Thiết bị phát hiện động đất đầu tiên trên thế giới ra đời cách đây hơn 1.800 năm, có thể báo cáo chính xác tình trạng cách hàng trăm kilomet

Theo Amusing Planet, địa động nghi có hình dạng giống một hũ rượu lớn bằng đồng, với đường kính khoảng 1,8m. Bên ngoài thân hũ được trang trí bằng tám đầu rồng, mỗi đầu quay về một hướng chính trên la bàn. Dưới mỗi đầu rồng là một con ếch đồng, miệng há rộng như sẵn sàng "đón nhận" viên bi sắt từ đầu rồng rơi xuống.

Trương Hành và thiết bị phát hiện động đất của ông. Ảnh: Ancient Origins

Dù cấu trúc bên trong của địa động nghi chưa được làm rõ, các nhà khoa học cho rằng thiết bị này có thể chứa một hệ thống con lắc cực kỳ nhạy cảm. Khi xảy ra động đất, ngay cả những rung chấn nhỏ nhất cũng đủ làm con lắc dao động, kích hoạt cơ chế đẩy viên bi sắt ra khỏi miệng rồng. Viên bi rơi vào miệng ếch bên dưới, tạo ra âm thanh lớn và chỉ rõ hướng xuất phát của trận động đất.

Ban đầu, địa động nghi vấp phải sự nghi ngờ từ triều đình nhà Hán. Nhiều người hoài nghi về tính thực tiễn của thiết bị này. Tuy nhiên, sự hoài nghi nhanh chóng biến mất khi địa động nghi chứng minh hiệu quả đáng kinh ngạc.

Một ngày nọ, một viên bi bất ngờ rơi xuống dù kinh đô không hề cảm nhận được rung chấn nào. Nhiều người cho rằng thiết bị đã sai, nhưng chỉ vài ngày sau, một sứ giả mang tin tức về trận động đất cách đó hàng trăm kilomet, đúng theo hướng mà địa động nghi đã chỉ ra.

Địa động nghi có hình dạng giống một hũ rượu lớn bằng đồng, với đường kính khoảng 1,8m. Ảnh: Science & Society Picture Library

Sau khi Trương Hành qua đời, các học giả Trung Quốc đã nhiều lần cố gắng tái tạo địa động nghi dựa trên những ghi chép trong sử sách. Dù vậy, không ai có thể giải mã hoàn toàn cơ chế hoạt động chính xác của thiết bị. Bí ẩn lớn nhất nằm ở độ nhạy đáng kinh ngạc của con lắc cổ đại: vừa đủ để phát hiện các rung chấn nhỏ, lại không gây nhiễu loạn các bộ phận khác.

Đến thế kỷ 19 và 20, nhiều nhà khoa học đã tiếp tục nghiên cứu, nhưng kết quả đạt được vẫn không thể sánh với mô tả trong lịch sử. Mãi đến năm 2005, một nhóm nhà khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc mới tuyên bố tạo ra một phiên bản hoạt động được.

Mô phỏng bên trong chiếc chum đồng, phần chính của thiết bị phát hiện động đất. Ảnh: Science & Society Picture Library

Trong phiên bản này, thay vì sử dụng tám viên bi cho tám hướng, chỉ có một viên bi cân bằng trên một bệ mỏng ở trung tâm. Khi có rung động, con lắc sẽ đẩy nhẹ viên bi theo hướng tương ứng, mô phỏng cách địa động nghi chỉ thị hướng động đất một cách đơn giản hơn.

Vào năm 2005, các nhà khoa học tại thành phố Trịnh Châu, tỉnh Hà Nam, Trung Quốc, đã tái tạo thành công thiết bị đo địa chấn của nhà phát minh Trương Hành. Thiết bị này được thử nghiệm với các trận động đất mô phỏng dựa trên thông số của bốn trận động đất thực tế, và đáng kinh ngạc là nó đã phát hiện chính xác cả bốn.

Các nhà khoa học ở Trung Quốc năm 2005 đã tái tạo thiết bị cổ xưa và dùng thử. Ảnh minh họa

Dù đã hơn 1.800 năm trôi qua, nguyên lý của địa động nghi vẫn là nền tảng cho các thiết bị đo địa chấn hiện đại. Đến thế kỷ 19, các máy đo địa chấn ban đầu vẫn sử dụng cơ chế quả lắc tương tự. Ngày nay, công nghệ ghi địa chấn đã tích hợp các cảm biến điện tử tiên tiến, nhưng nguyên tắc cân bằng và phản ứng với rung động vẫn giữ vai trò cốt lõi.