Kỹ thuật nano thời cổ đại: Đao Damascus vô song chém đứt tấm màn che trên không
Vào năm 1192 sau Công nguyên, khi cuộc Thập tự chinh thứ ba ở Châu Âu thời Trung cổ sắp kết thúc, không bên nào chinh phục được bên nào, Cơ Đốc giáo và Hồi giáo cuối cùng đã quyết định bắt tay nhau giảng hòa. Nhà đàm phán được quân thập tự chinh phái đến là vị Vua dũng cảm Richard I của Anh quốc, ông được mệnh danh là “Richard the Lionheart.” Còn người đàm phán bên đối phương là nhà lãnh đạo huyền thoại của giới Hồi giáo, Quốc vương Ai Cập Saladin, kẻ thù truyền kiếp của Vua Richard.
Anh hùng gặp nhau, cùng chung chí hướng. Tất nhiên cũng không thể thiếu những màn so tài biểu diễn sức mạnh.
Vua Richard biểu diễn trước, chỉ thấy ông thản nhiên lấy một cây trượng của người thị vệ bên cạnh, đó là một thanh sắt dày khoảng 4cm. Ông đặt nó lên một khúc gỗ rồi vung thanh kiếm lớn trong tay mình, thanh kiếm vừa vung xuống, cây trượng liền gãy làm đôi.
Quốc vương Saladin hết lời khen ngợi. Sau đó, ông mang một chiếc gối lụa nhồi lông vũ và đặt nó thẳng đứng trên mặt đất. “Người anh em, vũ khí của ngài có thể cắt được chiếc gối này không?” ông hỏi.
“Không, chắc chắn là không.” Vua Richard trả lời, “Trên thế giới không có thanh kiếm nào có thể, ngay cả khi đó là thanh kiếm của Vua Arthur.”
“Vậy xin hãy chú ý.” Quốc vương Saladin vừa nói vừa xắn tay áo choàng lên. Chỉ thấy ông đưa tay rút thanh loan đao (kiếm lưỡi cong) của mình ra, lia thanh kiếm qua cái gối rất nhanh, dường như không phải vận chút sức nào mà cái gối vẫn bị tách làm đôi, như thể là nó tự đứt vậy.
“Đây là trò ma thuật gì vậy?” Vua Richard nói.
Quốc vương Saladin dường như hiểu được sự bối rối của vua Richard, bèn cởi tấm mạng che mặt, vắt nó lên trên lưỡi của thanh loan đao rồi từ từ giương lên, sau đó ông bất ngờ rút đao, tấm mạng lập tức tách làm đôi và từ từ rơi xuống đất. Các kỵ sĩ Âu Châu xung quanh đều sửng sốt không nói lên lời.
Đao Damascus và cuộc so tài “cắt tấm màn che trên không”
Câu chuyện về cuộc so tài “cắt tấm màn che trên không” này đã được ghi lại trong cuốn sách “The Talisman” của tiểu thuyết gia Walter Scott. Walter Scott là một tiểu thuyết gia lịch sử nổi tiếng người Scotland vào cuối thế kỷ 18. Sở trường của ông là viết tiểu thuyết dựa trên lịch sử có thật, giống như “Tam Quốc Diễn Nghĩa” và “Thủy Hử truyện” phiên bản Âu Châu v.v.
Vì là tiểu thuyết, không biết trong đó có những chi tiết được cường điệu hóa hay không, nhưng tương truyền khi các võ sĩ dùng loại loan đao này kiểm tra trình độ kiếm thuật của mình thì phải trải qua thử thách “chém đứt tấm màn che trên không.” Vì vậy, mô tả của Scott không phải là không có căn cứ. Cuộc đàm phán hòa bình này cũng xác thực có tồn tại trong lịch sử, hiệp định đình chiến được ký kết cuối cùng chính là “Hiệp định Jaffa” nổi tiếng.
Hai vị Vua vĩ đại này thực sự rất bội phục nhau. Sau khi ký hiệp ước, hai bên đã tặng nhau nhiều lễ vật để bày tỏ sự kính trọng. Không biết rằng trong lễ vật mà Quốc vương Saladin gửi sang có loại loan đao sắc bén như vậy hay không, nhưng kể từ đó loại đao này đã được giới quý tộc Âu Châu săn lùng. Vì xuất xứ từ Damascus, thủ đô của Syria, nên người ta gọi con loại đao này là đao Damascus.
Đao Damascus thực ra có rất nhiều loại, loại đao này được nhiều người biết đến vì trên chiến trường nó có thể chém vàng chặt ngọc, bất khả chiến bại, điều này đã trở thành hình ảnh biểu tượng cho đao Damascus. Đặc điểm chung của những thanh đao này là chúng không chỉ sắc bén đến mức đáng kinh ngạc, mà còn rất linh hoạt. Lưỡi đao không dễ bị hư hại, dù thời gian dài bao lâu thì nó vẫn như mới. Đồng thời, nó cũng rất dễ nhận biết vì trên thân đao có một hoa văn đặc biệt được hình thành trong quá trình rèn, được gọi là “hoa văn Muhammad.”
Điều kiện để tạo ra một thanh đao vô song
Đến nay, đao Damascus thậm chí còn được tôn sùng là đứng đầu trong ba đại danh nổi tiếng thế giới, vượt qua thanh kiếm Kris của Malaysia và thanh kiếm samurai Nhật Bản. Vậy thì tại sao nó lại sở hữu tính năng mà các loại binh khí khác không thể sánh bằng?
Để tạo ra một thanh đao vô song cần có hai điều kiện, thiếu một cái cũng không được, đó là thép tốt và một thợ rèn kiếm có kỹ nghệ cao siêu.
Thép được sử dụng để chế tạo đao Damascus là thép Wootz của Ấn Độ, hơn nữa chỉ có thể sử dụng thép Wootz của Ấn Độ. Tại sao lại như vậy? Hàng trăm năm nay đã có nhiều ý kiến khác nhau, nhưng người ta thường cho rằng phương pháp luyện thép bằng nồi nấu kim loại đặc biệt của thép Wootz, tức là luyện ở nhiệt độ thấp 1,000°C, có lẽ là lý do lớn nhất khiến nó được chọn là nguyên liệu luyện đao số một thế giới. Nhiệt độ thấp được đề cập ở đây là so sánh với các lò luyện thép khác, bởi vì nhiệt độ của các lò luyện thép nói chung sẽ trên 1,600°C.
Kỹ năng rèn cũng rất đặc biệt. Khi rèn cũng phải ở nhiệt độ thấp, ở Trung Quốc gọi là “rèn nguội.” Trong quá trình rèn, nhiệt độ chỉ có thể khống chế ở khoảng 300 độ, không thể quá cao cũng không thể quá thấp, thợ rèn kiếm cần căn cứ vào thay đổi rất nhỏ về màu sắc của ngọn lửa để phán đoán nhiệt độ của phôi thép, chọn đúng thời điểm để rèn. Nhiệt độ cao hơn một chút, thành phẩm có thể bị giảm xuống mức tầm thường, không đạt đến trình độ chém sắt như bùn. Việc này đòi hỏi kỹ thuật và kinh nghiệm rất cao. Trong quá trình “tôi” tiếp theo cũng như thế, nhiệt độ cũng không thể quá cao.
Đây là điều rất thú vị. Bởi vì trong luyện thép nói chung, nhiệt độ càng cao thì càng loại bỏ được nhiều tạp chất, chất lượng thành phẩm sẽ càng tốt. Khi rèn đao kiếm cũng thường chọn rèn ở nhiệt độ cao, vì ở nhiệt độ cao, thép sẽ dẻo và dễ khống chế hơn. Thế nhưng thanh đao bậc nhất trong danh sách binh khí này lại làm ngược lại, tại sao lại như vậy?
Một số người nói rằng tính năng vượt trội của đao Damascus là do cấu trúc ống nano carbon kỳ diệu ở bên trong. Nếu được rèn ở nhiệt độ cao, một lượng lớn carbon sẽ bị mất đi, tinh thể carbon sẽ bị phá hủy, cấu trúc của các ống nano carbon cũng có thể bị phân hủy, vì vậy đao rèn ra không khác nhiều so với đao thông thường.
Cấu trúc ống nano carbon được phát hiện bởi nhà vật lý Nhật Bản Sumio Iijima vào năm 1991. Nó là một loại phân tử carbon hình ống, giữa các nguyên tử carbon trên ống hình thành một cấu trúc tổ ong bao gồm các hình lục giác liên kết với nhau, sau đó tổ thành toàn bộ ống carbon. Các ống này rất nhỏ, chỉ có kích thước nano, hàng chục nghìn ống nano carbon ghép lại cũng chỉ bằng một sợi tóc, do đó nó có tên là ống nano carbon. Các ống nano carbon vô cùng cứng, có thể so sánh với kim cương. Kim cương được xem là vật chất tự nhiên cứng nhất trên thế giới. Tuy nhiên, không giống như kim cương, ống nano carbon vừa mềm dẻo lại có thể kéo dài.
Hơn nữa, nghiên cứu cũng cho thấy độ bền của ống nano carbon cao gấp 100 lần so với thép có cùng thể tích, nhưng trọng lượng chỉ bằng 1/6-1/7 so với thép. Do đó, ống nano carbon được gọi là “siêu sợi.”
Ống nano carbon trên những thanh đao Damascus
Tính năng của ống nano carbon này dường như rất giống với tính năng của một thanh đao Damascus? Quả thực là như vậy. Bởi vì trong những thanh đao Damascus cũng tồn tại cấu trúc ống nano carbon.
Đây là điều được Giáo sư Peter Paufler và nhóm nghiên cứu của ông phát hiện vào tháng 11 năm 2006. Ông Peter Paufler là một nhà vật lý tại Đại học Kỹ thuật Dresden (TU-Dresden) ở Đức. Họ đã tìm thấy dấu vết của các ống nano carbon trong một mẫu đao Damascus thế kỷ 17. Họ suy đoán rằng: Trong quá trình chế tạo thanh đao Damascus, một số nguyên tố xúc tác đã thẩm thấu vào thép và khiến các ống nano carbon phát triển. Các tính chất cơ học của đao Damascus khác biệt so với các binh khí khác, và sự hiện diện của các ống nano carbon có thể là yếu tố then chốt. Kết quả nghiên cứu của họ đã được đăng trên tạp chí “Nature” trong tháng 11 năm 2006.
Điều đó cũng có nghĩa là, vào khoảng gần 1,000 năm trước, con người đã có hiểu biết và sử dụng công nghệ nano. Vậy vì sao cấu trúc ống nano carbon có độ cứng cao và độ bền cao chỉ có thể được hình thành trong quá trình sản xuất dao Damascus? Còn các loại thép khác thì không được như vậy?
Người xưa không có kính hiển vi, cũng không có hệ thống giám sát hiện đại và hoàn thiện, hơn nữa toàn bộ quá trình đều được thực hiện thủ công. Vậy làm thế nào mà họ có thể khiến những nguyên tử carbon mắt thường không nhìn thấy “ngoan ngoãn phối hợp” tạo thành cấu trúc đặc biệt này? Quá trình hình thành này diễn ra trong quy trình luyện thép bằng nồi nấu kim loại, hay trong quy trình rèn, hoặc phân đoạn tôi sau cùng? Và chất xúc tác là gì?
Thật đáng tiếc khi công nghệ sản xuất đao Damascus đã đột nhiên biến mất vào thế kỷ 18, tất cả những câu hỏi này đã trở thành bí ẩn chưa có lời giải. Do có quá nhiều thay đổi trong công nghệ sản xuất và nguyên liệu thô, việc tái tạo thép Damascus một lần nữa gần như là nhiệm vụ bất khả thi.
Có người cho rằng trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại đao Damascus. Có lẽ những thanh đao có hoa văn tương tự đều được mọi người ngày nay gọi là đao Damascus. Trong số đó cũng có cái được những người thợ rèn chế tạo thủ công, nhưng họ không sử dụng thép wootz, bởi vì thép wootz hiện đã tuyệt tích, phương pháp rèn cũng khác. Mặc dù có hoa văn và bề ngoài trông rất giống nhau, nhưng nếu không có sự hỗ trợ của ống nano carbon, thì tính năng thực sự không thể giống nhau. Ít nhất cho tới bây giờ, chúng ta chưa từng nghe nói có thợ rèn kiếm hay người yêu kiếm nào vượt qua thử thách “chém màn che trên không.”
Vũ khí cổ đại ẩn chứa kỹ thuật hiện đại
Trên thực tế, vào thời cổ đại, không chỉ đao Damascus là binh khí duy nhất được ứng dụng công nghệ cao. Ví dụ như thanh kiếm Việt Vương Câu Tiễn được khai quật từ lăng mộ nhà Sở ở Hồ Bắc vào năm 1965. Câu Tiễn là một trong Ngũ bá thời Xuân Thu, chính là người “nếm mật nằm gai” nổi tiếng trong lịch sử. Vậy là thanh kiếm này đã hơn 2,000 năm tuổi. Tuy nhiên, khi khai quật lên, nó vẫn như mới, vẫn bóng loáng, vô cùng sắc bén và không có dấu hiệu rỉ sét.
Các nghiên cứu cho thấy, sở dĩ thanh kiếm qua ngàn năm không rỉ sét là do trên bề mặt của thanh kiếm có một lớp hợp chất crom dày 10mm. Phát hiện này ngay lập tức gây chấn động thế giới, bởi phương pháp “oxy hóa crom” này được xem là công nghệ tiên tiến mới xuất hiện vào thời cận đại, và vào năm 1937 nó mới được cấp bằng sáng chế lần đầu tiên. Thanh kiếm này hiện đang được lưu giữ tại bảo tàng tỉnh Hồ Bắc.
Ngoài ra còn có một thanh kiếm bằng đồng được khai quật cùng với tượng các chiến binh đất nung ở Tây An. Thanh kiếm bằng đồng bị đè dưới một chiến binh đất nung nặng tới 150kg, lưỡi kiếm cong hơn 45 độ. Sau khi các chuyên gia khảo cổ di dời các chiến binh đất nung thì thanh kiếm đồng ngay lập tức trở lại hình dạng ban đầu, điều này khiến tất cả các chuyên gia có mặt ở đó đều kinh ngạc. Về sau họ đã hỏi ý kiến các chuyên gia luyện kim, và câu trả lời là, đây là một hiện tượng chỉ có ở vật liệu “hợp kim ghi nhớ hình dạng.” Hiện tượng “hợp kim ghi nhớ hình dạng” đến năm 1950 mới được các khoa học gia chú ý, sau đó mới ứng dụng vào ngành khoa học vật liệu.
Qua những minh chứng này, quả thực chúng ta không thể xem thường trí tuệ của người xưa. Tổ tiên của chúng ta đã từng có nhiều phát minh, sáng tạo không thua gì công nghệ hiện đại, nhưng vì chiến tranh, xã hội loạn lạc hay vì lý do nào đó mà những phát minh này không được lưu truyền đến nay.
Lý Duy Chân biên tập
Tiểu Hoàng biên dịch
Quý vị tham khảo bản gốc từ Epoch Times Hoa ngữ
