Giải Quyết Tranh Chấp 300 Năm – Ai Đã Phát Minh Ra Dây Tóc Cân Bằng?

Hầu hết người chơi và tìm hiểu về đồng hồ biết rằng Christiaan Huygens là người phát minh ra dây tóc cân bằng, tuy nhiên hiện tại đã có bằng chứng kết thúc sự tranh chấp 300 năm của việc, ai là người phát minh ra dây tóc cân bằng. Mời quý vị độc giả theo dõi bài viết từ SJX Watch do Bệnh Viện Đồng Hồ biên dịch.

Chúng ta biết 1 điều hiển nhiên: dây tóc mảnh, đồng tâm của một chiếc đồng hồ cơ, thứ mà “đập như tim”, hoạt động cùng với bánh xe cân bằng, 2 bộ phận này được gọi là bộ điều chỉnh, điều khiển sự thoát năng lượng của hộp cót, từ đó tạo ra tiếng tích tắc của đồng hồ. Đồng hồ cơ bây giờ khá giống với hàng trăm năm trước: một lò xo cót được quấn chặt và sau đó bung ra để tạo năng lượng cần thiết cung cấp năng lượng cho bộ máy. Hệ thống bánh răng truyền năng lượng cho bộ kim, trong khi bộ thoát điều chỉnh tần số đầu ra sao cho việc đo thời gian được chính xác. Đồng hồ cơ hiện đại làm điều này rất tốt, và thậm chí chúng không hề đắt.

Bánh xe cân bằng và dây tóc bên trong chiếc đồng hồ đeo tay Roger W. Smith Series 2 thời hiện đại

Nhưng 3,5 thế kỷ trước, khi thời gian chính xác là điều cần thiết cho giao thông hàng hải, thực hiện việc đo lường thời gian tốt – đặc biệt là khi biển động – là một trong những câu hỏi quan trọng nhất thời bấy giờ, được gọi là vấn đề kinh độ.

Sự giàu có và ảnh hưởng của một quốc gia phụ thuộc vào thương mại, thương mại tốt cần một đội tàu điều hướng chính xác. Điều đó đòi hỏi một máy đo thời gian cho phép một thủy thủ xác định vị trí của anh ta, hay kinh độ, một cách chính xác. Do đó, giải pháp cho vấn đề này sẽ mang lại danh tiếng – và có lẽ là vận may – cho nhà phát minh của nó.

Một chiếc đồng hồ gọn gàng nhưng phải chính xác đòi hỏi một bộ điều chỉnh dao động bên trong bộ máy hoạt động giống như một con lắc, nhưng trong một không gian nhỏ hơn nhiều trong khi chịu được ảnh hưởng của tính bất thường của nhiệt độ, độ ẩm và chuyển động. Phần lớn sự phát triển trong lĩnh vực này xuất hiện vào thế kỷ 17 và 18, khi đồng hồ và đồng hồ đeo tay dần dần trở nên chính xác hơn, phát triển dần dần thành bộ máy đồng hồ mà chúng ta biết ngày nay.

Một sự phát triển quan trọng là cơ chế điều hòa dao động trong bộ máy, cụ thể là sợi tóc và bánh xe cân bằng. Sự hình thành và phát triển của nó đã tạo ra một cuộc chiến danh tiếng giữa hai nhà khoa học với các nhân vật và bối cảnh khác nhau: Christiaan Huygens và Robert Hooke. Câu chuyện là một trong những điều gây tranh cãi 300 năm qua.

KHỞI ĐẦU KHIÊM TỐN

Sinh năm 1635 trên Đảo Wight trong một gia đình mục sư, Robert Hooke được cho là sẽ đi theo con đường tương tự. Nhưng cha của ông đã mất sớm dẫn đến việc ông có 40 Bảng cho việc học, và mặc dù số tiền này có thể đủ cho khoá đào tạo nghề như chế tạo đồng hồ, nhưng Hooke đã dùng để có một vị trí trong Trường Westminster danh tiếng ở London.

Từ Westminster, ông đã giành được học bổng tại Wadham College, Oxford, dưới sự hướng dẫn của John Wilkins, hiệu trưởng của trường.

Wilkins là một người theo chủ nghĩa Hoàng gia – đất nước sau đó đã trải qua một cuộc nội chiến – và trong nỗ lực duy trì diễn ngôn khoa học bất chấp những biến động chính trị, ông đã sắp xếp các cuộc họp định kỳ trong thời kỳ Bảo hộ khi Vương quốc Anh là một nước cộng hòa. Những cuộc gặp gỡ đó là nguồn gốc của những gì sẽ trở thành Hội Hoàng gia đáng kính, nơi Wilkins là thành viên sáng lập và sau này Hooke là một đồng nghiệp.

Tại Oxford, Hooke đã kết bạn suốt đời với kiến ​​trúc sư Christopher Wren, nhà hóa học Robert Boyle và những người có danh tiếng thời đó, bao gồm Thomas Tompion, thợ làm đồng hồ hàng đầu của thời kỳ này.

Một phần trong bài giảng của Robert Hooke về lò xo – năm 1678

Mặc dù có những người bạn nổi tiếng, Hooke, trong hầu hết trường hợp, là một cá nhân dễ nổi nóng; dễ buộc tội đối với người khác vì đã không thể hiện hành vi “sư phạm”, hay nói cách khác là sử dụng công trình của Hooke mà không đưa trích dẫn.

Điều này châm ngòi cho việc dẫn đến một cuộc đối đầu với Ngài Isaac Newton có thể đã dẫn đến sự mơ hồ lịch sử tương đối của Hooke, mặc dù nghiên cứu gần đây đã thay đổi điều đó.

Tranh chấp của Hooke với Newton tập trung vào tín dụng cho việc phát minh ra nguyên tắc trọng lực (và luật nghịch đảo bình phương có liên quan), dẫn đến Newton, sau đó là Chủ tịch Hội Hoàng gia, che giấu công việc của Hooke, bao gồm phá hủy, hoặc không bảo tồn bức chân dung duy nhất được biết đến của Hooke. (Bức chân dung trên là bức tranh năm 2004 của Rita Greer, dựa trên những mô tả về Hooke của các đồng nghiệp của ông ấy).

“NGẬM THÌA BẠC”

Christiaan Huygens, trái ngược với Hooke, là một cậu bé được sinh ra trong một cuộc sống mạ vàng. Ông là con trai của một nhà ngoại giao nổi tiếng và cố vấn nổi tiếng của Nhà Cam (House of Orange), tiền đề cho sự hình thành chế độ quân chủ Hà Lan ngày nay. Cha Huygens là bạn của những người nổi tiếng như Galileo Galilei và René Descartes.

Huygens đã thể hiện năng khiếu toán học và khoa học đáng chú ý từ khi còn nhỏ, những tài năng được cha ông khuyến khích. Thời trẻ Huygens được dạy kèm tại nhà bởi nhà toán học nổi tiếng Jan Jansz de Jrid Stampioen, trước khi chuyển đến Đại học Leiden và sau đó là Orange College.

Sự khác biệt trong sự nghiệp của Hooke và Huygens sau khi hoàn thành chương trình giáo dục chính thức gần như nổi bật. Huygens có sự sang trọng khi làm việc tại nhà và tương ứng với một số nhà khoa học quan trọng nhất thời đó, bao gồm cả kẻ thù của Hooke, Sir Isaac Newton. Và Huygens đã đóng góp đáng kể và nhận được tín dụng cho định luật chuyển động thứ hai của Newton.

Một bức chân dung của Christiaan Huygens năm 1671 của Caspar Netscher đang trao cho Bảo tàng Boerhaave, Leiden

 

Trong ngành đồng hồ, tác phẩm nổi tiếng nhất của Huygens, Horologium Oscillatorium năm 1673, là một chuyên luận lớn về đồng hồ quả lắc. Trong đó, Huygens mô tả chi tiết công thức toán học cho giai đoạn của một con lắc tối ưu.

Nhưng nhiệm vụ cho một bộ máy đo thời gian chính xác là để giải quyết vấn đề kinh độ, có nghĩa là đồng hồ cho tàu. Đồng hồ quả lắc không phải là giải pháp tốt nhất vì chuyển động rung lắc của con tàu không có lợi cho sự lắc lư thường xuyên của con lắc. Một hình thức điều tiết cơ học khác là bắt buộc, một hình thức mà sẽ không bị xáo trộn bởi chuyển động tàu.

CUỘC TRANH CHẤP

Vào năm 1675 Huygens đã xuất bản một bài viết trên Tạp chí des Sçavans cung cấp chi tiết và sơ đồ của một bộ điều chỉnh được hình thành bằng một lò xo đồng tâm. Hooke, lúc này đã nổi tiếng, khẳng định rằng ông đã trình bày một phát minh như vậy cho Hội Hoàng gia 5 năm trước đó. Hooke buộc tội Huygens ăn cắp ý tưởng của mình.

Để chứng minh quan điểm của mình, Hooke đã tìm kiếm biên bản các cuộc họp của Hội Hoàng gia. Nhưng biên bản cho cuộc họp liên quan, và trên thực tế là các tuần, tháng và thậm chí nhiều năm xung quanh nó, đã bị mất. Những nghi ngờ đã nuôi dưỡng và những khát vọng đã được đúc kết. Làm thế nào Huygens có thể biết về phát minh của Hooke? Và những biên bản còn thiếu ở đâu?

Mối liên kết giữa Hooke và Huygens nằm ở một nhân vật tên là Henry Oldenburg. Ông là Bí thư thứ nhất của Hội Hoàng gia, chịu trách nhiệm cho việc ghi chép các cuộc họp của Hội. Nhưng ông cũng là phóng viên nước ngoài của Hội Hoàng Gia, được giao nhiệm vụ duy trì một mạng lưới, hoàn thành bằng thư từ, với các nhà khoa học ở nước ngoài, một trong số đó là Christiaan Huygens.

Khả năng của Huygens, trong việc chuyển các kết quả thí nghiệm thành một dạng lý thuyết cho phép anh ta công bố kết quả. Mặc dù theo trực giác, Hooke đã đúng, và trước tiên, việc hợp thức hóa các điều kiện cho thí nghiệm cho phép nhân rộng, điều mà Hooke không thể làm được. Nhân rộng, không may cho Hooke, là bản chất của khoa học.

Hooke bất mãn và khăng khăng rằng ông là người đầu tiên. Nhưng ông không có bằng chứng, và với công trình đã xuất bản và được đọc rộng rãi của Huygens, cuộc biểu tình của Hooke chỉ như một tin đồn.

MỘT KHO BÁU ĐÃ MẤT TỪ ​​LÂU ĐƯỢC KHÁM PHÁ LẠI

Thêm 330 năm nữa trôi qua trước khi tranh chấp được giải quyết. Dễ hiểu thôi, vì cả Huygens và Hooke đều không còn tồn tại để đưa ra bình luận gì.

Vào năm 2006, những ghi chú rất riêng của Hooke về các biên bản của các cuộc họp của Hiệp hội Hoàng gia trong những năm 1661 đến 1682 đã xuất hiện trong tủ trong một cuộc định giá nhà ở Hampshire, phía nam nước Anh.

Các trang từ Hooke Folio hiển thị các bản sao biên bản từ tháng 5 đến tháng 6 năm 1670. Được sao chép lại với sự cho phép của Hiệp hội Hoàng gia.

Nhưng điều gì đã xảy ra với biên bản của cuộc họp của Hiệp hội Hoàng gia nơi Hooke lần đầu tiên chứng minh dây tóc cân bằng đồng tâm? Sự vắng mặt của chúng dường như là lỗi của riêng Hooke.

Khi sự hoang tưởng của Hooke về những ý tưởng của ông bị đánh cắp ngày càng gay gắt, ông đã sao chép những biên bản của Oldenburg trong các cuộc họp của Hội Hoàng gia. Điều trớ trêu nằm ở chỗ Hooke đã gỡ bỏ bản nháp của Oldenburg và ghi nó vào ghi chú của chính mình. Oldenburg sau đó đã thất bại trong việc ghi lại các bằng chứng của Hooke trong những biên bản chính thức, do đó sự chứng minh của Hooke về dây tóc cân bằng bị bế tắc cho đến khi ghi chú của riêng Hooke được phát hiện.

Rory McEvoy, cựu Giám tuyển Đồng hồ tại Bảo tàng Hàng hải Quốc gia và Đài thiên văn Hoàng gia, và hiện là giảng viên về ngành đồng hồ tại Đại học Thành phố Birmingham, ghi chú rằng “…thiết kế lò xo cân bằng của Hooke có hai lò xo được lắp trong bánh xe cân bằng và do đó nó khó khăn hơn đáng kể trong việc chế tạo so với dây tóc xoắn ốc đơn giản thanh lịch của Huygens.”

Hooke, trong một lần đả kích nóng giận điển hình, đã trút sự bực bội của mình vào sự chậm chạp của Tompion trong việc sửa chữa các vấn đề với đồng hồ nguyên mẫu, đã nói Tompion như “một con chó hề hạ đẳng” và “như một con sên”, theo cuốn Thomas Tompion, Cuộc đời và Công việc của ông, tiểu sử của người thợ làm đồng hồ năm 1951.

Ông McEvoy cũng lưu ý rằng có một sự trùng hợp thú vị, vì Huygens cũng gặp rắc rối với thợ sửa đồng hồ của mình ở Paris, Isaac Thuret: “Đã từng làm ra bánh xe cân bằng sprung balance hoạt động được đầu tiên, và đã giữ lời thề bí mật, Thuret đã giấu sau lưng Huygens và cố gắng nộp đơn xin cấp bằng sáng chế dưới tên riêng của mình.”

Các ghi chú bị mất từ ​​lâu, hiện được biết như Hooke Folio, ban đầu được dự kiến ​​sẽ đi theo cây búa tại Bonhams và dự kiến ​​sẽ thu về khoảng 1 triệu Bảng.

Nhưng một thỏa thuận trong phút chót, được tài trợ bởi các khoản đóng góp tư nhân, cho phép Hiệp hội Hoàng gia mua Hooke Folio với giá  940.000 Bảng, tương đương khoảng 1,2 triệu đô la Mỹ, và lưu trữ các ghi chú cùng với các tài liệu khác trong giai đoạn này.

Dưới đây, lần đầu tiên được in và với sự cho phép của Hiệp hội Hoàng gia, là một trang rất quan trọng trong biên bản ghi chép Hooke Folio.

Robert Hooke folio ngày 23 tháng 6 năm 1670. Được sao chép lại với sự cho phép của Hội Hoàng gia

Mục nhập ngày 23 tháng 6 năm 1670 – dòng đầu tiên trong trang trên – có nội dung: Người quản lý [Hooke] đã tạo ra một chiếc đồng hồ bỏ túi của một kế hoạch mới do chính anh ta nghĩ ra, mà anh ta khẳng định nên đi ngang như một con lắc, và không dừng lại, và có thể được chế tạo để chạy trong 8 ngày.”

Biên bản Hooke Folio đã khôi phục vị trí của Robert Hooke, trong sự phát triển trong chế tạo dây tóc cân bằng.

Ông thực sự là người đầu tiên thực hiện ý tưởng và chứng minh rằng một phát minh như vậy có thể hoạt động, tạo thành nền tảng của đồng hồ di động và chính xác, chính những chiếc đồng hồ đó đã giúp nước Anh làm chủ những con sóng và dựng nên một đế chế.

Đồng thời, nó khiến người ta phải suy ngẫm về những lời buộc tội của Hooke về Newton và những kẻ thù khoa học khác. Robert Hooke cuối cùng cũng nhận được sự công nhận mà ông xứng đáng nhận được, ngay cả khi 300 năm đã trôi qua.

.