Các tài liệu nghiên cứu cho thấy người Trung Hoa đã tạo ra những chiếc đồng hồ với cơ cấu phức tạp hàng trăm năm trước người châu Âu.

Năm 727, đồng hồ cơ học đầu tiên trên thế giới được tạo ra bởi một nhà sư và nhà toán học người Trung Quốc Yixing (683-727). Thiết bị này đồng thời cũng đóng vai trò là một công cụ thiên văn.

Sáng chế này của người Trung Quốc về đồng hồ cơ học được coi là “đỉnh cao của các loại đồng hồ có bộ thoát”, nó đi trước thời đại đồng hồ cơ khí của châu Âu tới nhiều thế kỷ.

Bộ thoát (hay còn được gọi là hồi) là một thành phần quan trọng của đồng hồ cơ học. Nó được dùng để điều chỉnh lực chạy của đồng hồ, cho phép một bánh răng quay chậm rãi, liên tục với tốc độ không đổi.

Ngày nay không ai có thể ngờ rằng việc phát minh ra đồng hồ cơ học chính là một trong những thành tựu khoa học và công nghệ lớn nhất.

Trong một cuốn sách rất thú vị có tên The Genius of China: 3,000 Years of Science, Discovery, and Invention (tạm dịch Thiên tài Trung Quốc: 3000 năm của Khoa học, Khám phá và Phát minh), tác giả Robert Temple có mô tả về chiếc đồng hồ như sau:

“Nó được làm theo hình ảnh của bầu trời hình tròn và trên đó có đầy đủ Nhị thập bát tú (cách gọi của 28 chòm sao nằm trên bầu trời theo cách chia trong thiên văn học Trung Quốc cổ đại), đường xích đạo và thang chia độ của chu vi bầu trời.

Dòng nước chảy vào muỗng khiến bánh răng tự động xoay chuyển một vòng tuần hoàn trong 1 ngày và đêm (24 giờ).

Ngoài ra, có hai chiếc vòng gắn hình ảnh mặt trời và mặt trăng được bố trí bên ngoài bầu trời hình cầu, chúng được tạo ra để di chuyển trong quỹ đạo tròn… Và họ đã làm một vỏ bằng gỗ để đại diện cho đường chân trời với các thiết bị máy móc được gắn chìm một nửa trong đó.

Mô hình đồng hồ thiên văn học vĩ đại của Su Song năm 1092. Tháp đồng hồ ban đầu cao 10 m có một Hỗn Thiên Nghi trên đỉnh để quan sát các vì sao. (Hỗn Thiên Nghi là một công cụ thiên văn kiệt xuất. Hỗn Thiên Nghi mô phỏng lại “Thiên cầu”- một hình cầu cực lớn bao quanh Trái Đất chứa các vì sao, tức là mô tả lại bầu trời, các vì tinh tú mà bao quanh Trái Đất). Bên trong tháp, một quả cầu lồi (B) đã đồng bộ với Hỗn Thiên Nghi. Phần (D) – là bộ thoát (hồi), và chi tiết (phía dưới), đã được quay theo chiều kim đồng hồ bởi nước hoặc thủy ngân đổ từ bể bên phải (Ảnh: messagetoeagle.com)

Nó cho phép xác định chính xác thời điểm bình minh và hoàng hôn, trăng tròn và trăng khuyết, chậm rãi hay nhanh chóng. Hơn nữa, có hai chiếc bệ đỡ bằng gỗ trên bề mặt đường chân trời, có một cái chuông và một cái trống ở phía trước nó, chiếc chuông được đánh trúng một cách tự động để chỉ giờ, cái trống được đánh tự động để thông báo cứ mỗi 15 phút.

Tất cả các chuyển động này được tạo ra bởi máy móc bên trong vỏ bọc, mỗi phần hoạt động tùy thuộc vào bánh xe và trục, móc, chân và thanh nối liền, dừng các thiết bị và kiểm tra các chốt lẫn nhau”.

Đồng hồ của Yixing cũng giống như các loại đồng hồ nước khác, chúng phụ thuộc vào những thay đổi của thời tiết. Để giữ nước trong chúng khỏi bị đóng băng, người ta thường đốt một ngọn đuốc bên cạnh chúng.

Đồng hồ cổ của hoàng gia nhà Tống (Ảnh: messagetoeagle.com)

Do đó, trong thế hệ những chiếc đồng hồ phức tạp hơn tiếp theo mà chúng ta có thể thấy rất nhiều ở Trung Quốc, thủy ngân đã được thay thế cho nước để giải quyết vấn đề nước bị đóng băng. Một trong những ví dụ điển hình là một chiếc đồng hồ lớn hơn được tạo ra bởi Zhang Sixun năm 976 sau Công nguyên và nó được mô tả như sau:

“… một tòa tháp có ba tầng, mỗi tầng cao hơn 3 mét ẩn chứa tất cả máy móc bên trong. Phía trên nó được bao tròn để tượng trưng cho bầu trời và dưới cùng là hình vuông để tượng trưng cho trái đất. Phía dưới được lắp các bánh xe thấp hơn, trục thấp hơn và có kết cấu chân đế.

Cũng có cả những bánh xe nằm ngang, bánh xe nằm dọc được cố định theo chiều ngang và cả những bánh xe nằm nghiêng cũng như các vòng bi để cố định chúng tại chỗ. Có một thiết bị dừng ở trung tâm và một thiết bị dừng nhỏ hơn [bộ thoát] với một trục truyền động chính. Bảy bệ đỡ phụ trách đánh những chiếc chuông ở bên trái, đánh một cái chuông lớn bên phải và đánh một cái trống ở giữa để cho thấy một cách rõ ràng sự trôi qua của mỗi 15 phút.

Mỗi ngày và đêm [nghĩa là mỗi 24 giờ] máy móc thực hiện một vòng lặp hoàn chỉnh, và bảy ngôi sao sáng di chuyển vị trí của chúng xung quanh đường hoàng đạo. Mười hai cái bệ đỡ bằng gỗ khác cũng được thiết kế để nhô ra mỗi hai giờ đồng hồ, mang theo những tấm bảng gỗ thông báo về thời gian… “

Cuốn sách thiên tài Trung Quốc: 3000 năm của Khoa học, Khám phá và Phát minh (Ảnh: messagetoeagle.com)

Và đó là thời gian cho “Cosmic Engine”, bộ đồng hồ thời Trung cổ vĩ đại nhất được xây dựng bởi nhà thiên văn học Su Song năm 1092. Thiết bị này là một tháp đồng hồ thiên văn cao hơn 10 mét, giống như tráp trước của Trương.

Tháp đôi của Su Song được trang bị thêm một thiết bị thiên văn khổng lồ bằng đồng được gọi là Hỗn Thiên Nghi để có thể quan sát vị trí của các ngôi sao.

Một quả cầu được đặt bên trong tháp – tượng trưng cho vũ trụ – được đồng bộ với Hỗn Thiên Nghi để hai thiết bị này luôn luôn tương quan nhau. Chúng tôi được cho biết rằng những điều quan sát được ở trên cả hai quả cầu là “hoàn toàn ăn khớp nhau”.

Phía trước tòa tháp là cấu trúc của ngôi chùa gồm năm tầng, mỗi tầng đều có cửa mà qua đó các người lùn và bệ đỡ xuất hiện để rung những chiếc chuông và cồng rồi cầm các tấm bảng gỗ để chỉ ra thời gian cũng như những giờ đặc biệt khác trong ngày và đêm. Tất cả các chỉ số thời gian này được vận hành bởi cùng một cỗ máy đồng hồ khổng lồ, cỗ máy mà cũng đồng thời vận chuyển cả quả cầu và Hỗn Thiên Nghi.

Kiến thức về các nguyên tắc thiết kế đồng hồ của Su Song lan sang châu Âu đã dẫn tới sự phát triển đồng hồ cơ khí ở phương Tây hai thế kỷ sau đó.

Nhật Quang

Từ Khóa: