Cỗ máy 1.900 năm tuổi và bí ẩn cơ chế phát hiện động đất

Trương Hành (78–139), sống dưới thời Đông Hán, là một trong những học giả đa tài đặc biệt của Trung Hoa cổ đại. Ông không chỉ nghiên cứu thiên văn, toán học mà còn làm thơ, viết văn, chế tạo máy móc và từng giữ chức quan phụ trách những vấn đề thiên văn. UNESCO mô tả ông là một trong những nhà thiên văn lớn của Trung Hoa cổ đại.

Ảnh: atomicexpert

Phát minh nổi tiếng nhất của Trương Hành xuất hiện vào năm 132: Địa động nghi, thường được gọi là địa chấn kế hay máy phát hiện động đất. Theo sử liệu, thiết bị bằng đồng có dạng một chiếc bình lớn, xung quanh gắn tám đầu rồng, mỗi đầu hướng về một phương chính. Bên dưới mỗi con rồng là một con cóc há miệng. Khi xảy ra rung động địa chấn, cơ cấu bên trong sẽ kích hoạt một đầu rồng, khiến viên bi đồng trong miệng nó rơi xuống miệng con cóc tương ứng. Nhờ đó, người quan sát không chỉ biết có động đất mà còn xác định được hướng mà chấn động truyền đến.

Ảnh: nspirement

Điều đáng tiếc là cơ chế bên trong nguyên bản đã thất truyền. Các nhà khoa học hiện đại chỉ có mô tả trong sử liệu để dựa vào đó phục dựng. Một nghiên cứu cơ khí hiện đại thậm chí đã xây dựng nhiều phương án khác nhau cho cơ cấu bên trong, bởi các tài liệu cổ không mô tả đầy đủ chi tiết.

Trương Hành còn nổi tiếng với mô hình thiên văn dạng hỗn thiên nghi. Khoảng năm 117, ông chế tạo một thiên cầu có các vòng biểu diễn những thành phần quan trọng của bầu trời và phát triển cơ chế dùng dòng nước để vận hành chuyển động của mô hình. UNESCO xem thiết bị này là tiền thân của truyền thống đồng hồ thiên văn cơ học Trung Hoa.

Ảnh: medium

Ông cũng viết Linh Hiến, một tác phẩm thiên văn trình bày những quan niệm về cấu trúc vũ trụ, chuyển động của các thiên thể và hiện tượng nhật nguyệt thực. Trương Hành thậm chí còn nghiên cứu giá trị của số π bằng các phương pháp hình học.

Điều làm Trương Hành đáng nhớ không chỉ là từng phát minh một cỗ máy kỳ lạ. Địa chấn kế của ông hướng sự chú ý của con người xuống những chuyển động vô hình dưới mặt đất, còn thiên cầu lại hướng con người lên bầu trời rộng lớn phía trên. Giữa hai thế giới ấy, Trương Hành đã dùng những cơ cấu cơ học rất tinh xảo để biến những hiện tượng thiên nhiên thành thứ mà con người có thể quan sát và đo lường.