Vẻ đẹp những kiến trúc cổ đại

Bí quyết xây dựng các công trình vượt thời gian đó là gì? Gợi ý gì và những bài học gì cho kiến trúc thời hiện đại? Khi mà mối đe dọa ngày càng tăng từ biến đổi khí hậu ảnh hưởng tới độ bền của các công trình xây dựng.

Kỹ thuật bí truyền hay chỉ là “ăn may”?

Hãng thông tấn AP (Mỹ) ngày 13/11 cho biết, ngày càng có nhiều nhà khoa học nghiên cứu vật liệu từ thời xưa với hy vọng khám phá ra bí quyết giúp chúng tồn tại hàng nghìn năm. Họ đã đẽo gọt các khối nhà, nghiền ngẫm các văn bản lịch sử, thử nghiệm các công thức mô phỏng... Kỹ thuật này đã đưa ra ánh sáng một danh sách đáng ngạc nhiên gồm các vật liệu người cổ đại sử dụng trong xây dựng như: vỏ cây, tro núi lửa, gạo...

Chúng là chìa khóa cho một số thuộc tính khá ấn tượng, chẳng hạn như khả năng rắn chắc hơn theo thời gian và cách tự “chữa lành” các vết nứt. Việc bắt chước được những đặc điểm này có thể tác động thực sự cho các công trình ngày nay. Mặc dù bê tông hiện đại có đủ sức chống đỡ cho những tòa nhà chọc trời đồ sộ và cơ sở hạ tầng hạng nặng nhưng nó khó có thể cạnh tranh với độ bền của những vật liệu cổ xưa.

Nhà nghiên cứu Carlos Rodriguez Navarro (Đại học Granada, Tây Ban Nha) cho rằng, nếu cải thiện được các đặc tính của vật liệu bằng cách sử dụng công thức truyền thống từ người Maya hoặc người Trung Quốc cổ đại, chúng ta có thể sản xuất vật liệu sử dụng trong xây dựng hiện đại theo cách bền vững hơn nhiều.

Từ khoảng năm 200 trước Công nguyên, các kiến trúc sư của Đế chế La Mã đã xây dựng những công trình ấn tượng, từ mái vòm cao vút của Đền Pantheon đến hệ thống dẫn nước vững chắc. Nhà khảo cổ học John Oleson (Đại học Victoria, Canada) cho biết, ngay cả ở các bến cảng, nơi nước biển đã vùi lấp các công trình kiến trúc trong thời gian dài, người ta vẫn thấy bê tông về cơ bản giống như cách đây 2.000 năm.

Đó là hầu hết bê tông hiện đại đều bắt đầu bằng xi măng Portland, từ phương pháp nung đá vôi và đất sét đến nhiệt độ siêu cao rồi nghiền chúng. Xi măng Portland được trộn với nước để tạo ra một hỗn hợp có phản ứng hóa học. Sau đó, các khối vật liệu như đá và sỏi được trộn vào và hồ xi măng sẽ liên kết chúng thành một khối bê tông.

Quá trình xây dựng của người La Mã cũng tương tự. Thợ xây dựng cổ đại trộn các vật liệu như đá vôi cháy và cát núi lửa với nước và sỏi, tạo ra các phản ứng hóa học để liên kết mọi thứ lại với nhau, để được nguyên liệu kết dính vững chắc mà bây giờ chúng ta gọi là bê tông.

Một câu hỏi đặt ra: Tại sao một số loại bê tông La Mã có thể giúp các công trình trụ vững hàng nghìn năm? Câu trả lời là vật liệu cổ xưa này có khả năng tự sửa chữa một cách khác thường. Trong một nghiên cứu được công bố vào mùa hè năm 2023, kỹ sư Admir Masic (Viện Công nghệ Massachusetts, Mỹ) cho rằng, sức mạnh này đến từ những khối vôi tìm thấy trong các công trình thay vì được trộn đều như ngày nay.

Sau khi phân tích các mẫu bê tông từ Privernum (một thành phố cổ ngoại ô Rome, Italy), các nhà khoa học phát hiện ra rằng những khối vôi này có thể thúc đẩy khả năng “tự phục hồi” của vật liệu. Ông Masic giải thích: Khi vết nứt hình thành, nước có thể thấm vào bê tông, kích hoạt các khối vôi còn sót lại, tạo ra các phản ứng hóa học mới có thể lấp đầy những phần bị hư hỏng.

Trong khi đó, nữ kiến trúc sư Marie Jackson (Đại học Utah, Mỹ), lại có quan điểm khác. Nghiên cứu của bà đã phát hiện ra rằng chìa khóa có thể nằm ở vật liệu núi lửa. Người La Mã thường thu thập đá núi lửa còn sót lại sau các vụ phun trào để trộn vào bê tông. Theo bà Jackson, vật liệu tự nhiên này thay đổi theo thời gian cho phép nó bịt kín các vết nứt.

“Khả năng tiếp tục thích ứng theo thời gian của vật liệu thật kỳ diệu. Bê tông thời cổ đại được thiết kế tốt đến mức nó có thể tự giữ vững” - bà Jackson nói.

Tại Copan, một di tích của người Maya cổ đại ở Honduras, các tác phẩm điêu khắc và đền thờ bằng vôi vẫn còn nguyên vẹn sau hơn 1.000 năm tiếp xúc với môi trường nóng ẩm. Nghiên cứu của một nhóm chuyên gia vật liệu xây dựng Đức công bố vào tháng 9/2023 cho rằng, bí mật về tuổi thọ của những cấu trúc này có thể nằm ở cây cối.

Nhóm chuyên gia đã gặp những người thợ xây địa phương ở Honduras, được coi là "mối liên hệ sống" với những nhà xây dựng Maya cổ đại.

Những người thợ xây này đã sử dụng chiết xuất từ cây chukum và jiote địa phương trong hỗn hợp vôi. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm bằng cách gom vỏ cây lại, cho các khối vôi vào nước và thêm "nước ép" từ cây chukum và jiote vào vật liệu. Kết quả thật đáng ngạc nhiên: thạch cao thu được có độ bền đặc biệt trước các tác động vật lý và hóa học.

Vậy thì, những công trình nghìn năm tuổi ấy được hình thành do may mắn hay kỹ thuật?

Tiến sĩ Cecilia Pesce (Đại học Sheffield, Vương quốc Anh) cho biết, một số nhà xây dựng cổ xưa có thể đã gặp may mắn. Họ sẽ trộn bất cứ thứ gì vào hỗn hợp của mình, miễn là nó rẻ và có sẵn.

Bà Pesce nói: “Họ sẽ đưa đủ thứ vào xây dựng. Và bây giờ, chúng ta chỉ có những công trình còn sót lại. Vì vậy, nó giống như một quá trình chọn lọc tự nhiên”.

Nhưng giáo sư Thirumalini Selvaraj (Viện Công nghệ Vellore, Ấn Độ) không đồng ý với bà Pesce mà khẳng định một số vật liệu đã được người cổ đại sử dụng một cách có chủ đích.

“Không ai lại dùng vật liệu bất kì chưa chứng tỏ độ bền để xây dựng những công trình lớn, có độ phức tạp rất cao” - ông Selvaraj nói và cho biết các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tại những khu vực ẩm ướt của Ấn Độ, người xưa đã thêm đường thốt nốt, một loại đường chưa tinh chế, giúp bảo vệ công trình khỏi tác hại từ muối cho các công trình ven biển. Còn ở những khu vực có nguy cơ động đất cao, họ đã sử dụng “gạch nổi” siêu nhẹ làm từ vỏ trấu.

Admir Masic - giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), nói: "Kể từ lần đầu tiên tôi bắt đầu nghiên cứu về bê tông La Mã cổ đại, tôi luôn bị mê hoặc bởi những thứ không được tìm thấy trong các công thức bê tông hiện đại.

Điều đó cho thấy người La Mã đã nỗ lực rất nhiều để tạo ra một loại vật liệu xây dựng vượt trội, tuân theo tất cả các công thức chi tiết được tối ưu hóa trong nhiều thế kỷ. Các công trình kỳ vĩ La Mã, chẳng hạn như Đền Pantheon 2.000 năm tuổi đã tỏ ra vững chắc hơn so với các công trình hiện đại và điều đó khiến bất kỳ ai cũng phải ngạc nhiên”.

Giáo sư Admir Masic lý giải, bất cứ khi nào các vết nứt hình thành trong bê tông cổ đại thì nước thấm vào các vết nứt này, chuyển thành dung dịch bão hòa, tự động đông đặc lại và lấp đầy các vết nứt, ngăn không cho chúng lan rộng thêm nữa.

“Điều này mở đường cho sự phát triển công thức tạo ra loại bê tông bền vững, đàn hồi trong tương lai nếu như chúng vẫn muốn lưu giữ lại dấu ấn kiến trúc của thời đại hậu công nghiệp" - theo ông Masic.

Kim tự tháp Ai Cập và những ngôi làng cổ đại

Tới nay, Kim tự tháp (Ai Cập) được xây dựng thế nào vẫn luôn là câu hỏi lớn với những người đam mê khoa học và cả số đông người dân. Các Kim tự tháp bằng đá của Ai Cập vươn mình trên bãi cát sa mạc bí ẩn và huyền diệu.

Kết quả nghiên cứu được công bố trên kỷ yếu của Viện Hàn lâm khoa học Mỹ, giải thích cách người cổ đại di chuyển hàng triệu tấn đá qua 6,5km của vùng đất từng bị nhầm tưởng hoàn toàn là sa mạc khô hạn.

Các nhà nghiên cứu cho rằng, việc xây dựng kim tự tháp mà không có phần nhánh nhỏ của sông Nile là điều bất khả thi. Ngày nay, những nhánh sông này đã biến mất do sa mạc hóa lan rộng, nhưng trước đó nó là con đường duy nhất được người xưa đào ra để vận chuyển những khối đá khổng lồ, khi mà để xây dựng Kim tự tháp bắt buộc phải vận chuyển vật liệu lớn bằng đường thủy.

Một tấm giấy cói 4.500 năm tuổi phát hiện vào tháng 5 năm 2013 đã ghi chép chi tiết về việc xây dựng Đại kim tự tháp. Bản nhật ký viết bằng chữ tượng hình, chép nhiều hoạt động liên quan tới việc xây dựng Kim tự tháp Giza (được xây dựng vào khoảng thời gian từ năm 2.580-2.560 trước Công nguyên, thuộc thời kỳ đồ đồng); và công việc tại mỏ đá vôi bên bờ kia sông Nile dưới dạng thời gian biểu.

Trong đó mô tả cách người xưa vận chuyển những khối đá khổng lồ bằng thuyền dọc theo sông Nile và một hệ thống sông đào.

Tờ History Ofyesterday đưa ra nhận xét, những suy nghĩ của chúng ta về thế giới cổ đại, bao gồm cả niềm tin rằng các Kim tự tháp phần lớn là sai lầm, khi đã không mấy tính đến tay nghề vô song của những người thợ vô danh.

Trong một cuộc khai quật xung quanh các Kim tự tháp Giza, một máy đào đã va phải một khối lớn, là bức tường của một tòa nhà. Các nhà khảo cổ cất công khám phá và tìm thấy những cấu trúc lớn: đó là một ngôi làng, có niên đại 2.000 năm trước Công nguyên.

Tại đây có những ngôi nhà mà những người xây dựng Kim tự tháp sinh sống và làm việc. Các tiệm bánh lớn cũng được tìm thấy trong làng. Chúng có tới hàng trăm chiếc bình đất sét lớn, trong đó bánh mì được nướng, nặng tới 25 kg. Những chiếc bình đất sét lớn là những chỉ dấu đầu tiên về sản xuất lượng bánh mì cần thiết để nuôi một lực lượng lao động lớn.

Theo nhà khảo cổ Zahi Hawass, thì những ngôi làng đó hình thành nhằm phục vụ cho đội ngũ những người xây dựng Kim tự tháp. Bằng chứng là có các ngôi mộ được xây dựng khá công phu dành làm nơi chôn cất những người giám sát và kiến trúc sư. Trên tường của một số ngôi mộ khắc chữ giải thích quá trình xây dựng Kim tự tháp, trong đó có việc chỉ đạo được thực hiện như “phần lõi” của toàn bộ hoạt động.

Xương trong các ngôi mộ tìm thấy đã được chuyển đến Đại học Y khoa Cairo. Trong số tất cả các bộ xương, 50% của nam, 50% của nữ và 23,6% thuộc về trẻ em (thậm chí trẻ một tuổi). Điều đó nói lên rằng cả gia đình công nhân xây dựng sống xung quanh các Kim tự tháp. Các nhà nghiên cứu so sánh xương của công nhân với xương của những nhà quý tộc và thấy rằng khi còn sống họ nhận được sự chăm sóc y tế như nhau.

Theo Tiến sĩ Hawass, các nghiên cứu chỉ ra rằng Ai Cập cổ đại chỉ dùng 20.000 nhân công và cũng chỉ mất 20 năm để xây dựng Đại kim tự tháp Giza, bao gồm 2,3 triệu khối đá với mỗi khối nặng tới 10 tấn.

Trong số 20.000 công nhân đó, 15.000 người trong số họ làm việc 12 giờ một ngày trong 3 tháng và sau đó trở về làng của họ. Các công nhân mới sẽ thay thế họ. 5.000 người còn lại là công nhân chính và kỹ thuật viên cố định.

Bằng cách thực hiện một thí nghiệm lớn, chuyên gia xây dựng người Mỹ, Craig Smith, người nổi tiếng trong việc thiết kế xây dựng sân bay và tàu điện ngầm, đã xác nhận những con số đó. Đồng thời cho rằng thời đó những Kim tự tháp không “cô đơn” trong hoang mạc như bây giờ, vì có còn có các ngôi làng được hình thành có chủ đích của những gia tộc giàu có phục vụ cho công cuộc xây dựng lâu dài.

“Họ đã vận chuyển khoảng 170.000 tấn đá mỗi lần bằng các thuyền gỗ. Một hệ thống kênh đào nhân tạo được xây dựng dọc theo sông Nile, lấy nước từ con sông này, dẫn về nơi xây dựng Kim tự tháp. Họ đã lợi dụng sức nước, lực đẩy của nước để vận chuyển.

Tiếp đó, họ cũng lại dựa vào lực đẩy của nước để đưa đá lên xây Kim tự tháp. Khi công trình xây dựng xong, các van khóa chặn được mở ra, nước trong Kim tự tháp sẽ thoát hết ra ngoài. Điều đó được thực hiện không chỉ dựa vào sức người mà trước hết đó phải là những bộ óc siêu việt” - theo chuyên gia Craig Smith.

Những kiến trúc âm trong lòng đất

Nếu như Kim tự tháp Ai Cập là công trình nổi trên mặt đất, thì người dân Ấn Độ lại vô cùng tự hào về hình thức lưu trữ nước dưới lòng đất, bằng hệ thống giếng bậc thang.

Những công trình này được xây dựng và sử dụng trước Công nguyên khoảng 3.000 năm. Từ chỗ chỉ là những hố đất trữ nước đơn giản phục vụ cuộc sống tại những nơi khô hạn, theo thời gian, chúng dần được xây dựng thành những công trình nghệ thuật nhiều tầng và phức tạp.

Tới nay, nghiên cứu khảo cổ học cho thấy các bang khô cằn Gujarat và Rajasthan ở Ấn Độ có tới hàng trăm giếng nước kiểu bậc thang, mức độ to nhỏ, phức tạp khác nhau.

Một số giếng bậc thang cổ đã bị quên lãng hoàn toàn, một số khác lại là điểm hút du khách khi nó không chỉ đơn thuần là nơi cung cấp nước, mà còn là nơi để sinh hoạt cộng đồng của người dân địa phương.

Trong hệ thống giếng bậc thang còn sót lại, thì Chand Baori nổi bật nhất bởi các cấu trúc kiến trúc tinh xảo ấn tượng đặc biệt và lịch sử lâu đời. Chand Baori theo tiếng Hindu có nghĩa là “Mặt Trăng” hay “giếng nước Bạc”, nằm ở làng Abhaneri bang Rajasthan.

Giếng cổ Chand Baori xây dựng vào khoảng thế kỷ thứ 8 đến thứ 9, được tạo thành từ 3.500 bậc thang với 13 tầng cao tới 30 m. Nó khiến bất cứ ai cũng phải choáng váng trước vẻ hùng vĩ khi đối mặt. Nước ở dưới đáy có màu xanh lục soi bóng một ngôi đền với những đường vòng cung bí ẩn.

Thiết kế độc đáo này khiến không khí dưới đáy giếng mát hơn 5 - 6 độ C so với bề mặt. Người ta nhận ra rằng giếng cổ âm dưới mặt đất Chand Baori đã được sử dụng làm nơi tụ họp cộng đồng của người dân địa phương trong thời kỳ nắng nóng gay gắt.

Sự phi thường Chand Baori đã trở thành địa điểm quay cho một số bộ phim như: Bhoomi, The Fall, Bhool Bhulaiyaa, Paheli. Vào năm 2012, nó nổi bật với bộ phim đình đám của Hollywood: Kỵ sĩ bóng đêm.

Tuy nhiên, ở Ấn Độ không chỉ có giếng cổ Chand Baori, mà còn là cả một hệ thống giếng cổ. Trong đó, giếng cổ Agrasen Baoli (thuộc New Delhi) có tới 108 bậc thang rộng rãi, dẫn xuống một hồ chứa nước có mái che, được xây dựng vào khoảng thế kỷ 14. Nay, nước giếng đã cạn, Agrasen Baoli trở thành nơi cư trú của những đàn dơi lớn.

Còn tại thành phố Jodhpur, dưới chân pháo đài Mehrangarh, là một kiến trúc hoành tráng: giếng bậc thang Toorji-ka Jhalra, được ủy quyền xây dựng bởi Nữ hoàng Gulab Rai vào thế kỷ 18. Toorji-ka Jhalra gây ấn tượng với nhiều bậc thang hình chóp và các yếu tố trang trí công phu đại diện cho những gì đặc sắc nhất trong kiến trúc Rajput. Hiện trong lòng giếng có khá nhiều nhà hàng, quán cà phê và cửa hàng mua sắm.

Cũng không thể không nói đến kiến trúc đặc biệt của giếng cổ Rani Ki-vav (bang Gujarat). Rani Ki-vav (tiếng địa phương là "giếng của Nữ hoàng") không chỉ là một giếng nước bậc thang mà nó là cả một thế giới dưới lòng đất, bao gồm các tuyệt tác điêu khắc, các mái vòm chạm khắc tinh vi, những hành lang bất tận.

Hơn cả một giếng nước, Rani Ki-vav là một thí dụ điển hình của cấu trúc kiến trúc ngầm Ấn Độ. Nó như một ngôi đền đảo ngược với 7 tầng ngầm, chiều dài 64 m, rộng 20 m và sâu 27 m.

Bên trong các tầng hầm là hơn 500 bức phù điêu được chạm khắc tinh xảo phản ánh kỹ thuật chạm khắc điêu luyện, đỉnh cao của những người thợ thủ công lúc bấy giờ. Ở tầng cuối cùng trong số 7 tầng của ngôi đền ngầm có một cánh cổng nhỏ mở ra một lối đi bí mật dài hơn 30 km dẫn thẳng tới thị trấn Sidhpur ngày nay.

Là Di sản thế giới được UNESCO công nhận vào tháng 6/2014, Rani Ki-vav được xây dựng vào thế kỷ 11 bởi Nữ hoàng Udayamati, để tưởng nhớ người chồng đã khuất của bà là vua Bhima I.

Như vậy, dù là kiến trúc nổi trên mặt đất hay kiến trúc âm trong lòng đất, thì cũng đều cho thấy kỹ thuật khác thường của người xưa. Và đó cũng chính là lý do để những công trình đặc biệt ấy tồn tại kiêu hãnh bất chấp thử thách của thời gian.

“

Phương Đông nổi tiếng với những kiến trúc cổ, trong đó có thể kể đến:
- Tu viện Taktsang (Bhutan), được xây dựng vào năm 1692 trên một vách núi với độ cao khoảng 900 m so với mực nước biển, nhìn xuống thung lũng Paro. Đây được coi là tu viện biệt lập hàng đầu thế giới vì chỉ có một con đường mòn thăm thẳm để lên xuống.
- Đền Angkor (Campuchia). Diện tích lên tới hơn 400 km2. Trong đó, Angkor Wat lớn nhất, được xây dựng trong khoảng thời gian từ 1113-1150. Còn đền Bayon lại nổi bật với 37 ngọn tháp trang trí bằng 216 khuôn mặt khác nhau.
- Đền Taj Mahal (Ấn Độ), cao 171 m, được xây bởi hoàng đế Shah Jahan để tưởng nhớ người vợ thứ ba của mình. Công trình được hoàn thành vào năm 1653 sau 21 năm xây dựng. Đền Taj Mahal được xem là sự kết hợp nhiều yếu tố từ các kiến trúc của Thổ Nhĩ Kỳ, Ottoman, Ba Tư và Ấn Độ.
- Cung điện Changdeok (Hàn Quốc), có tổng diện tích 580.000 m2. Khuôn viên xung quanh chính cung là các khu vườn với diện tích khoảng 120.000 m2. Changdeokgung được xây dựng từ thế kỷ thứ 15.
- Tử Cấm Thành (Trung Quốc), khởi công xây dựng từ năm 1402, hoàn thành sau 14 năm. Tử Cấm Thành là nơi sinh hoạt và nghị sự của 24 vị vua Trung Hoa (giữa nhà Minh đến cuối nhà Thanh). Tử Cấm Thành cũng có 9.999 căn phòng. Trên nóc Cung điện Hoàng gia trang trí 9 hình linh thú giống rồng. Trên Đại môn cũng gắn 81 chiếc núm đinh 9 dọc, 9 ngang.
- Lâu đài Himeji (Nhật Bản). Cùng với lâu đài Matsumoto và Kumamoto, Himeji được gọi là “tam đại quốc bảo thành”, tức là 3 thành nổi tiếng nhất của Nhật Bản. Himeji khởi công xây dựng vào năm 1346, tường của nó được làm hoàn toàn bằng gỗ và phủ bởi lớp thạch cao màu trắng. Vì thế còn có tên gọi “Lâu đài Hạc trắng”.