Cỗ máy hơn 2.000 năm tuổi dưới đáy biển đã tính toán điều gì?

Một khối đồng ăn mòn, vỡ thành nhiều mảnh, thoạt nhìn khó có thể cạnh tranh với vẻ đẹp của một pho tượng cổ. Thế nhưng những bánh răng nằm trong các mảnh vỡ của cơ cấu Antikythera đã mở ra một câu chuyện khác hẳn: người cổ đại từng chế tạo một thiết bị đủ tinh vi để biểu diễn những chu kỳ trên bầu trời bằng chuyển động cơ học.

Thiết bị được tìm thấy trong xác tàu đắm gần đảo Antikythera của Hy Lạp vào đầu thế kỷ XX. Nó thường được gọi là “máy tính cổ nhất thế giới”. Cách gọi ấy có sức gợi, nhưng nếu hình dung một chiếc máy tính điện tử bị bỏ quên từ thời cổ đại, chúng ta đã đi sai ngay từ bước đầu.

Một chiếc máy tính không cần màn hình

“Máy tính” ở đây là thiết bị tính toán cơ học, chuyên dùng cho những nhiệm vụ nhất định. Các bánh răng biến chuyển động đầu vào thành những chuyển động đầu ra theo tỷ lệ được thiết kế sẵn. Chúng không chạy ứng dụng, không lưu ảnh và không xử lý mọi loại bài toán như chiếc máy trên bàn làm việc ngày nay.

Điều đáng kinh ngạc là người chế tạo đã đưa tri thức thiên văn vào tỷ lệ bánh răng. Thay vì chỉ chép một chu kỳ thành dòng chữ, họ làm cho thiết bị biểu diễn nó. Cơ cấu còn lại cho thấy các chức năng liên quan đến lịch và dự đoán thiên thực. Đây là cách kết nối toán học, quan sát bầu trời và kỹ thuật chế tạo trong một vật thể có thể thao tác. Nguồn: UCL

Có thể hiểu nguyên lý bằng một ví dụ đơn giản. Khi kim phút hoàn thành một vòng, bộ truyền động của đồng hồ khiến kim giờ tiến thêm một phần vòng. Hai chuyển động khác nhau được gắn với nhau bằng cấu trúc vật lý. Một thiết bị thiên văn cơ học mở rộng ý tưởng ấy sang những chu kỳ phức tạp hơn, chứ không cần “hiểu” bầu trời như con người.

Tại sao các mảnh vỡ vẫn còn kể được chuyện?

Antikythera không được trục vớt trong tình trạng nguyên vẹn. Nhiều bộ phận đã mất, những mảnh còn lại bị ăn mòn và che khuất. Vì thế, việc giải mã không đơn giản là tháo nắp rồi xem nó hoạt động.

Các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật chụp để đọc cấu trúc bên trong và những chữ khắc khó nhìn bằng mắt thường. Số răng, trục, dấu vết lắp ghép và nội dung chữ khắc đều trở thành ràng buộc. Một mô hình phục dựng thuyết phục phải giải thích được các dấu vết ấy cùng lúc, không chỉ tạo ra một bộ máy nhìn đẹp.

Nghiên cứu năm 2021 trên Scientific Reports đề xuất mô hình cho phần biểu diễn vũ trụ phía trước thiết bị. Chính từ “mô hình” cần được giữ lại khi kể câu chuyện: đó là phương án tái dựng dựa trên bằng chứng, không phải bản quay phim ghi lại chiếc máy nguyên vẹn trong quá khứ. Nguồn: bài nghiên cứu

Có thể dự đoán mà không có hiểu biết hiện đại?

Một câu hỏi dễ xuất hiện là: nếu quan niệm cổ đại về vũ trụ khác ngày nay, tại sao thiết bị vẫn tính được điều gì hữu ích? Bởi nhận ra một quy luật lặp lại và hiểu đầy đủ cơ chế tạo ra quy luật đó là hai mức hiểu biết khác nhau.

Ta có thể dự đoán ngày một sự kiện định kỳ trở lại khi biết chu kỳ của nó, dù chưa giải thích toàn bộ nguyên nhân. Trong thiên văn, nhiều thế hệ quan sát đã tích lũy được những mẫu lặp có giá trị. Một thiết bị cơ học có thể mã hóa các mẫu ấy theo mô hình của thời đại mình.

Điều này cũng giúp tránh một ngộ nhận khác: công nghệ cổ đại không phải lúc nào cũng phát triển theo một đường thẳng đơn giản từ “thô sơ” đến “hiện đại”. Một xã hội có thể đạt trình độ cao trong một kỹ nghệ cụ thể, trong khi những điều kiện để phổ biến hoặc bảo tồn kỹ nghệ ấy lại hạn chế. Tuy nhiên, sự thiếu vắng hiện vật tương tự không tự chứng minh một nền văn minh siêu nhiên hay nguồn gốc ngoài Trái Đất.

Điều gì còn chưa thể chốt?

Một bản phục dựng vận hành được là thành tựu quan trọng, nhưng nó chưa tự động chứng minh mọi chi tiết đều đúng với nguyên bản. Khi một phần hiện vật đã mất, có thể tồn tại nhiều cách bố trí đáp ứng một số yêu cầu ban đầu. Các nhà nghiên cứu phải tiếp tục so sánh chúng với chữ khắc, giới hạn không gian và kỹ thuật chế tạo có thể thực hiện.

Vì thế, khi xem hình trên mạng, nên hỏi đó là ảnh mảnh vỡ, bản vẽ giải thích hay mô hình hiện đại. Ba loại hình đều hữu ích nhưng trả lời những câu hỏi khác nhau. Ảnh thật cho biết thứ đang tồn tại; sơ đồ giúp hiểu cách bố trí; mô hình thử nghiệm cho thấy một phương án có thể vận hành ra sao.

Sức hấp dẫn bền vững của Antikythera không nằm ở việc gọi nó bằng cái tên kêu nhất. Nó nằm trong câu hỏi rất gần với chúng ta: làm thế nào biến một ý tưởng trừu tượng thành một công cụ có thể cầm trong tay? Hơn hai thiên niên kỷ trước, một người thợ đã trả lời bằng đồng, trục và bánh răng. Hôm nay, những mảnh còn lại vẫn buộc chúng ta phải suy nghĩ lại về khả năng của người xưa.