Địa động nghi - thiết bị phát hiện động đất đầu tiên trên thế giới?

Đầu một con rồng được điêu khắc tinh xảo đính trên vật giống như chiếc bình đột nhiên nhả ra một quả bóng kim loại vào miệng của một con cóc bằng đồng đang chờ sẵn bên dưới. Điều này khiến các triều thần của hoàng đế nhà Hán kinh ngạc, bởi nó dường như là lời cảnh báo cho một trận động đất sắp xảy ra ở đâu đó trên lãnh thổ Trung Quốc. Tại kinh đô Lạc Dương, không một chấn động nào được ghi nhận. Thế nhưng chỉ vài ngày sau đó, một người cưỡi ngựa phi nước đại đến và mang theo một tin tức quan trọng, một trận động đất vừa tàn phá Lũng Tây, địa phương nằm cách thủ phủ 700 cây số. “Đó là lúc tất cả mọi người đều phải thừa nhận sức mạnh tiềm ẩn của dụng cụ này".

Từ đó, các quan chức làm việc tại Văn phòng Thiên văn học và Lịch của quốc gia được yêu cầu phải chú ý đến mọi động tĩnh của thiết bị kì lạ nói trên - thiết bị đo địa chấn đầu tiên trên thế giới. Trung Quốc đã trải qua những trận động đất ít nhất từ năm 780 trước công nguyên, sớm hơn bất kỳ quốc gia nào khác trên thế giới, và Trung Quốc cũng là đất nước từng hứng chịu 2 trận động đất khủng khiếp nhất trong lịch sử. Chính vì lẽ đó, không quá ngạc nhiên khi một quan chức của Trung Quốc - Zhang Heng (Trương Hành) có lẽ chính là người đầu tiên tạo ra dụng cụ dự báo động đất, ngay từ những năm 132 sau công nguyên. Câu chuyện nổi bật kể về Trương Hành được viết lại một cách kỹ lưỡng trong Hậu Hán thư, một trong những quyển sách lịch sử nổi tiếng nhất của Trung Quốc.

Giờ có lẽ là lúc chúng ta nên nói về thiết bị kì lạ này. Mang hình dáng của một chiếc bình cao trên 2 mét, xung quanh công cụ được đính lên 8 cái đầu rồng nhìn theo các hướng của la bàn, bên dưới là 8 con cóc đang há miệnh chờ sẵn. Nếu con rồng nhả quả cầu kim loại đang ngậm trên miệng vào bụng con cóc nào, hướng đó sẽ có động đất. Trương Hành gọi đó là “địa động nghi”, nghĩa là “công cụ theo dõi gió và chuyển động của trái đất”. Sự ra đời của thiết bị này xuất phát từ niềm tin của ông, khi ông cho rằng động đất xảy ra có liên quan đến chuyển động của không khí, đặc biệt là khi những cơn gió bão gặp phải các chướng ngại trên đường đi của chúng, chẳng hạn như một ngọn núi.

Tuy nhiên, lý do để ông quyết định chế tạo thiết bị dự báo động đất vì vào lúc bấy giờ, người ta tin rằng động đất chỉ xảy ra khi có một vị quan nào đó trong triều thực hiện hành vi sai trái. “Trời cao rạn nứt và Trái đất rung chuyển”, đó là một trong nhiều câu được người Trung Quốc nhắc đến khi nói về chính trị và cuộc sống hàng ngày. Sau khi một trận động đất xảy ra và làm rung chuyển thủ phủ, Trương Hành đã báo cáo lên hoàng đế và mô tả thảm họa đó như một lời quở trách của thần thánh đối với sự thất bại đối với chính sách mới, trong việc tuyển mộ người có tài và đức cho các bộ phận của triều đình. Nếu những chuyển động diễn ra trong lòng đất là điềm báo cho những vụ tham nhũng, một công cụ để phát hiện các trận động đất sẽ giúp đỡ rất nhiều cho các hoàng đế anh minh. Tuy nhiên, những kẻ hoạn quan trong triều lại không cảm thấy như vậy.

Có một lần, vị hoàng đế trẻ tuổi được cho là đã cho triệu Trương Hành và các hoạn quan vào phòng, yêu cầu ông nêu tên những kẻ đạo đức giả có mặt ở đó. Những vị này lườm Trương Hành với ý hăm dọa đến mức ông phải nói tốt về họ. Tuy nhiên sau này, do nhiều lần vạch mặt sự bất tài vô dụng của các hoạn quan, họ đâm ra ghét và chi trích Trương Hành, khiến cho sự nghiệp của ông trong triều trở nên thất bại. Phản ánh những khó khăn của mình trong cuộc sống ở hoàng cung qua những câu thơ cũng đã giúp cho ông trở thành một trong những nhà thơ nổi tiếng ở Trung Quốc.

Đôi nét về Trương Hành

Trương Hành (78 – 139 sau Công nguyên) là một nhà thiên văn học, toán học, nhà địa lý học và nhà phát minh sống trong thời nhà Hán. Nhờ vào tài năng và quá trình siêng năng học hỏi, nghiên cứu, ông đã trở thành một nhà thiên văn học nổi tiếng nhất Trung Quốc thời bấy giờ. Năm 116, lúc đó Trương Hành 38 tuổi, ông được làm Thái sử lệnh phụ trách mảng quan sát thiên văn học trong triều đình.

Trương Hành nổi tiếng vì đã sáng chế ra Hỗn Thiên Nghi chạy bằng sức nước đầu tiên trên thế giới (một mô hình hoạt động nhằm mô tả sự chuyển động của các thiên thể trong vũ trụ). Ông cũng đạt được nhiều thành tựu trong việc cải tiến đồng hồ nước, ghi chép 2.500 ngôi sao trong một danh mục sao chi tiết.

Trương Hành.

Trước khi dấn thân vào chốn quan trường, Trương Hành đã giành ít nhất vài thập kỷ trong cuộc đời mình để sống ở 1 nơi cách xa kinh thành. Ông được sinh ra vào năm 78 trong một gia đình trí thức nhưng không giàu có. Năm 112, sau quá trình học tập không ngừng nghỉ, ông được mời đến kinh thành để giữ một chức quan tại đây. Nhờ tài năng của mình, Trương Hành sau đó thăng quan, tiến chức, trong đó có một giai đoạn ông được giữ vị trí đảm nhiệm vai trò như như một nhà chiêm tinh. Lấy cảm hứng từ bầu trời, ông là người Trung Quốc đầu tiên mô tả một cách rõ ràng về việc trái đất có dạng hình cầu với đường xích đạo, và chỉ ra sự khác nhau của mặt trời trong năm.

Năm 134, Trương Hành có quyền được túc trực trong cung điện, cho phép ông đưa ra những tư vấn cho hoàng đế. Mặc dù là một tài năng hiếm có, song thái độ của Trương Hành với các hoạn quan lúc bấy giờ khiến tên tuổi và những phát minh vĩ đại của ông không bao giờ được ghi chép trong sách sử. Ông chính là người phản đối ý tưởng sửa đổi lịch Trung Quốc và biên dịch lịch sử nhà Hán dựa theo những lời giáo huấn thiếu căn cứ, giống như kiểu lời tiên tri của Nostradamus.

Tuy nhiên, ý tưởng này lại rất được ưa chuộng bởi vua và triều thần. Năm 136, có lẽ vì chịu quá nhiều áp lực chính trị, Trương Hành rời thủ phủ, nắm giữ một chức quan nhỏ và đến năm 138 thì lui về, sống một cuộc sống bình yêu tại quê nhà. Không lâu sau, ông được gọi là kinh thành nhưng đã qua đời ngay sau đó - vào năm 139.

Địa động nghi

Cho đến nay, địa chấn kế do Trương Hành sáng chế vẫn còn là một bí ẩn lớn, một phần vì sự biến mất không dấu vết, và một phần vì các nhà địa chấn học hiện vẫn chưa đồng ý với cơ chế hoạt động bên trong thiết bị này. Hậu Hán thư có một đoạn nói về địa động nghi nhưng miêu tả rất hạn chế về những gì có bên trong: “Một hình trụ nằm ở trung tâm có khả năng chuyển động ngang theo 8 hướng để đóng hoặc mở miệng của con rồng”.

Theo nhà sử học Christopher Cullen, một người nghiên cứu về Trung Quốc cổ đại, “Những mô tả về thiết bị cung cấp cho chúng ta đủ chi tiết để đưa đến nhiều nỗ lực phục dựng, nhưng vẫn không đủ rõ ràng để thực hiện một cách chính xác nhất”. Theo ông, hình trụ nằm ở trung tâm được mô tả trong sách sử Trung Quốc chắn chắn phải là một con lắc cực kỳ nhạy cảm. Tuy nhiên, chưa đủ bằng chứng để biết làm thế nào cơ chế này có thể giữ ma sát cơ học đủ thấp để phát hiện ra chuyển động cực nhẹ của mặt đất, hơn cả cảm nhận của con người.

Địa động nghi.

Ngoài ra, điều chúng ta có thể sẽ không bao giờ biết là liệu phát hiện động đất của địa chấn kế do Trương Hành tạo ra có thật như những gì ghi chép trong Hậu Hán thư, tác phẩm được hoàn thành vào khoảng năm 440, một thế kỷ sau cái chết của ông. Ngoài ra, phát hiện này đã không được đề cập trong tác phẩm lịch sử trước đó của Trung Quốc. Cullen nghi ngờ khả năng của địa động nghi là do những “fan hâm mộ” thêu dệt nên, do họ quá ngưỡng mộ tài năng về cơ khí của Trương Hành.

Mặc dù còn tồn tại nhiều nghi vấn, tuy nhiên, điều đó cũng không thể ngăn cản các chuyên gia đến từ Trung Quốc, Nhật Bản và một số quốc gia khác trong nỗ lực tái tạo địa động nghi. Wang Zhenduo - người phụ trách bảo tàng quốc gia Trung Quốc, đã phục dựng địa động ghi 2 lần: một cái được hoàn thành vào năm 1936 với con lắc được lắp bên trong, cái còn lại được làm vào năm 1950 và được trang bị một con lắc ngược. Đáng tiếc, không một mô hình nào có thể phản ứng trước những cơn động đất thật, trong đó bao gồm trận động đất Đường Sơn năm 1976 làm chết hàng trăm ngàn người.

Trận động đất này cũng đã gây chấn động Bắc Kinh, nơi lưu trữ mô hình phục dựng địa động nghi thứ 2 của Wang. Trong khoảng một thập kỷ trước, nhóm các nhà khoa học đến từ Học viện Khoa học Trung Quốc đứng đầu bởi nhà địa vật lý đã về hưa Feng Rui, đã phát triển và thử nghiệm một mô hình địa chấn kế hoạt động dựa vào chuyển động của con lắc. Hiện sản phẩm này đang được bảo quản tại Bảo tàng Khoa học và Công nghệ Bắc Kinh, tuy nhiên, nó vẫn chưa phát hiện ra một trận động đất nào, ngay khi năm 2008 từng xảy ra một trận động đất gây chao đảo Tứ Xuyên.

Tại Bảo tàng lịch sử Tự nhiên London (Anh) cũng có một mô hình địa động nghi khác, đây là sản phẩm được phục dựng dựa trên thiết kế của Wang, và cũng là cái được BBC dùng để thực hiện một chương trình phát sóng vào những năm 1970. Hiện tại, mô hình này vẫn chưa có cơ hội “thử sức” do sự ổn định địa chấn ở Anh. Tuy nhiên, sự phổ biến của nó cho thấy phát minh của Trương Hành không chỉ mê hoặc giới khoa học Trung Quốc, mà còn cả một nền khoa học thế giới.

• 15 năm nghiên cứu sao Hỏa, NASA thu được gì?
• Phim ảnh khiến khán giả hiểu sai về vũ trụ như thế nào?
• Bí mật khủng khiếp về vị thần nổi tiếng Ai Cập