Công nghệ nano thời cổ đại: Thanh kiếm Damascus chém đứt lụa giữa không trung [Radio]

Người xưa không có kính hiển vi, không có hệ thống giám sát hiện đại và hoàn hảo, hơn nữa toàn bộ quá trình đều được vận hành thủ công, thì làm sao dùng mắt thường nhìn không thấy mà có thể khiến các nguyên tử than ngoan ngoãn nghe lời để tạo ra kết cấu đặc biệt này?

Vào năm 1192, khi cuộc Thập tự chinh thứ ba ở Châu Âu vào thời Trung cổ sắp kết thúc, không ai có thể chinh phục được ai, cuối cùng người Cơ đốc giáo và người Hồi giáo đã quyết định bắt tay giảng hòa. Người đàm phán do Thập tự chinh cử đến là vị vua anh dũng thiện chiến của nước Anh Richard I, được gọi là "Richard the Lionheart", trong khi bên kia là nhà lãnh đạo huyền thoại của người Hồi giáo là Sultan Saladin ở Ai Cập (Saladin), ông cũng chính là kẻ thù cũ của vua Richard I.

Richard the Lionheart bắt tay vào cuộc Thập tự chinh thứ ba. (Flickr)

Anh hùng hội ngộ, cùng chung chí hướng. Tất nhiên không thể không trổ tài sức lực với nhau.

Đầu tiên là Richard the Lionheart biểu diễn. Ông tiện tay cầm một cây trượng của người thị vệ bên mình, đó là một gậy sắt đường kính khoảng 4cm, phóng nó vào dát gỗ, vung thanh kiếm trong tay lên rồi chặt quyền trượng gãy ra thành hai đoạn.

Sultan Saladin hết lời khen ngợi, tiện tay cầm một tấm đệm dựa chứa đầy tơ lụa, dựng lên đặt nó xuống đất rồi nói: “Người anh em của ta, binh khí của đệ có thể chặt đứt cái đệm dựa này không?”

Lionheart đáp lại: “Không, chắc chắn là không, tất cả những thanh kiếm trên thế giới, kể cả đó là kiếm của Vua Arthur, cũng không thể”.

Saladin Sultan nói: “Vậy thì hãy xem đây!”, nói xong liền xắn tay áo lên, đưa tay rút kiếm của mình ra, trong chớp mắt vung kiếm chặt tấm đệm, dường như không hề mất chút sức lực nào, tấm đệm bị tách ra làm đôi.

Lionheart nói: “Đây là trò lừa gạt ma thuật!”

Saladin Sultan dường như hiểu được sự bối rối của Lionheart, rồi ông cởi bỏ tấm màn che đang đeo trên mặt, rồi treo nó nằm ngang trên lưỡi kiếm của mình, rồi từ từ rút kiếm ra, trong nháy mắt tấm màn đó lập tức tách ra làm hai mảnh, từ từ rơi xuống. Những kỵ sĩ châu Âu đứng quan sát ở bên cạnh đều tròn mắt kinh ngạc.

Kiếm Damascus trảm lụa bay giữa không trung

Câu chuyện tỉ thí "chém lụa bay giữa không trung" này nằm trong tác phẩm "The Talisman" của tiểu thuyết gia Walter Scott. Walter Scott là một tiểu thuyết gia lịch sử nổi tiếng ở Scotland vào cuối thế kỷ 18. Ông giỏi nhất trong việc viết các loại tiểu thuyết diễn nghĩa, tương tự như các phiên bản châu Âu khác nhau của "Tam quốc diễn nghĩa", "Thủy hử", v.v.

Vì là tác phẩm diễn nghĩa nên không biết chi tiết trong đó có bị phóng đại hay không, nhưng nghe nói tiêu chuẩn để xét kiếm sĩ thành thạo là có thể “chém đứt lụa bay giữa không trung” hay không. Vì vậy, mô tả của Scott không phải là không có căn cứ. Và thực sự trong lịch sử có cuộc đàm phán hòa bình này. Thỏa thuận đình chiến cuối cùng được ký kết là "Thỏa thuận Jaffa" nổi tiếng.

Hai vị vua vĩ đại thực sự rất ngưỡng mộ nhau. Sau khi ký hiệp ước, hai bên đã trao nhau nhiều món quà để thể hiện sự tôn trọng. Không biết trong số quà tặng của Saladin có một con dao sắc bén như vậy không, nhưng loại dao này đã được giới quý tộc châu Âu săn lùng kể từ đó. Vì con dao này có nguồn gốc xuất phát từ Damascus, thủ đô của Syria nên người ta gọi loại dao này là kiếm Damascus.

Trên thực tế có rất nhiều loại dao Damascus. (Flickr)

Trên thực tế có rất nhiều loại dao Damascus, loại dao này được biết đến rộng rãi để cắt vàng và ngọc trên chiến trường và bất khả chiến bại, vì vậy nó đã trở thành đại diện cho hình ảnh của kiếm Damascus. Và đặc điểm chung của những loại dao này là không chỉ sắc bén đến mức khiến người ta sửng sốt, đồng thời rất dẻo, lưỡi dao không dễ bị tổn hại, để lâu vẫn như mới, đồng thời rất dễ phân biệt, đó chính là trên thân dao có hoa văn đặc biệt bên trong, gọi là "Hoa văn Mohammed”.

Các điều kiện để tạo ra một con dao hoàn hảo tuyệt đỉnh thế gian

Đến thời cận đại, kiếm Damascus thậm chí còn được tôn là đứng đầu trong ba loại kiếm nổi tiếng trên thế giới, chúng còn mạnh hơn kiếm Malay Kris và kiếm Katana Nhật Bản. Vậy nó có tính năng gì mà các loại binh khí khác không thể sánh được?

Để tạo ra một thanh kiếm hoàn hảo cần có 2 yếu tố, thiếu một trong hai yếu tố đều không thể được. Đó là vật liệu thép và thợ rèn kiếm có kỹ nghệ cao siêu. (flickr)

Thép được sử dụng để rèn kiếm Damascus là thép Wootz xuất xứ từ Ấn Độ, và chỉ có thể dùng loại thép Wootz từ Ấn Độ thôi. Tại sao? Trong hàng trăm năm qua đã có nhiều ý kiến ​​khác nhau, trong số đó có nhiều người cho rằng phương pháp luyện thép dùng dụng cụ có thể chịu nhiệt độ cao để nấu chảy thép Wootz, được nấu chảy ở nhiệt độ thấp khá thấp là 1000 ℃, rất có thể là lý do lớn nhất khiến nó có thể được lựa chọn và trở thành nguyên liệu luyện kiếm số một thế giới. Nhiệt độ thấp được đề cập ở đây là so sánh tương đối với các lò luyện thép khác, bởi vì nhiệt độ của lò luyện thép nói chung sẽ trên 1600℃.

Mà kỹ thuật đúc rèn loại kiếm này cũng rất đặc biệt. Nó phải được rèn ở nhiệt độ thấp, được gọi là "rèn lạnh". Nhiệt độ trong quá trình rèn chỉ có thể khống chế trong khoảng 300 độ C, không được quá cao cũng không được quá thấp, thợ rèn kiếm cần phán đoán nhiệt độ của phôi từ sự thay đổi nhỏ của màu sắc ngọn lửa, và chọn thời điểm rèn thích hợp, nhiệt độ cao hơn một chút thì thành phẩm có thể trở thành một thanh kiếm thông thường, không đạt đến mức chém sắt như cắt bùn. Điều này đòi hỏi phải có kỹ thuật cao siêu và kinh nghiệm dày dặn. Trong quá trình tôi tiếp theo, nhiệt độ cũng không được quá cao.

Điều này rất thú vị. Bởi vì quá trình luyện thép nói chung, nhiệt độ càng cao thì các tạp chất được loại bỏ càng sạch và chất lượng thành phẩm càng tốt. Khi chế tạo kiếm, họ thường chọn rèn ở nhiệt độ cao, vì thép có độ dẻo tốt hơn ở nhiệt độ cao và dễ xử lý hơn. Tuy nhiên, loại dao độc tôn này lại được được rèn đúc theo nguyên lý ngược lại.

Một số người nói rằng tính năng ưu việt của dao Damascus là do cấu trúc kỳ diệu của các ống nano carbon bên trong. Nếu rèn ở nhiệt độ cao, một lượng lớn cacbon sẽ bị mất đi và các tinh thể cacbon cũng bị phá hủy, đồng thời cấu trúc ống nano cacbon cũng có thể bị phân hủy, do đó kiếm rèn xong không khác nhiều so với kiếm thông thường.

Cấu trúc của ống nano carbon được phát hiện vào năm 1991 bởi nhà vật lý người Nhật Bản Sumio Iijima. Nó là một phân tử cacbon hình ống. Mỗi nguyên tử cacbon trên ống tạo thành một cấu trúc tổ ong hình lục giác liên kết với nhau, và sau đó tạo thành toàn bộ ống cacbon. Ống này rất mỏng, chỉ ở mức nanomet, và hàng chục nghìn ống nano cacbon chỉ to bằng một sợi tóc khi kết hợp lại, và tên gọi của ống nano cacbon xuất phát từ điều này. Độ cứng của ống nano cacbon rất cao, sánh ngang với kim cương. Kim cương là chất tự nhiên cứng nhất trên thế giới. Tuy nhiên, không giống như kim cương, ống nano carbon cũng có tính dẻo dai và có thể co giãn.

Và nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng độ bền của ống nano cacbon cao gấp 100 lần so với thép có cùng thể tích, nhưng trọng lượng chỉ bằng 1/6 đến 1/7. Các ống nano carbon được gọi là "siêu sợi".

Kiếm Damascus chứa cấu trúc ống nano carbon

Lý do gì có sự tương đồng về tính chất giữa ống nano carbon và kiếm Damascus? Bởi vì cấu trúc ống nano carbon cũng tồn tại trong kiếm Damascus.

Công nghệ nano. (pixabay)

Điều này được phát hiện bởi nhà vật lý Peter Paufler và nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Công nghệ ở Dresden (TU-Dresden) vào tháng 11 năm 2006. Họ tìm thấy dấu vết của ống nano carbon trong một mẫu kiếm Damascus thế kỷ XVII. Họ suy đoán rằng trong quá trình chế tạo dao Damascus, một số nguyên tố xúc tác đã thâm nhập vào thép khiến các ống nano carbon phát triển. Các tính chất cơ học của dao Damascus là duy nhất và sự hiện diện của ống nano carbon có thể là một yếu tố chính. Kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí "Nature" vào tháng đó.

Điều này có nghĩa là trong thời cổ đại gần 1.000 năm trước, con người đã hiểu và sử dụng công nghệ nano. Chúng ta đã biết rằng Cột sắt không bao giờ rỉ ở thủ đô New Delhi ở Ấn Độ thực chất là hợp kim cacbon-sắt. Vậy tại sao cấu trúc ống nano cacbon với độ cứng cao và độ bền cao chỉ có thể được hình thành trong quá trình sản xuất kiếm Damascus? Còn với các loại thép khác thì sao?

Người xưa không có kính hiển vi, không có hệ thống giám sát hiện đại và hoàn hảo, hơn nữa toàn bộ quá trình đều được vận hành thủ công, thì làm sao dùng mắt thường nhìn không thấy mà có thể khiến các nguyên tử than ngoan ngoãn nghe lời để tạo ra kết cấu đặc biệt này? Mà kết cấu này được hình thành trong quá trình luyện thép nấu kim loại, trong quá trình rèn hay quá trình tôi cuối cùng? Chất xúc tác sẽ là gì?

Đáng tiếc là công nghệ rèn kiếm Damascus đột nhiên biến mất vào thế kỷ 18, và tất cả những vấn đề này đã trở thành bí ẩn chưa được giải đáp. Do có quá nhiều thay đổi về công nghệ chế tạo và nguyên liệu nên việc tái tạo thép Damascus một lần nữa gần như không thể.

Rất nhiều người có thể nói rằng hiện nay trên thị trường có rất nhiều kiếm Damascus. Có vẻ như là do những thứ có hoa văn trên kiếm mà chúng được gọi là kiếm Damascus. Cũng có những loại được làm thủ công bởi các thợ kiếm đương thời, nhưng chúng không được làm từ thép Wootz, vì thép Wootz hiện đã tuyệt chủng, và phương pháp rèn đúc cũng khác rồi. Mặc dù có hoa văn, chúng trông rất giống nhau, nhưng nếu không có cúc trúc ống nano carbon bên trong, thì hiệu suất thực sự khác biệt.

Vũ khí cổ đại có công nghệ cao thời hiện đại

Kỳ thật, trong các vũ khí cổ đại không chỉ có kiếm Damascus. Ví dụ, thanh kiếm Việt Vương Câu Tiễn được khai quật từ Lăng mộ Chu ở Hồ Bắc vào năm 1965. Việt Vương Câu Tiễn là một trong Xuân Thu Ngũ Bá, nổi tiếng với cố sự nếm mật nằm gai. Như vậy thanh kiếm này đã có hơn 2.000 năm lịch sử. Tuy nhiên, khi khai quật lên, nó vẫn như mới, sắc lạnh và không hề có dấu hiệu rỉ sét.

Thanh kiếm Việt Vương Câu Tiễn được khai quật từ Lăng mộ Chu ở Hồ Bắc vào năm 1965. (Wikipedia common)

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng lý do khiến thanh kiếm không bị gỉ là do trên bề mặt thanh kiếm có một lớp hợp chất muối Crom dày 10 micron. Phát hiện này ngay lập tức gây chấn động thế giới, bởi vì phương pháp xử lý “oxy hóa muối crom” này được coi là công nghệ tiên tiến chỉ xuất hiện ở thời hiện đại, và bằng sáng chế chỉ được cấp vào năm 1937. Thanh kiếm này hiện nằm trong Bảo tàng tỉnh Hồ Bắc. Mọi người có thể đi quan sát nếu có cơ hội.

Ngoài ra còn có một thanh kiếm đồng được khai quật từ các Chiến binh và ngựa bằng đất nung ở Tây An. Một thanh kiếm đồng được ép dưới một chiến binh bằng đất nung nặng 150 kg, và lưỡi kiếm được uốn cong hơn 45 độ. Sau khi các nhà khảo cổ loại bỏ các chiến binh và ngựa đất nung, thanh kiếm đồng ngay lập tức trở lại trạng thái ban đầu, và các chuyên gia có mặt đều lặng người. Sau khi tham khảo ý kiến ​​của một chuyên gia luyện kim, thì nhận được câu trả lời rằng đây là hiện tượng chỉ có ở vật liệu "hợp kim nhớ hình". Hiện tượng “hợp kim nhớ hình” chỉ được các nhà khoa học chú ý tới vào những năm 1950 và sau đó được ứng dụng vào khoa học vật liệu.

Ngẫm lại, chúng ta thực sự không thể xem thường trí tuệ của cổ nhân. Tổ tiên của chúng ta đã tạo ra nhiều phát minh và sáng tạo không thua kém gì công nghệ hiện đại, nhưng vì chiến tranh và biến động xã hội hay vì lý do nào đó mà chúng đã bị thất truyền.

Lam Sơn
The TheEpochtimes