Sau 500 năm, MIT mới chứng minh được thiết kế cầu của Leonardo Da Vinci là cực kỳ hợp lý và thông minh

Năm 1502 Sau Công nguyên, Sultan Bayezid Đệ nhị đưa ra một yêu cầu, một “bản hợp đồng” mở: ông cần một cây cầu khổng lồ đặt ở khu vực Golden Horn, nối liền Istanbul và hàng xóm Galata. Leonardo da Vinci, lúc ấy đã là một nghệ sĩ và một nhà phát minh có tiếng, đứng ra đương đầu với thử thách với một hòm đồ thiếu thốn mọi thứ chúng ta coi là cần thiết để xây cầu: cọc thép, nhựa đường, ván gỗ hay thậm chí một thứ vữa gì đó để gắn những khối kiến trúc lớn lại.

Thế nhưng ta quên mất một thứ “vữa” khác có thể gắn liền những ý tưởng không tưởng với thực tế, đó là bộ não con người. Hơn nữa, bộ não trong câu chuyện này còn thuộc về học giả đại tài Leonardo da Vinci, một con người xuất chúng trong hội họa, điêu khắc, kiến trúc, khoa học, âm nhạc, toán học, văn học, giải phẫu, địa lý, thiên văn học, thực vật học và cổ sinh vật học.

da Vinci đã trình lên vị Sultan một bản phác thảo cầu rất mới lạ, kèm theo đó là phần mô tả thiết kế và cấu trúc cây cầu. Đáng buồn là vị Sultan không vừa lòng với thiết kế của da Vinci. Phải tới 500 năm sau, ta mới có thể tự tay thử nghiệm xem liệu cầu của da Vinci có thực sự khả thi.

Chúng ta đã không còn quá ngạc nhiên khi biết một trong những bộ óc vĩ đại nhất lịch sử nhân loại đã lại đúng. 

Để tiến hành nghiên cứu chi tiết khối kiến trúc này, cô sinh viên Karly Bast, mới tốt nghiệp Viện Nghiên cứu Massachusetts đã cộng tác cùng giáo sư ngành kiến trúc là John Ochsendorf, cùng với sự giúp đỡ của cô sinh viên Michelle Xie. Họ phân tích những tài liệu còn sót lại, nghiên cứu địa thế khu vực, để rồi in 3D ra cây cầu trong thiết kế để xem liệu nó có thực sự đứng vững.

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trong hội nghị quốc tế về kiến trúc diễn ra tại Barcelona. Giữa tháng Mười một, cây cầu của da Vinci sẽ là xuất hiện trong một bài diễn thuyết tại phòng thí nghiệm Draper thuộc MIT.

Cây cầu có gì đặc biệt?

Ở thời của da Vinci, đa số cầu đá đều có các vòm đá để tạo thành đường cong của cầu nối liền hai bờ nước. Cây cầu của da Vinci khác biệt với mọi cây cầu thời ấy, khi nó cao vống lên, đủ để một con thuyền buồm có thể đi bên dưới cầu. Theo phác thảo của da Vinci, cây cầu sẽ dài 280 mét (ông dùng một đơn vị đo khác, quy ra sẽ được 280 mét); nếu dự án này được phê duyệt, thiết kế của da Vinci sẽ tạo nên cây cầu dài nhất, gấp khoảng 10 lần cầu của thời điểm bấy giờ.

Thiết kế cầu còn bao gồm một cách thức ổn định khác thường, để bảo vệ cầu khỏi những vận động tạo ra lực có nhiều phương chuyển động bất ổn, ví dụ như ngựa khi nó không chạy theo một đường thẳng: da Vinci cho sử dụng hai chân cầu dạng rộng ra làm chỗ tiếp giáp với bờ.

Trong bức thư gửi Sultan, da Vinci không nói rõ vật liệu mình sẽ sử dụng là gì, nhưng xét tới vật liệu có thể dùng ở thời đó, ông chỉ có thể dùng đá bởi lẽ gỗ và gạch sẽ không thể vươn xa tới vậy. Nếu xây cầu giống cách người La Mã cổ đại, cây cầu sẽ dựa vào chính lực hấp dẫn của Trái Đất để đứng vững, chẳng cần tới một thứ vữa nào. 

Chất kết dính duy nhất có lẽ là trí tuệ siêu phàm của Leonardo da Vinci.

Để chứng minh cây cầu thực sự đứng vững, nhóm nghiên cứu giảm tỉ lệ thực tế của cây cầu xuống, từ vài ngàn khối đá xuống 126 khối, với tỉ lệ 1/500, mô hình cầu sẽ chỉ dài 81 cm. Từng khối “đá” được in 3D, mỗi khối phải in mất 6 tiếng mới xong.

“Rất tốn thời gian, nhưng in 3D cho phép chúng tôi tái tạo cấu trúc hình học phức tạp này”, cô Bast nói.

Đây không phải lần đầu người ta dự định biến thiết kế của da Vinci thành cầu thực, nhưng đa số các kiến trúc này đều sử dụng những vật liệu của thời hiện đại, nên không thể thử nghiệm được tính khả thi của bản vẽ xưa kia. “Những phiến đá của cây cầu gắn chặt lại với nhau chỉ bằng lực ép”, cô Bast nói.

Họ dựng cầu mô hình cũng bằng phương pháp xây cầu đá xưa kia, sử dụng một giàn giáo để đỡ những phiến “đá” lớn, sau đó đặt viên đá đỉnh vòm - keystone, viên đá nằm ở điểm cao nhất của cả cái vòm đá - rồi gỡ toàn bộ giàn giáo. Mô hình cây cầu của da Vinci đã đứng vững, thêm một minh chứng nữa cho đầu óc thiên tài của da Vinci.

“Đây chính là sức mạnh của hình học. Một ý tưởng rất hay và được tính toán tỉ mỉ”, nhóm nghiên cứu nhận định. Dựa trên tính khả thi của cây cầu, có thể thấy Leonardo da Vinci đã nghiên cứu kỹ vấn đề này, để đưa ra một giải pháp xây cầu tiên tiến ở thời điểm bấy giờ. 

Ta không ứng dụng được thiết kế này ở thời điểm hiện tại, vì giờ đã có những cách xây cầu tiên tiến hơn, sử dụng những vật liệu nhẹ nhàng hơn là đá. Thế nhưng mô hình cầu mà nhóm nghiên cứu tới từ MIT dựng lên cho thấy khả năng của kiến trúc sư thời kỳ Phục hưng có thể đạt đỉnh cao nào, cho dù họ thiếu thốn nhiều về vật liệu xây dựng lẫn hiểu biết sâu xa về vật lý, hình học.