Máy đo địa chấn đầu tiên của Trung Quốc được phát minh cách đây 2.000 năm

2024 Tác giả: Seth Attwood | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-16 16:20

Vào năm 132 sau Công Nguyên tại Trung Quốc, nhà phát minh Zhang Heng đã giới thiệu chiếc kính địa chấn đầu tiên được cho là có khả năng dự đoán động đất với độ chính xác của các thiết bị hiện đại.

Các ghi chép lịch sử có mô tả chính xác về diện mạo và cách thức hoạt động của nó, nhưng cấu trúc chính xác bên trong vẫn còn là một bí ẩn. Các nhà khoa học đã nhiều lần cố gắng tạo ra một mô hình của kính địa chấn như vậy, đưa ra nhiều giả thuyết khác nhau về nguyên lý hoạt động của nó.

Thông thường nhất trong số họ nói rằng một con lắc bên trong một bóng đèn bằng đồng được đặt chuyển động trong khi chấn động, ngay cả khi tâm chấn của trận động đất cách xa hàng trăm km. Đổi lại, con lắc tác động vào một hệ thống đòn bẩy, với sự trợ giúp của miệng của một trong tám con rồng nằm bên ngoài được mở ra.

Trong miệng mỗi con vật là một quả cầu bằng đồng, rơi vào một con cóc bằng sắt, đồng thời phát ra tiếng kêu lớn. Sử sách nói rằng âm thanh phát ra lớn đến mức có thể đánh thức tất cả cư dân của triều đình.

Con rồng, miệng được mở ra, cho biết trận động đất xảy ra theo hướng nào. Mỗi con giáp thuộc một trong các hướng: Đông, Tây, Bắc, Nam, Đông Bắc, Tây Bắc, Đông Nam và Tây Nam, tương ứng.

Phát minh ban đầu đã được chào đón với sự hoài nghi, mặc dù thực tế là Zhang đã là một nhà khoa học nổi tiếng vào thời điểm đó, người được triều đình bổ nhiệm vào chức vụ trưởng phòng thiên văn. Nhưng vào khoảng năm 138 sau Công nguyên, quả cầu bằng đồng đã phát ra tiếng chuông báo động đầu tiên, cho thấy trận động đất đã xảy ra ở phía tây thủ đô Lạc Dương.

Tín hiệu đã bị bỏ qua vì không ai trong thành phố cảm nhận được dấu hiệu của một trận động đất. Vài ngày sau, một người đưa tin từ Lạc Dương đến với tin tức về sự tàn phá nghiêm trọng: thành phố, nằm cách đó 300 km, đã bị đổ nát do hậu quả của một thảm họa thiên nhiên.

Một nhà khoa học từ Viện Vật lý Địa cầu ở Trung Quốc xác định rằng trận động đất đầu tiên được phát hiện bởi một kính địa chấn như vậy xảy ra vào ngày 13 tháng 12 năm 134 và có cường độ 7 độ richter.

Do đó, thiết bị được tạo ra để phát hiện các trận động đất ở những vùng xa xôi, nhưng nó chỉ hoạt động trong suốt cuộc đời của người phát minh ra nó. Rõ ràng, thiết bị của chiếc kính địa chấn đầu tiên phức tạp đến mức chỉ bản thân nhà khoa học mới có thể giữ cho nó hoạt động bình thường.

Những nỗ lực hiện đại để tạo lại một bản sao đã gặp phải nhiều thành công và tất cả chúng đều dựa trên việc sử dụng quán tính, một nguyên tắc được sử dụng trong các máy đo địa chấn hiện đại.

Năm 1939, một nhà khoa học Nhật Bản đã tạo ra một mô hình kính địa chấn như vậy, nhưng không phải trong mọi trường hợp quả cầu rơi chính xác theo hướng của tâm chấn của trận động đất.

Các nhà khoa học từ Học viện Khoa học Trung Quốc, Bảo tàng Quốc gia và Cục Địa chấn Trung Quốc đã cố gắng tạo ra một bản tái tạo chính xác hơn của phát minh vào năm 2005.

Theo các phương tiện truyền thông Trung Quốc, thiết bị này đã phản ứng chính xác với sóng tái tạo của 5 trận động đất xảy ra ở Đường Sơn, Vân Nam, cao nguyên Thanh Hải-Tây Tạng và Việt Nam. So với các thiết bị hiện đại, kính địa chấn cho thấy độ chính xác đáng kinh ngạc, và hình dạng của nó giống như mô tả trong các văn bản lịch sử.

Tuy nhiên, không phải ai cũng có xu hướng tin tưởng vào hiệu quả của chiếc kính địa chấn đầu tiên. Robert Reiterman, giám đốc điều hành của Hiệp hội các trường đại học về Nghiên cứu Kỹ thuật Động đất, bày tỏ sự hoài nghi về độ chính xác của bộ máy được mô tả trong các câu chuyện lịch sử.

“Nếu tâm chấn của trận động đất ở khoảng cách gần, toàn bộ cấu trúc mạnh đến mức các quả cầu sẽ rơi ra khỏi tất cả các con rồng cùng một lúc. Ở một khoảng cách xa, các chuyển động của trái đất không để lại dấu vết rõ ràng để xác định các rung động đang phát ra từ phía nào. Ông viết trong cuốn sách “Các kỹ sư và động đất: Lịch sử quốc tế” cho đến thời điểm các dao động của bề mặt trái đất chạm tới kính địa chấn, chúng xảy ra theo các hướng khác nhau, rất có thể là hỗn loạn.

Nếu kính địa chấn thực sự hoạt động chính xác như những gì nó được mô tả trong các ghi chép lịch sử, cũng được gợi ý về hoạt động của các bản sao hiện đại, thì thiên tài của Zhang vẫn không thể đạt được.