Máy phát hiện động đất đầu tiên trên thế giới

• Số người tử vong do động đất tăng cao, Indonesia chọn phương án chôn tập thể
• Sóng thần sau động đất mạnh tại Indonesia

Và với tất cả những dữ liệu được cung cấp này, loài người đã không ngừng nâng cao sự hiểu biết về những sự kiện địa chất, phát triển ra các hệ thống cảnh báo sớm và tìm ra các cách xây dựng cấu trúc an toàn nhất. Nhưng cách đây gần 2000 năm khi loài người còn chưa hiểu về động đất là gì, thì đã có người phát minh ra một thiết bị dự báo động đất được gọi là "phép màu" tại thời điểm đó.

Máy đo địa chấn từ 2000 năm trước

Trương Hành (sinh năm 78 sau Công Nguyên - mất năm 139 sau Công Nguyên), một nhà bác học với kiến thức uyên thâm sống dưới thời Đông Hán của Trung Quốc. Lịch sử ghi nhận công lao của Trương Hành như là một nhà đa nghệ và nghệ nào cũng tinh thông như nhà thiên văn học, nhà toán học, nhà sáng chế, nhà địa lý, nhà vẽ bản đồ, nhà thơ…. 

Hình vẽ nhà bác học Trương Hành trên một con tem Trung Quốc.

Nhờ thông tuệ kiến thức cùng phẩm chất cực kỳ thông minh mà Trương Hành được bổ nhiệm làm quan lớn trong triều đình Đông Hán. Khoảng tuổi ngoài 30, Trương Hành được Hán An Đế (trị vì Đông Hán suốt 19 năm) vời vào cung sau khi nghe những tấu chương về tài năng toán học của Trương đại nhân. Trương Hành là "cha đẻ" của loại 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).

Nhưng Trương Hành còn nổi tiếng hơn khi phát minh ra chiếc máy đo địa chấn đầu tiên trên thế giới. Trương Hành đã giới thiệu cỗ máy trước bá quan văn võ tại triều đình Lạc Dương vào năm 132 sau Công Nguyên (tức chỉ 7 năm trước khi qua đời vào năm 139 sau Công Nguyên). Các tài liệu lịch sử đã mô tả nó có hình dáng tương tự như cái chĩnh hay lọ lớn bằng đồng. 

Bên ngoài đắp nổi hình 8 con rồng (Bát Long), mỗi con ngoạm trong hàm nó một quả cầu bằng đồng. Ngay bên dưới dụng cụ là 8 con cóc bằng đồng, miệng chúng sẽ đón nhận các quả cầu nếu chúng từ trên cao (trong miệng rồng) rơi xuống. Các thư tịch cổ xưa thường phóng đại về diệu dụng cơ quan bên trong máy đo địa chấn của Trương Hành.

Nhưng người đời nay tin rằng bên trong cái thân rỗng của máy đo địa chấn có treo một con lắc, và một cơ cấu đòn bẩy được kết nối với mỗi con rồng có dính với con lắc ở 8 phía. Sóng xung kích từ một trận động đất có thể làm cho con lắc rung lên và làm kích hoạt một trong các cơ chế bên trong dụng cụ đồng. Tiếp đó là các con rồng sẽ nhả quả cầu ra và nó rơi xuống miệng con cóc, cách này sẽ báo hiệu cho triều đình biết rằng không chỉ diễn ra động đất mà còn liên quan đến các chấn động đi kèm. 

Mỗi con rồng và con cóc đều liên quan đến một điểm la bàn, vì thế triều đình sẽ nhanh chóng biết chính xác nơi nào có thảm họa để gửi binh cứu viện. Buổi ban đầu, phát minh của Trương Hành đã vấp phải sự hoài nghi từ quần thần. Cách nhìn xa trông rộng cùng các diễn giải của Trương Hành hoàn toàn khác xa so với các quan đồng liêu đương thời, và tệ hơn là nó đã không được chứng minh. Rồi thời gian trôi qua, vài năm sau đó đến một ngày thì đột nhiên 1 quả cầu từ miệng rồng cuối cùng cũng rơi xuống.

Bá quan văn võ càng nghi hoặc bởi không có trận động đất nào điễn ra ở kinh thành Lạc Dương. Nhưng vài ngày sau đó, tin tức từ sứ giả cấp tấu về triều đình cho hay đã có một trận động đất mạnh xảy ra cách Lạc Dương khoảng vài trăm dặm đường, chính xác là phía Tây của kinh thành Lạc Dương, theo hướng của 1 trong 8 con rồng ngậm quả cầu đồng. Trương Hành gọi cỗ máy đo địa chấn của mình là Hậu Phong Địa Động Nghi. 

Trong khi nhiều người sống trong thời của Trương Hành tin rằng động đất là một yếu tố tâm linh, còn bản thân Trương Hành và các học giả khác lại khẳng định rằng các sự kiện gây ra bởi gió và thay đổi trong áp suất không khí là một thứ khoa học, và nó là hạt giống của giả thuyết kiến tạo mảng địa chất hình thành vào đầu thế kỷ 20. Vào những thế kỷ sau khi Trương Hành tạ thế, các học giả Trung Quốc khác được cho là chế tạo ra những cỗ máy đo địa chấn khác vốn lấy nguồn cảm hứng từ thiết kế của nhà phát minh họ Trương.

Kỳ công việc phục chế

Tuy nhiên cũng không còn cái máy đo địa chấn xưa nào còn tồn tại đến ngày nay, thế nên các sử gia trong thời đại của chúng ta đã cố gắng hình dung ra một thiết bị chính xác dựa trên các thư tịch nhiều thế kỷ, họ bắt tay vào chế tạo ra một cỗ máy đo địa chấn theo ý tưởng của Trương Hành. Cũng có một số người cho rằng cỗ máy của Trương Hành là chuyện trong truyền thuyết. Mặc dù tài liệu mô tả hình dáng thiết bị của Trương Hành là khá rõ ràng, nhưng cơ chế chính xác để vận hành nó vẫn còn mù mờ. 

Trong các thế kỷ 19 và 20, việc phục chế lại máy đo địa chấn của Trương Hành đã không thành công. Mọi thứ còn phập phù, ví dụ như làm thế nào mà con lắc thời xa xưa lại có thể đủ nhạy để phát hiện các trận động đất ở cách đó hàng trăm dặm? Hơn nữa, làm thế nào mà chuyển động có thể kích hoạt chỉ 1 cơ chế và làm lan truyền sang các cơ chế khác?

Mô hình máy đo địa chấn đầu tiên được phát minh ra bởi nhà bác học Trương Hành sống dưới thời Đông Hán, Trung Quốc.

Năm 2005, một toán các nhà địa chấn học và khảo cổ học của Viện hàn lâm khoa học Trung Quốc (CAS) loan tin rằng họ đã sáng tạo thành công một phiên bản máy đo địa chấn cổ xưa có thể hoạt động trơn tru. Theo phiên bản mới này thì con lắc tự nó không tương tác với bất kỳ đòn bẩy nào, mà thay vào đó nó sẽ lơ lửng phía trên quả cầu được đặt trên một cái bệ mỏng. 

Khi con lắc đung đưa, nó sẽ đẩy quả cầu trung tâm này xuống một trong 8 kênh và tại đó nó sẽ đụng vào một hệ thống kích hoạt làm hé miệng rồng. Lẽ dĩ nhiên chúng ta cũng không biết liệu đây có phải là cách mà mô hình của Trương Hành đã hoạt động hay không, nhưng phiên bản mới cũng cho thấy rằng chỉ cần một chút diễn giải rằng làm thế nào địa chấn đã được miêu tả trong thư tịch lịch sử cổ, lại có thể dẫn đến việc tạo ra một thiết bị nhận biết đúng hướng phát sinh thiên tai. 

Dù máy đo địa chấn của Trương Hành đã ra đời từ cách đây gần 2000 năm, nhưng nguyên lý hoạt động của nó vẫn còn phổ biến cho đến tận ngày nay.