1. TINH THẦN NGHIÊN CỨU

Trong thế giới hiện nay, khoa học và kỹ thuật quan hệ mật thiết, và kỹ thuật thường được xem là khoa học ứng dụng. Trong những xã hội ban sơ, khoa học (với hàm nghĩa là các nỗ lực phi tôn giáo để lý giải thiên nhiên) và kỹ thuật phát triển tách biệt. Kiến thức khoa học trợ giúp rất ít vào việc giải quyết các vấn đề kỹ thuật.

Dùng thổ khuê và biểu can để đo nhật ảnh, xác định ngày đông chí.





Trắc ảnh đài tại Dương Thành (tục truyền do Chu Công khởi tạo) để đo bóng mặt trời vào ngày đông chí và ngày hạ chí. Một cột (nhật quỹ) cao 13 mét dựng đứng, đặt trong hốc giữa toà tháp. Bóng nó đổ xuống và được đo trên bục đá dài 40 mét. Tháp do Quách Thủ Kính (đời Nguyên) tái tạo khoảng năm 1276; rồi được trùng tu ở đời Minh (1368-1644).

Tuy nhiên, Trung Quốc không xác định ranh giới rõ rệt giữa khoa học và kỹ thuật. Thực chất, cái «khoa học và kỹ thuật» theo quan niệm Tây phương không tồn tại trong tư tưởng truyền thống của Trung Quốc. Khát vọng khám phá trật tự vũ trụ qua việc quan sát thiên văn dẫn đến việc phát minh nhiều công cụ thiên văn suốt ngàn năm đầu công nguyên và cuối cùng đạt tới đỉnh thịnh là máy hồn nghi 渾 儀 (armillary; armillary sphere) của Tô Tụng (1020-1101) đời Bắc Tống.

Các kiểu máy hồn nghi của Tô Tụng (1092). Máy cao 10 mét. Trên cùng có thiên cầu để quan sát các sao. Bộ phận bên trong là bánh xe có gầu (trích ra ảnh nhỏ màu) quay theo chiều kim đồng hồ do sức nước chảy ra từ bình chứa bên cạnh.

Hồn thiên nghi (hay hồn nghi) tại Bắc Kinh

Quan tượng đài Bắc Kinh vào đời Thanh (Khang Hi, 1662)

Chỉ nam xa (xe chỉ hướng nam) - một chiếc máy điều khiển học - được phát minh trễ nhất là thế kỷ III cn. Nhờ có một bộ truyền động bánh răng vi sai, pho tượng trên xe luôn chỉ hướng nam, dù xe được kéo đi theo bất cứ hướng nào.


Bản đồ tinh tú này được vẽ khoảng năm 940 cn. Người Trung Quốc rất quan tâm đến thiên văn. Đọc Tả Truyện, chúng ta biết rằng, suốt bao thế kỷ trước công nguyên, Trung Quốc đã có các vị quan chuyên trách về thiên văn và lịch pháp. Họ đã có khái niệm về các sao đứng yên (hằng tinh 恒星: constant stars) và các sao di động (hành tinh 行星: moving stars), còn có thuyết cái thiên 蓋天 (covering heaven) và hồn thiên 渾天 (englobing heaven). Cái 蓋 nghĩa là bao trùm. Thuyết cái thiên có trước thuyết hồn thiên. Theo thuyết cái thiên, bầu trời giống như bát úp trên mặt đất hình vuông (vì thế họ thường nói thiên viên địa phương 天圓地方: trời tròn đất vuông), và bầu trời xoay vần bên trên mặt đất đứng yên như một cối xay. Thuyết hồn thiên xuất hiện khoảng năm 350 tcn, cho rằng bầu trời có hình cầu bao bọc quả đất bên trong, giống như quả trứng chứa tròng đỏ vậy.

Tương tự như thế, sự đam mê tìm hiểu từ tính (magnetism) đã dẫn đến phát minh ra la bàn (compass). Những thí nghiệm luyện đan (alchemy) đã bất ngờ dẫn đến phát minh quan trọng về thuốc súng. Những quan tâm về động đất đã dẫn đến phát minh địa chấn kế (seismoscope) vào đời Hán.

Francis Bacon (1561-1626) cho rằng có ba phát minh cống hiến nhiều nhất cho nhân loại, đã biến đổi hoàn toàn thế giới hiện đại, đẩy lùi thời kỳ cổ đại và trung cổ. Đó là: (1) phát minh ra giấy và in ấn, (2) phát minh ra thuốc súng, và (3) phát minh ra la bàn nam châm. Ông cho rằng nguồn gốc ba phát minh ấy thật là mờ tối. Bacon qua đời mà không hề biết ba phát minh ấy là của Trung Quốc.

Cả những thành tựu lẫn những hạn chế của khoa học kỹ thuật Trung Quốc phần nhiều là do sự bảo trợ của triều đình. Triều đình độc quyền về tài nguyên quốc gia và có quyền đề cao việc nghiên cứu bất kỳ một ngành kỹ thuật nào mà triều đình cho là quan trọng. Công xưởng thiết kế và sản xuất những vũ khí cần để duy trì sức mạnh quân sự của Trung Quốc. Những cống phẩm bằng lụa thường là công cụ hữu hiệu trong ngoại giao, chẳng hạn dưới đời Tống. Sự phổ biến của ngành sản xuất bông phần lớn là nhờ triều đình nhà Nguyên đề cao nó. Khát vọng tăng cường quyền lực chính thống và hợp pháp của vương triều bằng cách hợp nhất nhân sự với vũ trụ đã dẫn đến trên một trăm lần triều đình cải cách lịch pháp suốt chiều dài lịch sử Trung Quốc. Các đại quan triều đình cũng hằng quan tâm phát triển kinh tế hoặc ít nhất là duy trì nền tảng kinh tế quốc gia. Những nỗ lực của họ tất nhiên đã tác động mạnh mẽ đến các kỹ thuật không chỉ áp dụng trong nông nghiệp mà còn trong những ngành nghề quan trọng khác nữa, chẳng hạn khai mỏ và dệt.

Mặt khác, chính cơ cấu của vương triều và các giá trị mà nó nhìn nhận đã cản trở tiến bộ khoa học và kỹ thuật. Điều này thấy rõ trong một ngàn năm cuối của hệ thống vương triều. Triều đình đã tuyển dụng đại đa số nhân tài quốc gia ra làm quan và bảo đảm cho họ một địa vị ưu tiên hơn các nghề khác. Cái định kiến mạnh mẽ «học để làm quan» của hệ thống giáo dục và khoa cử buộc học sinh phải thuộc lòng kinh điển Nho giáo và văn chương thi phú, buộc họ phải viết thơ văn cho hay. Điều đó khiến hầu hết (không phải là tất cả) quan lại đã xa rời thực học và họ không chịu dấn thân vào việc nghiên cứu những vấn đề khoa học kỹ thuật

2. NÔNG NGHIỆP VÀ THỰC PHẨM


Kỹ thuật cào cỏ kỹ và trồng thành luống bắt đầu xuất hiện ở Trung Quốc khoảng thế kỷ VI tcn. Cuộc cách mạng nông nghiệp ở châu Âu (vốn là nền tảng của cuộc cách mạng công nghiệp) đã xảy ra nhờ du nhập sáng kiến của Trung Quốc: kỹ thuật trồng trọt theo luống, làm cỏ nhiều đợt, gieo hạt thẳng hàng, dùng lưỡi cày bằng sắt, v.v. Trước khi châu Âu du nhập dây cương và vòng đai ở ngực và cổ ngựa từ Trung Quốc, họ chỉ biết dùng dây quấn quanh cổ ngựa. Hậu quả là thóc lúa châu Âu cổ đại tuy có sản xuất nhiều nhưng khó chở được bằng đường bộ, vì ngựa chưa có thiết bị thích hợp để kéo xe chở nặng. Họ phải vận chuyển bằng đường thuỷ.

 

Người Trung Quốc đã biết nấu chảy và đúc sắt trước phương Tây ít nhất một ngàn năm. Một nông cụ thô sơ như lưỡi cày bằng sắt chính là một ví dụ cụ thể.
 

Không có thách thức kỹ thuật nào mà người Trung Quốc phải đối phó lớn lao cho bằng cái nhu cầu tạo ra thực phẩm đủ dùng cho một dân số quá đông đúc. Đầu đời Thương việc canh nông tại nơi mà hiện nay là miền bắc Trung Quốc đã sản xuất thặng dư và nó phát khởi nền văn minh Trung Quốc rõ rệt. Hơn nữa, song song với việc trồng kê và lúa mì trên các cánh đồng khô ở miền bắc là việc trồng lúa nước ở miền trung và miền nam và việc trồng lúa nước tỏ ra hữu hiệu hơn.

Việc canh tác đòi hỏi nhiều người lao động và những nông cụ đa dạng cùng với kỹ thuật canh tác đã dẫn đến sản lượng cao. Khoảng 500 năm tcn, những miếng sắt nhọn hoặc có lưỡi bén đã được dùng phổ biến, nhờ đó việc canh tác trở nên hữu hiệu hơn, và nhờ đó dân số cũng tăng lên. Trong các nông cụ phức tạp thì có cái cày được thiết kế thành nhiều kiểu thích hợp với các loại đất khác nhau, cái xoi lỗ với nhiều ống để bỏ hạt nhanh hơn, cái quạt thóc, và vô số loại cối xay ban đầu dùng sức người về sau mới dùng sức động vật hay sức nước. Phát minh thắt đai ở ngực và ở cổ ngựa hay la để kéo xe (khoảng thế kỷ I tcn) làm cho việc vận chuyển thuận tiện hơn.

Nông dân Trung Quốc biết du nhập các giống ngũ cốc từ các nước khác. Thí dụ lúa mì du nhập từ phương Tây (có lẽ khoảng năm 1000 tcn) và sau đó trở thành cây lương thực điển hình ở miền bắc. Gần cuối năm 1000 cn, Trung Quốc du nhập loại lúa chín sớm từ nơi mà nay là Việt Nam. Điều này dẫn đến việc canh tác hai vụ hoặc thậm chí ba vụ với qui mô lớn.

Sự thử nghiệm các phương pháp canh tác xảy ra rất bình thường. Đầu đời Hán, nhiều nông dân Trung Quốc đã thay đổi cách rảy tung gieo hạt sang cách gieo hạt theo từng hàng từng luống; nhờ đó cây trồng tốt hơn, việc luân canh có thể thực hiện một cách hệ thống, và các loại cây có thể trồng xen kẽ theo luống cùng một lúc.

Động vật đóng vai trò thứ yếu trong hệ thống canh tác của Trung Quốc, và nguồn phân chuồng do đó bị hạn chế. Để làm đất đai mầu mỡ nông dân Trung Quốc thường dùng phân người, bùn ở ao ở sông, tro, đá vôi, lá cây mục, rơm rạ, v.v...

 

3. ĐÁNH SỢI VÀ DỆT

Theo lý thuyết, ở nông thôn Trung Quốc người chồng cày ruộng còn người vợ dệt vải, nhưng trong thực tế tất nhiên không bao giờ cứ một mực như thế. Người Trung Quốc cảm nhận sâu sắc rằng trách nhiệm tách bạch mà bổ sung nhau này của nam và nữ đã hình thành nền tảng của trật tự xã hội.


Chọn kén tơ (trạch kiển), hình lấy từ sách bách khoa Thiên Công Khai Vật của Tống Ứng Tinh (1587-1661). Tương truyền nguyên phi của Hoàng Đế (khoảng 2600 năm tcn) là Luy Tổ (cũng viết Luỵ Tổ, Lôi Tổ) phát minh cách nuôi tằm, dệt lụa. Kể từ đời Nam Triều Tống bắt đầu thờ phụng bà là Tiên Tàm hay Tàm Thần.

Ngành dệt của Trung Quốc chủ yếu là sản xuất lụa, nhưng ngoài ra việc sản xuất vải gai và vải bông cũng có vai trò quan trọng. Cây gai (ninh ma) là loại cây sống lâu năm. Sợi gai nhẹ, trắng, sáng bóng, bền chắc gấp mười lần sợi bông. Cây chắc khoẻ và thường cho sợi mới suốt mấy chục năm thậm chí cả trăm năm.

Việc sản xuất vải gai và lụa bắt đầu từ thời đồ đá mới. Cùng với lụa, vải gai chiếm địa vị độc tôn trong ngành dệt và không gì sánh được với nó cho đến lúc nó bị vải bông thay thế vào đời Tống và đời Nguyên. Thời xa xưa, vải gai có thể cạnh tranh với lụa vì nó hút nước, giữ ấm vào mùa đông, và mát vào mùa hè. Để tạo ra vải gai, người ta phải xe những sợi ngắn với nhau thành chỉ. Thoạt đầu công việc này hoàn toàn thủ công, tức là người ta dùng hai tay xe sợi trên bắp đùi. Tuy nhiên khoảng ít nhất là 5000 năm tcn dân Trung Quốc đã biết dùng cái suốt để tạo ra chỉ nhanh hơn. Về sau, có lẽ vào đời Thương, họ đã biết dùng guồng xe sợi. Dụng cụ này được phát triển thành guồng xe sợi có bàn đạp vào đời Hán và guồng xe sợi dùng sức nước vào đời Tống. Cũng quan trọng như cái guồng xe sợi là sự gia tăng số lượng suốt. Vào đời Nguyên, một guồng xe sợi có 32 suốt có thể tạo ra 50 kg sợi trong một ngày.

Bông không phải là loại cây bản địa. Nó được Trung Quốc du nhập từ Ấn Độ khoảng năm 200 tcn hoặc xưa hơn nữa. Mặc dù vải bông mềm hơn vải gai và có thể sánh với lụa về bề ngoài lẫn độ bền, nhưng nó chỉ được dùng tại Trung Quốc khoảng 1000 năm nay. Một phần là vì các giống bông nhập vào Trung Quốc ban đầu không thích hợp hầu hết môi trường Trung Quốc. Chỉ đến khi giống cây được cải thiện dần dần và các dụng cụ máy móc thích hợp (như dụng cụ tách hạt bông) xuất hiện, thì người Trung Quốc mới có thể sản xuất đại trà vải bông để thay cho vải gai vải bố. Vào thời gian này (tức khoảng năm 1000 cn) vải bông được dùng rất mạnh, chủ yếu là do các hộ nông dân có thể sắm được các công cụ sản xuất đơn giản.

4. CỦA BÁU TỪ LÒNG ĐẤT

Nhờ một lãnh thổ hết sức rộng lớn mà Trung Quốc mới hưởng được một nguồn tài nguyên thiên nhiên dồi dào với các mỏ kim loại thông dụng như vàng, bạc, đồng, thiếc, sắt, chì, thuỷ ngân, và kẽm. Đất sét kể cả kaolin (đất sét làm đồ sứ, gọi là cao lĩnh thổ 高 岭 土 hay từ thổ 瓷 土) sẵn có và dễ tìm đã giúp phát triển ngành sản xuất đồ sứ qui mô với giá trị thẩm mỹ cao. Các mỏ than dồi dào của Trung Quốc đã giải quyết được nhu cầu chất đốt để sử dụng nói chung cũng như nhu cầu chất đốt dùng trong ngành sản xuất sắt.


Làm gạch Khai thác muối ở Tứ Xuyên

Làm ngói

Qui mô của ngành khai mỏ và các hoạt động liên quan của Trung Quốc bấy lâu nay hiếm khi được đánh giá đúng đắn. Thậm chí đầu đời Hán (hoặc có thể trễ hơn một chút) ngoài những sản phẩm kể trên Trung Quốc còn khai thác và chế biến trên 50 loại khoáng sản mà quan trọng nhất trong số đó là ngọc, các loại bảo thạch 宝 石 (đá quý) và bán bảo thạch 半 宝 石 (đá quý hạng trung bình) khác, thạch tín (arsenic, Trung Quốc gọi là thân 砷 hay tỳ 砒), lưu huỳnh (sulfur), đá mài, phèn, potassium nitrate (dùng làm phân bón hay dùng để chế tạo thuốc súng). Suốt bao thế kỷ những nhà địa chất của Trung Quốc đã tích lũy vốn tri thức rất lớn giúp họ phát hiện các mỏ quan trọng của các khoáng sản hữu ích mà họ có thể khai thác ít tốn kém theo kỹ thuật cổ truyền.

Tuy nhiên chính việc chế biến các khoáng sản nhất là việc luyện kim đã cho thấy sự khéo léo thông minh sáng tạo của người Trung Quốc. Việc sản xuất thanh đồng 青 铜 (tức đồng thiếc: bronze) là một thí dụ. vào đời Thương và đầu đời Chu người Trung Quốc đã biến pha đồng với thiếc theo các tỉ lệ khác nhau để chế tạo vô số các loại thanh đồng, tuỳ theo mục đích sử dụng.

Hầu hết các nguồn kim loại dưới lòng đất đều ở dạng quặng và người ta cần xử lý chúng bằng nhiệt độ cao để lấy được kim loại. Kinh nghiệm lâu đời với ngành sản xuất đồ gốm giúp người Trung Quốc biết cách khống chế nhiệt độ cao trong lò luyện kim. Vào thế kỷ VII và VI tcn, người Trung Quốc đã biết lấy sắt ra khỏi quặng sắt, cả ở dạng sắt rèn (sắt nung được nện bằng búa để văng xỉ ra) lẫn sắt đúc (sắt nấu chảy và đổ khuôn để tạo dụng cụ và vũ khí, v.v.). Người Trung Quốc đã biết nấu chảy và đúc sắt trước phương Tây ít nhất một ngàn năm.

Việc đúc sắt trong khuôn (với bằng chứng là các khuôn đúc bền chắc mà ngành khảo cổ đã phát hiện) cho thấy việc sản xuất đại trà các sản phẩm bằng sắt đúc cũng xuất hiện từ xa xưa và điều này đã ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển kinh tế của Trung Quốc.

 

5. GIAO THÔNG VẬN TẢI

Đại thạch kiều (cầu đá lớn) bắc qua sông Giao ở Hoa Bắc. Xây năm 610 CN, đã trùng tu, hiện còn sử dụng.

Cơ sở hạ tầng giao thông vận tải rất cần thiết để duy trì sự thống nhất của Trung Quốc. Trong số các thành tựu kỹ thuật vĩ đại nhất của đời Tần Thuỷ Hoàng Đế (cai trị 221-210 tcn) là mạng lưới giao thông đường bộ dài 7 ngàn km, từ kinh đô Hàm Dương chạy dài đến những nơi xa xôi của vương quốc. Các đời vua về sau đã noi theo gương đó và đến cuối thế kỷ II cn thì Trung Quốc đã có khoảng 34 ngàn km đường bộ.

Tuy nhiên, tại nhiều nơi của Trung Quốc hệ thống thủy đạo quan trọng hơn hệ thống đường bộ một phần là vì đường bộ chất lượng kém. Ngoài ra, việc vận chuyển trên sông nước nhanh hơn và rẻ hơn. Việc vận chuyển này càng thêm thuận lợi nhờ hệ thống kênh đào do triều đình xây dựng trải mấy thế kỷ. Đời Tần Thủy Hoàng, vua sai đào một con kênh nối từ vùng giữa con sông Dương Tử đến sông Tây Giang ở Quảng Châu. Con kênh đầu tiên này nối liền hai hệ thống sông và được sử dụng liên tục hơn 2200 năm qua.

Một địa điểm Đại Vận Hà đi qua.

Đầu thế kỷ VII cn, Đại Vận Hà được xây dựng và là con kênh đào huyết mạch về kinh tế nối liền vựa ngũ cốc miền bắc với vùng sản xuất dư thừa ở miền đông-nam của Trung Quốc. Với sự phụ trợ của hệ thống cổng chắn phát minh vào thế kỷ X, con kênh này thực sự đã kết nối các con sông thuộc năm hệ thống sông lớn với chiều dài hai ngàn km, hình thành một mạng lưới thuỷ đạo lớn nhất thế giới bấy giờ.

Trên sông ngòi và kênh đào người ta thường dùng các kỹ thuật như kéo tàu và chèo ở đuôi tàu. Tàu bè được thiết kế đa dạng. Những xà lan chạy trên Đại Vận Hà gần giống như các tàu bè đi biển dài hạn.

Cầu được bắc ở các nút giao thông của đường bộ và sông. Người ta cũng dùng phà để băng ngang qua sông ở nơi không có cầu. Hầu hết cầu thuộc dạng bắc đà và bằng gỗ hay đá. Loại cầu vòng cung cũng thông dụng. Cầu căng dây sắt đầu tiên trên thế giới là phát minh của Trung Quốc khoảng đời Hán.

6. KỸ THUẬT TÁC CHIẾN

Mặc dù truyền thống văn hoá Trung Quốc xem thường những gì liên quan chiến tranh, nhưng lịch sử vương quốc này đầy rẫy những cuộc nội chiến lẫn các trận chiến với nước khác. Do đó không có gì đáng ngạc nhiên khi Trung Quốc đã biết chế tạo nhiều vũ khí tinh vi trước cả phương Tây rất lâu.

 

Bày binh bố trận                                     Máy bắn đá
 

Nỏ	Nỏ máy

Thang mây (vân thê) dùng để hãm thành

Ắt hẳn sức mạnh quân sự là động lực lập nên triều đại Thương hùng cường. Ngoài cung nỏ và các mũi tên với đầu bằng đồng thiếc, các chiến binh đời Thương còn trang bị nhiều thứ vũ khí như đoản kiếm, kích, búa, và cây thương đầu bằng đồng thiếc.

Từ khoảng năm 500 tcn, chiến tranh tại Trung Quốc đã có tiến bộ thậm chí còn hơn cả khi thuốc súng được phát minh khoảng 1500 năm sau đó. Để chống lại mối de dọa của các giống rợ du mục ở phía bắc và phía tây, người Trung Quốc đã vay mượn chính kỹ thuật chiến đấu của rợ du mục và sử dụng kỵ binh. Tuy nhiên ngay cả khi bàn đạp kèm theo yên cương được phát minh vài thế kỷ sau đó thì quân đội Trung Quốc vẫn chưa bao giờ trông cậy hoàn toàn vào kỵ binh. Họ thường trông cậy vào kỹ năng hậu cần và tổ chức để bày binh bố trận sao cho quân số đông hơn quân địch. Hơn nữa, việc khai thác và sản xuất sắt gia tăng nhanh chóng từ thời Chiến Quốc giúp họ sản xuất vũ khí ở qui mô lớn chưa từng có để trang bị cho quân đội.

Ngoài việc sản xuất vũ khí, Trung Quốc còn thêm thuận lợi với hai loại vũ khí hạng nặng ở thời Chiến Quốc: nỏ và máy bắn đá. Các thợ thủ công Trung Quốc có thể chế tạo các máy có bộ phận lảy cò phức tạp, nhờ đó chúng tăng cường sự chính xác của nỏ. Vào thế kỷ III tcn, quân đội Trung Quốc đã biết bày binh bố trận với các nỏ cơ động nặng 270 kg, có thể bắn những mũi tên dài 2,25 mét. Dưới đời Đường, tương truyền những cái nỏ như vậy có thể bắn tới một tầm xa 900 mét. Đỉnh cao của phát minh về nỏ là thế kỷ XI và XII, nỏ được thiết kế để bắn được nhiều tên liên tục. Nỏ là vũ khí chủ lực của quân đội Trung Quốc cho đến thế kỷ XIX


Xe lửa hoả công                                           Cổng thành



Một kỹ thuật tác chiến cũng được dùng nhiều là hãm thành (bao vây và công phá thành trì). Quân tấn công dùng toàn bộ vũ khí, gồm máy bắn đá, bom lửa, bom khói, thân cây to có bịt sắt ở đầu để tông cửa thành, thang gấp (gọi là vân thê 雲 梯: thang mây) để leo lên thành. Quân trong thành cố thủ và tự vệ bằng những vũ khí tương tự nhất là dùng các tấm chắn chống hỏa lực của địch và dùng vũ khí thích hợp đế chống quân địch đang leo lên thành.

Chính việc sử dụng thuốc súng (hoả dược) – một phát minh tình cờ trong quá trình luyện ngoại đan của các đạo sĩ cuối đời Đường – mới thể hiện óc thông minh sáng tạo đa mưu túc trí của người Trung Quốc. Tuy nhiên khoảng sau năm 1400 cn, sự phát triển của súng trường và đại bác bị chựng lại, một phần là vì suốt mấy thế kỷ sau đó Trung Quốc không bị nạn ngoại xâm đe dọa. Nhưng tình hình này đã thay đổi vào thế kỷ XIX khi các cường quốc phương Tây xâm lược Trung Quốc.
 

Súng đồng (đời Nguyên)                    Tàu chiến

 

7. MÁY MÓC VÀ NĂNG LƯỢNG

Sự thông minh sáng tạo kỹ thuật của người Trung Quốc đã thể hiện suốt chiều dài lịch sử của dân tộc này. Những tiến bộ kỹ thuật trong việc chế tạo máy móc và việc ứng dụng chúng thì rất nhiều, nhất là vào thời Chiến Quốc và đời Hán, rồi đến đời Tống và đời Nguyên. Nhưng động lực thông minh sáng tạo này lại suy yếu vào đời Thanh.

Nhiều thứ máy móc đã sớm xuất hiện vào đời Hán. Một trong những phát minh cơ bản nhất là cái tay quay (gọi là khúc bính 曲 柄 vì hình dạng giống chữ L). Nó trở thành cái công cụ quý báu vì chuyển đổi dễ dàng sự truyền động theo đường tròn và có thể quay tới hay quay lui. Khởi đầu nó là một khúc cây được ghim thẳng góc vào một chỗ trên vành của một bánh xe (giống như tay quay của một cái cối xay), sau đó nó mới phát triển thành hình chữ L. Những khai quật trong các ngôi mộ đời Hán đã cho thấy chứng cứ sớm nhất rằng phát minh tay quay hình chữ L (có gắn thêm cánh quạt) đã được dùng quạt thóc trấu (giống như các máy quạt thóc trấu mà hiện nay nhà nông vẫn còn dùng). Rồi sau đó cái tay quay còn được dùng trong các máy móc và dụng cụ khác, thí dụ máy xay xát, trục quay (để trục đồ vật lên cao, như lấy nước ở giếng hay đưa than ở hầm mỏ lên mặt đất), hoặc các dụng cụ trong ngành dệt như guồng quay tơ chẳng hạn.

Có hai công cụ quan trọng điều khiển luồng không khí được phát minh vào đời Hán. Phát minh thứ nhất là máy quạt thóc trấu và phát minh thứ hai là cái ống thụt gió. Ống thụt gió giống như cái cái bơm không khí, tạo ra luồng gió liên tục, rất hữu ích cho các lò luyện kim để tạo nhiệt độ cao; phát minh này có trước khi các máy móc hiện đại xuất hiện.

Trong khi đời Hán nổi bật về nhiều thứ máy móc xuất hiện thì đời Tống và đời Nguyên nổi bật về sự ứng dụng rộng rãi của kỹ thuật tuy rằng trong hai đời này cũng không thiếu những phát minh quan trọng. Đáng chú ý nhất trong hai triều đại này là sự ứng dụng của thủy lực (sức nước) trong quy trình sản xuất. Mặc dù bánh xe nước (thủy luân 水 輪) đã được sử dụng trước Công Nguyên để tưới nước vào ruộng, nhưng nó cũng có tác dụng hữu hiệu như là một thứ dụng cụ sản xuất. Dường như người Trung Quốc đã biết sử dụng thủy lực trước cả lực của động vật trong lao động sản xuất.


Một bánh xe nước (thuỷ luân) ở Quảng Tây dùng dẫn nước vào ruộng.

Bánh xe nước quay và đẩy piston của một ống thụt để sinh luồng không khí mạnh thổi vào lò luyện kim. Ảnh lấy từ Nông Thư 農 書 (1313) của Vương Trinh 王 貞.

Hai ứng dụng chủ yếu của bánh xe nước sớm nhất (có lẽ đầu đời Hán) là dùng thủy lực để quay cối xay và đẩy ống thụt gió trong ngành luyện kim. Trong cả hai trường hợp này, lực tác động theo chiều ngang có hiệu quả cao. Ứng dụng quan trọng thứ ba của của bánh xe nước cũng vào đời Hán là búa máy (chử chuỳ 杵 槌) để giã gạo hay nện các quặng sắt. Một bánh xe nước quay và truyền lực bằng một thanh chuyền đến một hay nhiều búa gỗ gắn trên một cái giá. Thanh chuyền đẩy các búa gỗ chuyển động lên theo chiều thẳng đứng và khi thanh chuyền rút lại thì búa rơi xuống thì nó tạo ra một lực nện xuống. Mặc dù bánh xe nước đặt thẳng đứng là vị trí dễ chấp nhận theo lý thuyết, nhưng cho đến giờ người ta chưa có bằng chứng chắc chắn nào về vị trí thẳng đứng này, mà trái lại các búa máy thường được thiết kế với bánh xe nước nằm ngang.

Sau đời Hán, bản thân bánh xe nước cũng chưa có cải tiến quan trọng gì ngoài việc bánh xe được thiết kế to hơn và phức tạp hơn. Trong tác phẩm Nông Thư 農 書 (sách nghiên cứu nghề nông) biên soạn năm 1313, tác giả Vương Trinh 王 貞 đã thuyết minh ứng dụng của bánh xe nước trong ngành dệt và ngành luyện kim. Bánh xe nước quay và đẩy piston của một ống thụt để sinh luồng không khí mạnh thổi vào lò luyện kim.

Qua sự mô tả của Vương Trinh người ta dễ hình dung các thứ máy dùng thủy lực thì cồng kềnh, nặng nề, và không hiệu quả lắm. Mặc dù thủy lực sinh ra trung bình chừng 5 mã lực (tương đương 3700 watt), nhưng bánh xe nước vẫn cung cấp năng lượng nhiều hơn những nguồn lực khác. Kể từ đời Tống người ta thường dùng năng lượng này trong các hoạt động sản xuất lớn. Thí dụ một bánh xe nước có thể cung cấp lực để quay ít nhất 6 cối xay lớn, hoặc thậm chí để quay một bộ cối xay và búa máy.

Khó mà trả lời tại sao sự thông minh sáng tạo kỹ thuật của người Trung Quốc bị suy giảm vào hai đời Minh và Thanh. Có người cho rằng sự cơ giới hoá có tính khả thi về kinh tế thì đã được khai thác rồi, chỉ có một sự đột phá về nguồn năng lượng (đại loại như sự khám phá lực do hơi nước) thì mới có thể tạo ra một làn sóng mới mẻ trong cơ giới hoá. Có người lại cho rằng áp lực của một dân số gia tăng nhanh làm tăng giá nguyên vật liệu (như gỗ và kim loại) cần thiết để chế tạo máy, nhưng đồng thời khiến giá lao động chân tay lại rẻ hơn. Cũng đáng chú ý ở hai đời Minh và Thanh là hệ thống phân phối hết sức hữu hiệu đã có thể thu hút nguồn lao động dồi dào nhưng chưa được sử dụng đúng mức ở nông thôn. Điều này giúp ngăn chận hiện tượng đình trệ sản xuất mỗi khi nhu cầu lao động gia tăng, vì thế mà óc thông minh sáng tạo không được kích thích. Có người thì giải thích rằng một sự thay đổi về các giá trị trong giới trí thức ở thời kỳ này đã làm nản chí sáng tạo kỹ thuật của những người có khả năng cống hiến vào sự tiến bộ kỹ thuật.

Kỹ thuật của Trung Quốc đã tương đối đình trệ suốt thời kỳ mà ở Âu Châu đang xuất hiện các kỹ thuật mới. Điều này khiến Trung Quốc hết sức bất lợi vào thế kỷ XIX tức là khi Trung Quốc phải tự vệ chống lại chủ nghĩa đế quốc của phương Tây, một chủ nghĩa dựa trên sự hùng cường về kinh tế và quân sự.

 

8. GIẤY, IN ẤN, XUẤT BẢN

Trong lịch sử kỹ thuật, những phát minh thậm chí có ảnh hưởng mãnh liệt nhất cũng thường nổi lên từ từ. In ấn là một thí dụ như thế. Khi được thử nghiệm lần đầu (có lẽ khoảng đầu thế kỷ VII cn) in ấn chưa tạo ra biến chuyển đáng kể trong lĩnh vực kỹ thuật và chưa được xem là phát minh hoàn toàn mới. Tuy nhiên sau khi được cải thiện thêm, in ấn đã tạo ra ảnh hưởng lớn lao đối với xã hội ở cả Trung Quốc lẫn các nước khác và nó trở thành phát minh đáng được xem là một sự kiện trọng đại của lịch sử nhân loại.


Thiên Công Khai Vật của Tống Ứng Tinh (1587-1661) – Sách bách khoa toàn thư về kỹ thuật (có kèm ảnh minh họa)
 

Kinh Kim Cương – quyển sách in xưa nhất thế giới (in năm 868 cn), được phát hiện tại Đôn Hoàng năm 1907. Ấn tống (in và biếu) kinh sách gọi là pháp thí, hình thức bố thí này có công đức cao hơn hình thức tài thí (bố thí bằng vật chất, tiền bạc). Tài thí chỉ giúp về thể xác, còn pháp thí thì giúp về tâm linh đạo đức, mở đường đến giải thoát. Việc in mộc bản kinh sách hàng loạt để biếu tặng là một truyền thống của Phật giáo, cũng là một trong các nguyên nhân giúp nghề in phát đạt.

Người Trung Quốc đã trải nghiệm những hệ thống ghi chép trên các bề mặt của đồ gốm, xương thú và mai rùa (giáp cốt), và trên lụa. Giấy được tạo ra khoảng đầu đời Hán, tương truyền do một hoạn quan tên là Thái Luân 蔡 倫. Những giẻ rách cũ được ngâm trong nước cho thành xơ, rồi người ta nhào những xơ này và đổ vào khuôn. Khi nước được xả đi, lớp xơ được giữ lại và dính vào nhau. (Cần nhớ rằng, tương truyền tướng Mông Điềm 蒙 恬 của Tần Thuỷ Hoàng phát minh bút lông; đời Hán có hoạn quan Thái Luân 蔡 倫 phát minh giấy và hoạn quan Hình Di 邢 夷 phát minh ra mực.)



Sinh hoạt trong một xưởng in thời xưa

Khi kỹ thuật cơ bản để làm giấy đã có rồi, người Trung Quốc bèn thử nghiệm các vật liệu khác để làm giấy như vỏ cây dâu, mây, tre, rơm, rạ, nghĩa là tất cả những thứ có thể cho ra xơ. Và giấy trở thành phương tiện phổ biến nhất để viết chữ lên đó. Việc sản xuất giấy dẫn đến kỹ thuật tạo những thác bản, tức là người ta quét mực đen lên bề mặt một văn bia hay một bề mặt cứng (như của chung, đỉnh, vạc, giáp cốt) có khắc chữ rồi đặt tờ giấy trắng lên trên đó và chà vuốt. Kết quả hiện trên mặt giấy là nét chữ hoặc hoa văn trắng trên nền mực đen. Cuối thế kỷ II cn, bảy tác phẩm khắc trên một số phiến đá gồm hai ngàn chữ Hán (gọi là thạch kinh) phản ánh tư tưởng Nho gia đã được sưu tập bằng kỹ thuật thác bản.

Kỹ thuật thác bản khó khăn và chậm chạp, và chỉ áp dụng với các đồ vật có khắc chữ sẵn trên bề mặt. Để tạo ra văn bản mới thì người ta nghĩ đến việc rập giấy trên các bản khắc gỗ. Sự mật thiết của việc khắc ấn triện và văn tự đã dẫn đến kỹ thuật in mộc bản. Người ta khắc ngược chữ Hán trên mặt gỗ phẳng rồi áp dụng kỹ thuật thác bản để tạo ra những trang văn bản với các chữ đen trên nền giấy trắng.

Kỹ thuật in mộc bản phát triển mạnh tại Trung Quốc vào thế kỷ X cn và trở thành kỹ thuật in độc tôn vào thế kỷ XII. Nó là một thao tác cực kỳ đơn giản: giấy mỏng nhẹ xốp của Trung Quốc hút mực nhanh mà không cần một lực ấn mạnh. Văn bản được viết ngược vào bản gỗ và các nghệ nhân (không nhất thiết phải biết chữ) khắc nổi lên đó, rồi in ra thành sách. Điều này hết sức thuận lợi trong một xã hội mà hệ thống văn tự rất phức tạp và cơ hội học hành bị hạn chế và với hoàn cảnh như vậy nghệ nhân nào biết chữ là một điều rất quý. Các giáo sĩ dòng Tên tại Bắc Kinh thế kỷ XVI đã nhận xét rằng một nghệ nhân khắc gỗ lành nghề có thể khắc xong một trang sách trong cùng một thời gian như các thợ xếp chữ tại Âu Châu thao tác.

Kỹ thuật in mộc bản cũng tiết kiệm công lao động, một nghệ nhân lành nghề có thể in mỗi ngày trên 1500 trang sách. Giá tiền sách giảm đi 90% vào giữa thế kỷ IX và XI, và các nhà xuất bản Trung Quốc chỉ kiếm được lợi nhuận ít ỏi với số lượng in khoảng vài trăm bản. Nhiều doanh nghiệp tư nhân sẵn lòng in bất cứ tài liệu gì cho dù tiền lời thậm chí rất khiêm tốn.

Nếu châu Âu không du nhập giấy và nghề in từ Trung Quốc thì châu Âu có lẽ còn theo truyền thống chép tay sách dài dài, bởi vì Johann Gutenberg (1400-1468) không phải là người đầu tiên phát minh ra cách in hoạt tự (in bằng các con chữ rời). Kỹ thuật in hoạt bản đã khởi nguồn từ Trung Quốc rồi lan sang các nước khác. Quả thật, in ấn đã tạo ra ảnh hưởng lớn lao đối với văn minh thế giới, đáng được xem là một sự kiện trọng đại của lịch sử nhân loại.●


Lê Anh Minh
 

TƯ LIỆU THAM KHẢO CHÍNH

1. E.L. Shaughnessy, China, Oxford, 2000.

2. Wolfram Eberhard, A History of China, University of California Press, 1977.

3. Jacques Gernet, A History of Chinese Civilisation, Cambridge University Press, 1987. (Bản dịch tiếng Anh của J.R. Foster).

4. Một số trang Web của Trung Quốc về đề tài này. Các hình ảnh vay mượn từ các trang web này.

http://vietsciences.free.fr  và http://vietsciences.org Lê Anh Minh