“The Petroleum World”: khi hóa học dầu thô biến thành một thế giới có núi và sông

Một ngọn núi carbon vươn lên giữa các vòng nhiệt độ sôi, còn những dòng hydrocarbon chảy qua vùng đất đầy đầm khí và đảo sáp. Đó không phải bản đồ của một hành tinh xa lạ mà là “The Petroleum World”, cách nhà nghiên cứu Harold Smith mô tả thành phần phức tạp của dầu thô vào giai đoạn cuối Thế chiến II. Ông chọn hình thức bản đồ vì một danh sách tên hóa chất khó cho thấy chúng liên hệ với nhau ra sao, trong khi địa hình tưởng tượng có thể đặt nhiều lớp kiến thức vào cùng một khung nhìn. [1]

Điểm đáng chú ý của tác phẩm không chỉ nằm ở vẻ ngoài kỳ lạ. Smith đã biến thành phần, nhiệt độ sôi và mức độ chắc chắn của dữ liệu thành khoảng cách, đường biên, ký hiệu và sắc độ. Nhờ vậy, bản đồ vừa trình bày những gì giới nghiên cứu đã nhận diện, vừa để lộ những miền còn mơ hồ cần tiếp tục khảo sát. [1]

Vì sao dầu thô cần một “thế giới” riêng?

Dầu thô không phải một chất đồng nhất. Nó là hỗn hợp gồm nhiều hợp chất, chủ yếu được tạo nên từ carbon và hydro, với đặc tính khác nhau. Nếu trình bày từng hợp chất như những mục riêng biệt, người đọc có thể tra cứu nhưng khó nhận ra cấu trúc tổng thể. Smith giải quyết vấn đề ấy bằng một phép chuyển đổi: thay vì coi mỗi chất là một dòng trong bảng, ông coi toàn bộ hỗn hợp như một lãnh thổ có các khu vực liên quan với nhau. [1]

Cách làm này gần với mục đích của những bản đồ thế giới thời trung đại được Science History Institute dùng để so sánh với tác phẩm. Các bản đồ cổ không chỉ phục vụ tìm đường mà còn gom hiểu biết về địa điểm, con người và chuyện kể vào một mặt phẳng. Tương tự, “The Petroleum World” không chỉ dẫn tới một vị trí vật lý. Nó giúp người xem định hướng trong một tập hợp kiến thức hóa học vốn không có núi, sông hay biên giới thật. [1]

Núi carbon và bầu trời hydro biểu thị điều gì?

Ở trung tâm bản đồ là ngọn núi carbon nguyên tố, phía trên là “tầng bình lưu” hydro. Hình ảnh này đặt hai nguyên tố cơ bản của hydrocarbon vào vai trò nền móng của thế giới dầu mỏ. Núi không có nghĩa carbon thật sự chất thành khối trong dầu thô; đó là ẩn dụ thị giác giúp người xem nhận ra các họ hợp chất trên bản đồ đều được tổ chức quanh những thành phần chung. [1]

Bao quanh ngọn núi là các vòng đồng tâm biểu thị nhiệt độ sôi. Vì vị trí được gắn với một đại lượng có thể so sánh, khoảng cách trên bản đồ không hoàn toàn tùy hứng. Người xem có thể lần theo các vòng để thấy những chất hoặc nhóm chất nằm ở những miền nhiệt độ sôi khác nhau. Có thể hình dung đây như đường đồng mức trên bản đồ địa hình: đường nét không phải vật thể riêng, nhưng giúp chuyển một giá trị trừu tượng thành cấu trúc dễ quan sát. [1]

Các dòng sông giúp sắp xếp họ hóa chất ra sao?

Smith dùng sông, suối, đầm và đảo để phân chia hoặc nối kết những họ hóa chất. Trong phiên bản phát triển về sau, các dòng suối aromatic và aliphatic chảy từ vùng cao rồi nhập vào những con sông lớn đại diện cho các họ hợp chất. Aromatic và aliphatic là hai cách gọi những nhóm hydrocarbon có cấu trúc khác nhau; đưa chúng vào mạng lưới sông khiến quan hệ phân nhánh trở nên dễ theo dõi hơn một chuỗi thuật ngữ kéo dài. [1]

Phép ẩn dụ còn khai thác những đặc tính quen thuộc của vật chất. Đầm khí gợi các thành phần dễ bay hơi, còn đảo sáp gợi những chất có dạng sáp. Đây là ngôn ngữ hình ảnh, không phải mô hình về cách dầu nằm dưới lòng đất. Giá trị của nó nằm ở khả năng tạo mốc ghi nhớ: vị trí, hình dạng và tên địa danh phối hợp để người xem phân biệt các vùng trong một hỗn hợp rất phức tạp. [1]

Bản đồ thể hiện điều chưa biết bằng cách nào?

Không phải mọi khu vực trên “The Petroleum World” đều có mức độ chắc chắn như nhau. Smith dùng các ký hiệu khác nhau để phân biệt hợp chất đã được nhận diện với hợp chất mới được suy đoán. Những vùng tô đậm hơn cho biết dữ liệu còn sơ sài. Như vậy, khoảng trống kiến thức không bị giấu sau một bức tranh có vẻ hoàn chỉnh mà trở thành một phần nhìn thấy được của bản đồ. [1]

Đây là một lựa chọn quan trọng trong trực quan hóa khoa học. Khi một ký hiệu cho biết trạng thái của dữ liệu, người đọc có thể tách điều đã quan sát khỏi điều đang được diễn giải. Biên giới trên bản đồ vì thế không chỉ phân loại hóa chất; chúng còn cho thấy ranh giới tạm thời của hiểu biết. Smith hy vọng những miền chưa rõ ấy sẽ khuyến khích nghiên cứu vượt ra ngoài phần dầu mỏ đã được khảo sát. [1]

Phiên bản năm 1966 đã mở rộng thế giới ấy thế nào?

Smith công bố “The Petroleum World” lần đầu trong một bài viết năm 1948. Đến năm 1966, ông đưa ra phiên bản sửa đổi gồm hai bán cầu. Một bán cầu dành cho các thành phần chỉ chứa carbon và hydro; bán cầu còn lại tập hợp kiến thức về những hợp chất trong dầu thô có chứa lưu huỳnh, oxy và nitơ. Việc tách đôi giúp bản đồ chứa thêm dữ liệu mà vẫn duy trì được trật tự thị giác. [1]

Bản sửa đổi còn hình dung nguồn nguyên thủy của dầu mỏ thành những vùng cao mang tên như Eucalyptus Mountain và Cholesterol Peaks. Từ đó, các dòng hợp chất tỏa xuống hệ thống sông hóa học. Những tên gọi này thể hiện phần suy đoán của Smith về nguồn gốc dầu mỏ, đồng thời tiếp tục biến quan hệ hóa học thành một cảnh quan có thể lần theo bằng mắt. [1]

Một bản đồ hài hước đã trở thành công cụ khoa học ra sao?

Smith làm việc tại Petroleum Experimental Station của Cục Mỏ Hoa Kỳ ở Bartlesville, Oklahoma, nơi ông nghiên cứu thành phần hóa học của dầu mỏ. Ông thừa nhận bản đồ có lớp vỏ hài hước nhưng nhấn mạnh nội dung bên dưới dành cho mục đích nghiêm túc. Sự dí dỏm thu hút ánh nhìn; hệ thống vị trí, vòng nhiệt độ, ký hiệu và sắc độ mới là phần giúp tác phẩm truyền đạt kiến thức. [1]

Nhìn từ hiện tại, “The Petroleum World” là một ví dụ sớm và giàu tưởng tượng về trực quan hóa dữ liệu. Nó không thay thế bảng đo, công thức hay phân tích hóa học. Công dụng của nó là đặt các kết quả rời rạc vào một cấu trúc chung, nơi người xem đồng thời nhận ra thành phần, quan hệ và độ chắc chắn. Bản đồ ấy cho thấy một phát minh trình bày đôi khi không tạo ra dữ liệu mới, nhưng có thể thay đổi cách con người nhìn thấy phần kiến thức đã có. [1]