Một dòng nước làm chuyển động bánh xe; hệ bánh răng truyền chuyển động lên thiết bị thiên văn; các cơ cấu khác lần lượt báo thời gian. Cuối thế kỷ XI, Tô Tụng và những người cộng tác đã kết hợp các thành phần ấy trong một tháp đồng hồ thiên văn quy mô lớn của nhà Tống.
Công trình được biết đến với tên Thủy vận nghi tượng đài. Nó vừa gắn với lịch sử quan sát bầu trời, vừa là một thành tựu đáng chú ý của kỹ thuật đồng hồ. Ngày nay, các mô hình tại Science Museum ở London giúp công chúng hình dung hệ thống đã được mô tả trong trước tác của Tô Tụng.
Bài viết của tác giả Trương Tĩnh trên EpochTimes giới thiệu Tô Tụng như một học giả có phạm vi quan tâm rộng: từ hành chính, ngoại giao đến thiên văn, toán học và dược liệu. Khi đọc lại cuộc đời ông, điều nổi bật không chỉ là một phát minh riêng lẻ mà còn là cách kiến thức sách vở được nối với quan sát và chế tạo.
Một vị quan có niềm say mê học thuật
Tô Tụng sống từ năm 1020 đến năm 1101, tự Tử Dung, quê ở Đồng An, Phúc Kiến. Theo phần tiểu sử được bài nguồn dẫn lại, ông sinh trong gia đình có truyền thống làm quan, tiếp xúc với kinh điển từ nhỏ và sớm thể hiện năng lực ghi nhớ cùng hứng thú với lịch pháp.
Nguồn kể rằng khi còn thiếu niên, ông được cha là Tô Thân ra đề viết về một vấn đề lịch cổ. Bài làm cho thấy ông đã nắm được nhiều điển cố, khiến người cha nhận xét rằng con trai sau này sẽ nổi danh vì học rộng. Đây là giai thoại tiểu sử, phản ánh hình ảnh một người ham học được lưu truyền về Tô Tụng.
Trong nhiều thập niên làm quan, ông từng đảm nhiệm công việc ở địa phương, làm việc tại các cơ quan lưu giữ và biên soạn sách, đi sứ nước Liêu, rồi giữ những chức vụ cao trong triều đình. Dưới thời Tống Triết Tông, ông lên đến chức tể tướng.
Bài nguồn dẫn các ghi chép cổ để khắc họa cách xử sự thận trọng của ông. Khi gặp tranh chấp trong dân, Tô Tụng được kể là thường khuyên những người hàng xóm giữ hòa khí, bởi cuộc sống có lúc cần đến sự giúp đỡ lẫn nhau. Ông cũng được Âu Dương Tu tin cậy khi cùng giải quyết công việc hành chính.
Một câu chuyện khác nói đến việc ông giữ lễ với vị vua còn nhỏ tuổi, ngay cả khi quyền điều hành triều chính nằm trong tay thái hậu. Những chi tiết ấy thuộc phần chân dung đạo đức và chính trị của nhân vật trong sử liệu; bên cạnh đó, di sản kỹ thuật của ông còn có những bản vẽ và mô tả cụ thể để các nhà nghiên cứu khảo sát.
Từ sách vở và lịch pháp đến quan sát bầu trời
Thời gian làm việc với kho sách giúp Tô Tụng tiếp cận một khối lượng tri thức lớn. Theo bài nguồn, ông đọc và ghi chép đều đặn, quan tâm đến kinh sử, âm luật, toán học, thiên văn và bản thảo. Sự học rộng ấy trở thành nền tảng để ông có thể trao đổi với những người chuyên về tính toán và chế tạo.
Năm 1077, khi đi sứ nước Liêu, đoàn của Tô Tụng gặp một tình huống liên quan đến lịch: ngày Đông chí theo lịch hai nước lệch nhau một ngày. Bài nguồn kể rằng ông giải thích sự khác biệt có thể xuất hiện khi thời điểm chuyển tiết rơi gần ranh giới giữa hai ngày. Mỗi bên vì thế có thể thực hiện nghi lễ theo lịch của mình.
Câu chuyện cho thấy lịch pháp không chỉ là vấn đề lý thuyết. Việc xác định ngày tháng và tiết khí còn liên quan đến nghi lễ, ngoại giao và quản lý xã hội. Một sai khác nhỏ trong tính toán cũng có thể trở thành vấn đề cần người am hiểu giải thích.
Trong các ghi chép về đời sống gia đình được bài nguồn viện dẫn, Tô Tụng cũng thường quan sát sao vào ban đêm và hướng dẫn con cháu nhận biết chúng. Hình ảnh ấy gợi ra mối liên hệ giữa việc học trong sách và thói quen nhìn trực tiếp lên bầu trời.
Sự cộng tác với Hàn Công Liêm
Dự án thiết bị thiên văn mới được tiến hành dưới triều Tống Triết Tông. Tô Tụng nhận thấy Hàn Công Liêm có khả năng toán học và kỹ thuật, trong đó có việc vận dụng các phương pháp hình học để tính toán những vấn đề liên quan đến thiên thể. Ông đề nghị sử dụng năng lực của người này trong công trình.
Theo bài nguồn, Tô Tụng cung cấp kiến thức về những phép chế tạo và thiết bị có trước; Hàn Công Liêm phát triển phương án chi tiết cùng mô hình cơ cấu bằng gỗ. Cách làm cho thấy công trình không thể tách khỏi sự cộng tác giữa người hiểu thiên văn, người giỏi tính toán và những người chế tác.
Các tài liệu hiện đại có cách ghi mốc hoàn thành khác nhau tùy giai đoạn mô hình, xây dựng hoặc biên soạn sách. Danh mục của Science Museum gắn tháp với năm 1088; trước tác mô tả công trình thường được đặt vào đầu thập niên 1090. Vì vậy, có thể xác định chắc chắn công trình thuộc cuối thế kỷ XI, thay vì coi mọi giai đoạn là một sự kiện hoàn tất trong cùng một năm.
Một hệ thống kết hợp nhiều chức năng
Thủy vận nghi tượng đài thường được mô tả như một kiến trúc cao khoảng 12 mét, chia thành các phần đảm nhiệm những công việc khác nhau. Phía trên là hỗn nghi, một hệ vòng dùng trong quan sát và xác định vị trí thiên thể. Bên trong có hỗn tượng, tức mô hình thể hiện bầu trời sao. Phần cơ khí và thủy lực cung cấp chuyển động, đồng thời vận hành bộ phận báo thời gian.
Không nên hiểu hỗn nghi và hỗn tượng là hai tên gọi hoàn toàn giống nhau. Một thiết bị phục vụ quan sát và đo đạc; thiết bị còn lại biểu diễn thiên cầu. Việc đưa chúng vào một hệ thống chung giúp kết nối thời gian đo được với chuyển động biểu kiến của bầu trời.
Nước là nguồn cung cấp năng lượng cho bánh xe. Chuyển động được truyền qua các bộ phận cơ khí để làm việc theo nhịp. Công trình còn có hệ thống báo giờ bằng những hình tượng và âm thanh, khiến thông tin thời gian có thể được nhận biết bằng cả mắt lẫn tai.
Nghiên cứu về cơ cấu báo thời gian công bố trên tạp chí Mechanism and Machine Theory mô tả sự phối hợp của bánh xe nước, cơ cấu phao, bộ điều tiết và cơ cấu cam. Điều đáng chú ý là các thành phần không hoạt động rời rạc, mà được tổ chức thành một thiết bị nhiều chức năng.
Vì sao cơ cấu điều tiết chuyển động quan trọng?
Một chiếc đồng hồ cần nhiều hơn một nguồn năng lượng. Nếu năng lượng được giải phóng không kiểm soát, các bộ phận sẽ chuyển động quá nhanh hoặc không đều. Cơ cấu thoát, còn gọi là bộ hồi, cho phép năng lượng được giải phóng thành những phần nhỏ theo nhịp, nhờ đó duy trì chuyển động có kiểm soát.
Science Museum giải thích rằng tháp của Tô Tụng có bánh xe nước thực hiện vai trò của một cơ cấu như vậy. Bảo tàng hiện lưu giữ mô hình tỷ lệ 1:6 của cơ cấu cân bằng nước và mô hình tỷ lệ 1:48 của toàn tháp, đều được chế tạo năm 1965.
Theo cách diễn giải của bảo tàng, việc nghiên cứu thiết bị này đã đặt lại câu hỏi đối với quan niệm rằng mọi thành phần của đồng hồ cơ khí đều có nguồn gốc hoàn toàn ở châu Âu. Một số yếu tố kỹ thuật có thể xuất hiện ở nhiều nơi trong lịch sử, trong đó có Trung Quốc. Cách nhìn ấy thận trọng hơn việc gán cho một công trình danh hiệu tuyệt đối là chiếc đồng hồ đầu tiên của nhân loại.
Bản vẽ giúp công trình vượt qua giới hạn thời gian
Một đóng góp lâu dài khác của Tô Tụng là trước tác Tân nghi tượng pháp yếu. Bài nguồn cho biết sách có 47 hình vẽ kỹ thuật, gồm hình tổng thể, cách lắp ráp và các bộ phận. Với một thiết bị phức tạp, việc ghi lại cấu tạo quan trọng không kém việc chế tạo thành công.
Những mô tả bằng lời giúp người đọc hiểu mục đích và nguyên tắc; bản vẽ cho thấy quan hệ không gian giữa các thành phần. Nhờ sự kết hợp đó, các nhà nghiên cứu đời sau có cơ sở để xây dựng mô hình và bàn luận về cách hệ thống đã vận hành.
Sách còn lưu giữ bản đồ sao gắn với công việc thiên văn của Tô Tụng. Đây là những tư liệu quan trọng của lịch sử bản đồ bầu trời, nhưng không phải những bản đồ sao cổ nhất còn tồn tại. Nghiên cứu về bản đồ sao Đôn Hoàng cho thấy đã có một tập bản đồ thiên văn từ thời Đường, sớm hơn công trình đời Tống nhiều thế kỷ.
Sự phân biệt này không làm giảm giá trị của Tô Tụng. Nó giúp đặt thành tựu của ông vào một truyền thống quan sát, ghi chép và cải tiến lâu dài, thay vì hình dung tri thức xuất hiện chỉ từ một thời điểm hay một cá nhân.
Di sản ngoài thiên văn
Tô Tụng còn tham gia biên soạn sách về dược liệu. Bài nguồn kể rằng khi hiệu đính các trước tác y dược, ông nhận thấy mô tả bằng chữ cần có hình vẽ đi kèm để người đọc phân biệt hình dạng và đặc điểm của vật liệu.
Theo đó, các địa phương được yêu cầu gửi hình, thông tin và mẫu vật về kinh thành. Công việc tổng hợp phải xử lý tên gọi, cách mô tả và mức độ chi tiết rất khác nhau. Đây là một nhiệm vụ đòi hỏi kiến thức về tự nhiên, khả năng đối chiếu và tổ chức tư liệu.
Bản thảo đồ kinh được hoàn thành năm 1061, gồm 20 quyển cùng một quyển mục lục, theo bài nguồn. Tác phẩm sử dụng nhiều hình minh họa và về sau được các học giả bản thảo tham khảo. Khi nhìn dưới góc độ lịch sử khoa học, điểm đáng chú ý là phương pháp kết hợp văn bản, hình ảnh và mẫu vật; các công dụng chữa bệnh trong sách cổ không vì thế trở thành khuyến cáo y khoa hiện nay.
Từ quan sát sao đến mô tả dược liệu, công việc của Tô Tụng cho thấy một tinh thần chung: thu thập, phân biệt, kiểm tra và ghi lại. Tháp đồng hồ không còn hiện diện nguyên vẹn, nhưng tài liệu về nó vẫn tiếp tục giúp hậu thế tìm hiểu một thời kỳ sáng tạo của kỹ thuật.
Biên tập từ bài của Trương Tĩnh trên EpochTimes; đối chiếu Science Museum Group, mô hình toàn tháp, nghiên cứu cơ cấu báo giờ và nghiên cứu bản đồ sao Đôn Hoàng.