai của chúng, chứ không phải mắt. Ông đã chứng minh rằng chúng có thể 'nhìn' bằng âm thanh, nhưng ông không thể giải thích được bằng cách nào. Đó là một câu đố tuyệt vời, và trong hơn một thế kỷ, tôi vẫn là một bí ẩn khoa học hấp dẫn.

Thế giới đã phải chờ đợi công nghệ bắt kịp với sự thiên tài của tự nhiên. Vào cuối những năm 1930, một sinh viên trẻ tại Đại học Harvard tên là Donald Griffin đã bị ám ảnh bởi câu đố cũ của Spallanzani. Vào thời điểm này, các nhà khoa học đã phát minh ra những chiếc micro đặc biệt có thể nghe được những âm thanh cao hơn nhiều so với bất kỳ con người nào có thể nghe thấy—âm thanh siêu âm. Griffin, cùng với giáo sư của mình là Robert Galambos, đã mang dơi vào phòng thí nghiệm và chĩa một trong những chiếc micro mới này vào chúng. Những gì họ nghe được thật đáng kinh ngạc. Những con dơi liên tục phát ra những luồng tiếng tách và tiếng kêu chíp chíp tần số cao khi chúng bay. Chúng đang hét vào bóng tối và lắng nghe những câu trả lời của tôi. Griffin cuối cùng đã tìm ra 'tiếng nói' mà Spallanzani biết chắc phải tồn tại. Vào năm 1944, ông đã đặt cho tôi cái tên mà tôi có ngày hôm nay: 'định vị bằng tiếng vang' (echolocation), kết hợp giữa 'tiếng vang' (echo) và 'vị trí' (location). Bí ẩn đã được giải đáp. Con người cuối cùng đã hiểu cách tôi hoạt động, không chỉ đối với dơi, mà còn đối với cá heo và cá voi, những loài sử dụng tôi để định vị trong đại dương sâu thẳm, tối tăm.

Một khi con người hiểu tôi, họ nhận ra tôi có thể mạnh mẽ đến mức nào. Ý tưởng cơ bản của tôi—phát ra một sóng và sử dụng tiếng vang của nó để tìm kiếm mọi thứ—đã truyền cảm hứng cho một số phát minh đáng kinh ngạc của con người. Trong Chiến tranh thế giới thứ nhất và Chiến tranh thế giới thứ hai, các nhà khoa học đã phát triển một công nghệ gọi là Sonar, viết tắt của Điều hướng và Đo khoảng cách bằng âm thanh (Sound Navigation and Ranging). Các con tàu sẽ phát ra những tiếng 'ping' của âm thanh xuống nước và lắng nghe tiếng vang. Điều này cho phép họ lập bản đồ đáy đại dương và, quan trọng là, phát hiện tàu ngầm của đối phương ẩn sâu dưới bề mặt. Tôi đã từ việc giúp một con dơi tìm một con bướm đêm đến việc giúp các thủy thủ giữ an toàn. Ảnh hưởng của tôi không dừng lại ở đó. Các bác sĩ muốn có một cách để nhìn vào bên trong cơ thể con người mà không cần phẫu thuật. Họ đã phát triển máy siêu âm, sử dụng cùng một nguyên tắc. Sóng âm thanh tần số cao, an toàn được gửi vào cơ thể, và tiếng vang dội lại được chuyển thành hình ảnh trên màn hình. Đây là cách các bác sĩ có thể kiểm tra sức khỏe của một em bé trước khi nó được sinh ra. Tôi đã cho con người một cách mới, nhẹ nhàng để nhìn thấy những điều không thể thấy.

Ngày nay, tôi tiếp tục truyền cảm hứng cho những ý tưởng mới. Các kỹ sư đã thiết kế những cây gậy đặc biệt cho người khiếm thị sử dụng các xung siêu âm—những tiếng tách và tiếng kêu chíp chíp của tôi—để phát hiện các chướng ngại vật như tường hoặc cầu thang, giúp việc đi lại an toàn hơn. Robot sử dụng tôi để điều hướng trong các nhà kho, và các nhà khoa học sử dụng các nguyên tắc của tôi để nghiên cứu những phần sâu nhất của đại dương. Tôi là một lời nhắc nhở rằng đôi khi, những giải pháp xuất sắc nhất đã có sẵn xung quanh chúng ta, được thiên nhiên hoàn thiện qua hàng triệu năm. Tôi cho thấy rằng có nhiều hơn một cách để nhìn thế giới. Bằng cách gửi đi một chút của chính bạn và lắng nghe cẩn thận những gì trở lại, bạn có thể xây dựng một bản đồ về môi trường xung quanh và tìm đường đi qua cả những đêm tối tăm nhất. Tất cả những gì bạn phải làm là lắng nghe.