Thiết kế cây cầu 500 năm trước của Da Vinci được chứng minh khả thi

Rất nhiều thiết kế của Leonardo da Vinci đã đi trước thời đại đến cả trăm năm, một trong số đó là cây cầu có tên Golden Horn (Cầu Sừng Vàng). Mặc dù thiết kế này đã bị khách hàng từ chối thời đó, nhưng hơn 500 năm sau, các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã xác nhận tính khả thi của cây cầu.

Leonardo Da Vinci (1452-1519), người Ý, là một họa sĩ, nhà điêu khắc, kiến trúc sư, nhạc sĩ, bác sĩ, kỹ sư, nhà phát minh nổi tiếng vào thời phục Hưng. Ông đã có những tác phẩm để đời như bức ‘Mona Lisa’ hay ‘Bữa tiệc cuối cùng’ và nhiều bản thảo thiết kế khác.

Cây cầu với thiết kế kỳ lạ

Năm 1502, theo yêu cầu của vua Sultan Bayezid II của Đế chế Ottoman (1453-1922), Da Vinci đã vẽ bản phác thảo thiết kế cây cầu nối thủ đô Constantinople (nay là Istanbul) với thành phố láng giềng Galata.

Tuy nhiên, ý tưởng được nêu trong bản phác thảo của Da Vinci là hoàn toàn mới lạ vào thời điểm đó. Đây có lẽ là một trong những nguyên nhân mà thiết kế của ông đã không được lựa chọn. Theo mô tả của nhóm nghiên cứu tại MIT, cây cầu dài khoảng 218m và cao đến mức đủ cho một con thuyền buồm đi qua bên dưới. Với phong cách thiết kế “độc nhất vô nhị”, nó sẽ là cây cầu dài nhất thế giới nếu được xây dựng tại thời đó.

Không chỉ nổi bật ở chiều dài hay phong cách thiết kế, tác phẩm của Da Vinci còn có các đặc tính an toàn chưa từng được biết đến. Trong việc xây cầu, một trong những thách thức lớn nhất là thời tiết. Trên thực tế, các trận gió lớn đã đánh bay nhiều cây cầu tương đối hiện đại từ thế kỷ 20. Da Vinci đã thêm vào những “bức tường cánh”(wing walls), các trụ chống (abutments) ở phần bên của cầu nhằm giúp cho nó có thể đứng vững trong những điều kiện khắc nghiệt. Chúng hiện là các thành phần phổ biến trong những thiết kế cầu hiện đại.

Để tiến hành nghiên cứu chi tiết khối kiến trúc này, cô sinh viên cao học Karly Bast đã cộng tác cùng giáo sư John Ochsendorf ngành kiến trúc, và được hỗ trợ bởi cô sinh viên Michelle Xie. Họ phân tích những tài liệu còn sót lại có liên quan đến vật liệu và cách thức xây dựng có thể dùng ở thời đó cũng như nghiên cứu địa thế của khu vực mà trước kia gọi là Golden Horn, nay được biết đến với cái tên Haliç – nơi vua Sultan từng muốn xây dựng cây cầu.

Trong bức thư gửi cho vua Sultan, Da Vinci không nói rõ những vật liệu sẽ sử dụng, tuy nhiên, nhóm nghiên cứu phỏng đoán rằng ông chỉ có thể dùng đá bởi lẽ gỗ và gạch đều không phù hợp với cây cầu có kích thước lớn như vậy vào thời điểm đó. Nếu xây theo phong cách quen thuộc của người La Mã cổ đại, cây cầu sẽ dựa vào lực hấp dẫn của Trái đất để đứng vững mà không cần tới một chút vữa nào để kết dính.

Nhằm chứng minh khả năng đứng vững của cây cầu, nhóm nghiên cứu đã sử dụng cầu mô hình thu nhỏ với tỷ lệ 1/500, dài gần 1m và sử dụng 126 khối.

“Dù rất tốn thời gian, nhưng việc in 3D cho phép chúng tôi tái tạo cấu trúc hình học rất phức tạp này một cách chính xác”, cô Bast cho biết. Thiết kế của Da Vinci được nhiều nhà sử học thời đó biết tới, thậm chí còn truyền cảm hứng cho việc xây dựng nên một cây cầu hiện đại dành cho người đi bộ, chạy ngang qua đường cao tốc E18 ở Na Uy. Cây cầu này có tên là Da Vinci, được khánh thành vào năm 2001.

“Sức mạnh của hình học”

“Đây không phải là một thử nghiệm để xem liệu thiết kế của Da Vinci có khả thi với công nghệ thời đó hay không,” cô Bast cho biết. “Các thành phần của cây cầu được gắn chặt lại với nhau chỉ bằng lực ép.”

Điều khác biệt đã xảy ra khi nhóm nghiên cứu sử dụng đá đỉnh vòm (keystone). Họ dựng cầu mô hình theo 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 nằm ở điểm cao nhất của cả vòm đá, rồi gỡ toàn bộ giàn giáo. Mô hình cây cầu của da Vinci sau đó vẫn đứng vững.

>> Bông hoa Sự sống, Hình học Linh thiêng và những bí ẩn cổ đại

“Sức mạnh của hình học” đã giúp cho thiết kế trở nên khả thi, cô cho biết. “Đây là một ý tưởng rất hay và được tính toán tỉ mỉ.” Các thử nghiệm khác còn cho thấy cây cầu thậm chí có thể trụ vững trước các trận động đất có cường độ lớn, vượt xa các cây cầu khác vào thời điểm đó.

Vẫn còn những bí ẩn xung quanh dự án. “Đây có phải là bản phác thảo bằng tay mà Da Vinci vẽ ra chỉ trong vòng 50 giây, hay là sản phẩm mà ông nghiên cứu kỹ lưỡng và đầu tư nhiều công sức? Thật khó mà biết được.”

Mặc dù không dễ để có thể hiểu chính xác ý tưởng và dự định của Da Vinci thời đó là gì, có một điều chắc chắn: thiết kế cây cầu của ông là khả thi.