Bí mật của chiếc la bàn chỉ hướng về phía nam: Kiệt tác của Trung Quốc cách đây 1.700 năm

Cùng với giấy, thuốc súng, kỹ thuật in, la bàn là một trong những phát minh vĩ đại và lâu đời của người Trung Quốc vào thời xa xưa.

Với mục đích để xác định phương hướng, người Trung Quốc cổ đại đã phát minh ra một cỗ máy la bàn, được gọi là (có nghĩa là xe chỉ hướng nam).

Mặc dù Chỉ nam xa được cho là do Hoàng Đế (một vị quân chủ nổi tiếng, đứng đầu trong Ngũ Đế ở Trung Quốc) hoặc Chu Công (một vị khai quốc công thần của nhà Chu (1046 TCN - 256 TCN) sáng tạo ra nhưng ghi chép đầu tiên về cỗ máy này xuất hiện vào thời Tam Quốc (220 - 280), tức là cách đây khoảng 1.700 năm.

Chỉ nam xa là cỗ máy có khả năng xác định phương hướng.

Trong cuốn sách "The Genius of China: 3.000 Years of Science, Discovery, and Invention" (tạm dịch là "Thiên tài Trung Quốc: 3000 năm của Khoa học, Khám phá và Phát minh"), tác giả và đồng thời là nhà nghiên cứu nổi tiếng người Mỹ Robert K.G. Temple đã mô tả thiết bị này giống như một "cỗ xe ngựa lớn, dài 3,3 mét, sâu 3,3 mét và rộng 2,75 mét".

Đáng chú ý là trên chiếc xe hai bánh có một hình nhân luôn chỉ về hướng Nam bất kể là đang di chuyển theo hướng nào.

Mặc dù nổi danh là một thiết bị cơ khí, có khả năng hoạt động như một la bàn phi từ tính, nhưng lai lịch và nguồn gốc của chỉ nam xa vẫn còn gây nhiều tranh luận.

Trong một trận chiến với tình hình thời tiết bất lợi thì việc xác định chính xác phương hướng đóng vai trò rất quan trọng. Ảnh minh họa

Theo đó, người ta cho rằng chỉ nam xa là phát minh gắn liền với tên tuổi của Trương Hành (78 - 139), một nhà toán học, thiên văn học, địa lý, nhà sáng chế nhiều phát minh nổi tiếng trong lịch sử Trung Quốc.

Tuy nhiên, theo Joseph Needham, nhà sinh hóa học, nhà sử học người Anh nổi tiếng với nghiên cứu về khoa học và công nghệ Trung Quốc, lại cho rằng Trương Hành không thể là "cha đẻ" của cỗ máy trên.

Nhà nghiên cứu Needhman cho rằng, Mã Quân, một kỹ sư cơ khí nổi tiếng đồng thời là viên quan nhà Tào Ngụy, là người phát minh và chế tạo ra chiếc xe chỉ về hướng Nam. Tuy nhiên, điều khiến nhiều nhà nghiên cứu thắc mắc là nếu không sử dụng la bàn từ tính thì cỗ máy giúp xác định phương hướng này sẽ hoạt động như thế nào.

Bí mật xác định phương hướng của chỉ nam xa

Mặc dù được phát minh cách đây hàng nghìn năm, nhưng chỉ nam xa đã có thiết bị truyền động vi sai nhằm kiểm soát tốc độ khác nhau giữa hai bánh xe. Ảnh: Wikipedia

Theo đó, chỉ nam xa được cho là sử dụng cơ chế truyền động bánh răng để duy trì phương hướng. Điều này có được là nhờ sự kết hợp khéo léo của bánh răng và bánh đà nhờ bộ vi sai.

Về cơ bản, bộ vi sai là hệ thống những bánh răng nằm ở trên trục nối của hai bánh xe, nhận và chia mô-men xoắn ra từng bánh xe, cho phép các bánh xe quay với tốc độ khác nhau, tương tự như thiết bị trong những chiếc xe hơi ngày nay.

Thoạt nhìn tưởng đơn giản nhưng chỉ nam xa được thiết kế phức tạp với độ chính xác cao, đặc biệt là hai bánh xe cùng với hình nhân chỉ phương hướng. Ảnh: Internet

Việc tính toán cẩn thận trong cấu tạo và chuyển động của hai bánh xe đóng vai trò rất quan trọng. Theo ông Needham, đối với một thiết bị như chỉ nam xa thì kích thước của bánh xe phải chính xác đến mức sai số ít hơn 1% và độ chính xác tương ứng với kích thước của bánh răng là điều cần thiết.

Việc một cỗ máy xác định phương hướng được chế tạo với kỹ thuật và độ chính xác cao đến như vậy khiến nhiều người trong chúng ta phải thừa nhận rằng, chỉ nam xa thực sự là một kiệt tác thời cổ đại.