“Tứ đại phát minh” là bốn kỹ thuật có nguồn gốc từ Trung Hoa cổ: kỹ thuật làm giấy, la bàn, thuốc súng và in ấn (in khắc gỗ, sau đó là chữ rời). Giấy có niên đại sớm nhất, với các mảnh giấy khảo cổ từ thời Tây Hán (thế kỷ II trước Công nguyên); la bàn từ tính dùng cho hàng hải được ghi nhận đầu thế kỷ XII; công thức thuốc súng thành văn sớm nhất xuất hiện năm 1044; bản in khắc gỗ ghi niên đại sớm nhất còn lại là năm 868.
Cách gọi “bốn phát minh” là một khung kể chuyện ra đời muộn hơn rất nhiều. Từ năm 1620, Francis Bacon đã viết rằng in ấn, thuốc súng và la bàn làm thay đổi bộ mặt thế giới, nhưng ông không biết chúng đến từ Trung Hoa. Phải tới thế kỷ XX, nhất là sau công trình đồ sộ của Joseph Needham, nguồn gốc này mới được giới học thuật phương Tây ghi nhận rộng rãi, và cụm từ “tứ đại phát minh” trở nên phổ biến.
Bài viết đi qua từng phát minh theo tư liệu, con đường lan sang Tây Á và châu Âu, mối liên hệ với Việt Nam, và câu hỏi lớn mà Needham đặt ra: một nền văn minh đi trước về kỹ thuật như vậy, vì sao không phải là nơi khởi phát Cách mạng Khoa học.
Khái niệm “tứ đại phát minh” đến từ đâu
Trong Novum Organum năm 1620, Francis Bacon chọn ba phát minh, in ấn, thuốc súng và la bàn, làm ví dụ cho sức mạnh của tri thức thực hành: cái thứ nhất thay đổi văn chương, cái thứ hai thay đổi chiến tranh, cái thứ ba thay đổi hàng hải. Ông gọi nguồn gốc của chúng là “mờ mịt và không vẻ vang”. Bacon không nhắc tới giấy, có lẽ vì giấy đã quá quen thuộc ở châu Âu từ vài thế kỷ trước.
Nhà hoá sinh người Anh Joseph Needham, từ năm 1954, chủ trì bộ sách Science and Civilisation in China, với hàng chục tập về sau do nhiều học giả cùng viết. Bộ sách tư liệu hoá một cách hệ thống những thành tựu kỹ thuật của Trung Hoa và con đường chúng đi về phía tây. Việc thêm giấy vào danh sách để thành bốn, và việc cụm từ trở thành cách nói chuẩn trong sách giáo khoa Trung Quốc, diễn ra trong thế kỷ XX; nguồn gốc chính xác của cụm từ vẫn được các nhà nghiên cứu bàn.
Cần đọc khái niệm này với hai lưu ý. Thứ nhất, con số bốn là lựa chọn của người kể: gang đúc, xe cút kít, kỹ thuật làm gốm sứ, nghề dệt lụa, địa chấn kế của Trương Hành năm 132, hay hệ thống thi cử tuyển quan lại đều có thể được đề cử. Thứ hai, “phát minh” ở đây chỉ một quá trình kéo dài nhiều thế kỷ với nhiều người vô danh, chứ không phải một khoảnh khắc của một cá nhân.
Giấy: Thái Luân là người cải tiến, không phải người đầu tiên
Sách Hậu Hán thư ghi rằng năm 105, viên quan hoạn Thái Luân dâng lên hoàng đế Hán Hoà Đế một loại giấy làm từ vỏ cây, sợi gai, giẻ rách và lưới đánh cá cũ. Suốt nhiều thế kỷ, năm 105 được coi là năm ra đời của giấy. Nhưng khảo cổ học thế kỷ XX đã tìm thấy nhiều mảnh giấy từ thời Tây Hán, sớm hơn Thái Luân hơn hai trăm năm, trong đó có mảnh ở Phóng Mã Than (Cam Túc) có vẽ hình địa thế. Kết luận phổ biến hiện nay: Thái Luân là người cải tiến và chuẩn hoá quy trình, biến giấy thành vật liệu viết đủ tốt và rẻ để thay thẻ tre và lụa.
Nguyên lý làm giấy về bản chất không đổi trong gần hai nghìn năm: đập nát sợi thực vật thành bột trong nước, vớt lên bằng một tấm liềm (khung lưới mịn) để các sợi đan vào nhau thành lớp mỏng, ép nước và phơi khô. Liên kết giữa các sợi cellulose là liên kết hydro hình thành khi nước rút đi, nên giấy chắc mà không cần keo.
Kỹ thuật lan sang Triều Tiên, Nhật Bản và Việt Nam trong thiên niên kỷ thứ nhất. Ở Việt Nam, nghề giấy dó từ vỏ cây dó, với các làng nghề nổi tiếng quanh vùng Bưởi (Hà Nội), tồn tại hàng thế kỷ và nay đang được bảo tồn. Về phía tây, giấy xuất hiện ở Samarkand khoảng thế kỷ VIII. Câu chuyện thường được kể rằng tù binh Trung Hoa sau trận Talas năm 751 đã truyền nghề giấy cho người Ả Rập dựa vào một nguồn viết muộn hơn hai thế kỷ, và nhiều sử gia nghi ngờ tính chính xác của nó. Từ Baghdad cuối thế kỷ VIII, giấy đi qua Bắc Phi tới Tây Ban Nha thế kỷ XII rồi Ý thế kỷ XIII, nơi các xưởng ở Fabriano bổ sung búa nện chạy bằng sức nước, hồ giấy bằng gelatin và hình in chìm.
La bàn: từ chiếc thìa nam châm tới kim chỉ hướng trên biển
Tính chất hút sắt của đá nam châm được ghi nhận ở Trung Hoa từ thời Chiến Quốc. Sách Luận hành của Vương Sung (thế kỷ I) nhắc tới “tư nam”, thường được hiểu là một chiếc thìa bằng đá nam châm đặt trên mặt đĩa nhẵn, cán thìa quay về hướng nam. Cách hiểu này vẫn bị một số học giả nghi ngờ, vì đoạn văn ngắn và chưa tìm được hiện vật thời Hán. Những dụng cụ như vậy, nếu có, dùng cho mục đích xác định phương hướng trên đất liền, chưa phải hàng hải.
Bước quan trọng là phát hiện có thể từ hoá một chiếc kim sắt bằng cách cọ xát với đá nam châm. Thẩm Quát trong Mộng khê bút đàm (khoảng năm 1088) mô tả kim từ hoá treo bằng sợi tơ, đặt trên móng tay hay mép bát, và ghi nhận rằng kim không chỉ đúng hướng nam mà lệch đi một chút. Đây là mô tả sớm nhất được biết tới về độ từ thiên, sự khác biệt giữa bắc từ và bắc địa lý, hiện tượng mà châu Âu chỉ ghi nhận rõ ràng vào thế kỷ XV.
Ghi chép đầu tiên về la bàn dùng cho hàng hải nằm trong Bình Châu khả đàm của Chu Úc, viết khoảng năm 1119, kể rằng các thuyền buôn ở Quảng Châu dùng kim chỉ nam khi trời u ám không thấy sao. Ở châu Âu, la bàn được Alexander Neckam nhắc tới khoảng cuối thế kỷ XII, chỉ vài chục năm sau. Khoảng cách thời gian ngắn khiến câu hỏi la bàn châu Âu được truyền từ phương Đông hay phát minh độc lập vẫn còn mở; chưa có bằng chứng về con đường truyền cụ thể.
Thuốc súng: sản phẩm phụ của thuật luyện đan
Thuốc súng là hỗn hợp của diêm tiêu (kali nitrat), lưu huỳnh và than. Theo các tư liệu được nhiều học giả dẫn, các nhà luyện đan Trung Hoa, trong khi tìm thuốc trường sinh, đã ghi nhận những hỗn hợp có diêm tiêu cháy bùng dữ dội, kèm lời cảnh báo về nguy cơ bỏng và cháy nhà. Đây là một ví dụ điển hình cho phát minh không chủ đích: thứ được tìm là sự bất tử, thứ tìm được là một chất cháy mạnh.
Văn bản có công thức thuốc súng sớm nhất còn lại là bộ binh thư Vũ kinh tổng yếu, biên soạn dưới thời Bắc Tống, hoàn thành năm 1044. Những ứng dụng đầu tiên là vũ khí gây cháy, tên lửa lửa, rồi hoả thương (ống tre hay ống giấy phụt lửa gắn trên giáo) trong thế kỷ XII. Súng có nòng kim loại xuất hiện cuối thế kỷ XIII; một khẩu súng đồng tìm thấy ở Hắc Long Giang thường được định niên đại khoảng năm 1288. Ý kiến cho rằng người Trung Hoa chỉ dùng thuốc súng làm pháo hoa là một huyền thoại; quân đội Tống, Kim, Nguyên đã dùng nó trong chiến tranh suốt nhiều thế kỷ.
Thuốc súng xuất hiện ở Tây Á và châu Âu trong thế kỷ XIII, có thể qua các cuộc chinh phạt của Mông Cổ. Với Việt Nam, sử liệu nhà Minh ghi nhận Hồ Nguyên Trừng, con trai Hồ Quý Ly, sau khi bị bắt sang Trung Hoa đầu thế kỷ XV đã tham gia chế tạo vũ khí hoả khí cho triều Minh và được ghi công. Chi tiết về mức độ đóng góp của ông vẫn được các nhà nghiên cứu hai nước bàn luận. Bài này chỉ đề cập lịch sử, không bàn kỹ thuật chế tạo.
Bảng tổng hợp: niên đại, con đường lan truyền và tác động
Đặt bốn phát minh cạnh nhau, kể cả in ấn, để thấy nhịp lan truyền của chúng:
| Phát minh | Mốc sớm nhất có tư liệu ở Trung Hoa | Có mặt ở châu Âu | Tác động lớn nhất ở châu Âu |
|---|---|---|---|
| Giấy | Mảnh giấy Tây Hán, thế kỷ II trước Công nguyên; Thái Luân cải tiến năm 105 | Tây Ban Nha thế kỷ XII, Ý thế kỷ XIII, qua thế giới Ả Rập | Vật liệu rẻ cho hành chính, thương mại, là điều kiện cho sách in |
| La bàn | Kim từ hoá và độ từ thiên năm 1088; dùng trên biển khoảng 1119 | Cuối thế kỷ XII | Hàng hải xa bờ, các chuyến thám hiểm đại dương thế kỷ XV–XVI |
| Thuốc súng | Công thức trong sách năm 1044 | Thế kỷ XIII | Thay đổi kỹ thuật quân sự, kiến trúc thành luỹ, cấu trúc nhà nước |
| In ấn | Bản in khắc gỗ có niên đại năm 868; chữ rời đất nung của Tất Thăng thập niên 1040 | In khắc gỗ thế kỷ XIV–XV; chữ rời kim loại của Gutenberg giữa thế kỷ XV, nhiều khả năng phát triển độc lập | Lưu thông tri thức, chuẩn hoá văn bản, góp phần vào Cách mạng Khoa học |
Một quan sát từ bảng: thời gian lan truyền rút ngắn dần, từ hơn một thiên niên kỷ với giấy xuống dưới một thế kỷ với la bàn. Mạng lưới thương mại Á – Âu, nhất là thời Mông Cổ thế kỷ XIII, đã làm tri thức kỹ thuật di chuyển nhanh hơn, dù dấu vết của con đường truyền cụ thể thường không còn.
Câu hỏi Needham: vì sao khoa học hiện đại không ra đời ở Trung Hoa
Câu hỏi. Needham đặt ra vấn đề: nếu Trung Hoa đi trước châu Âu về kỹ thuật trong khoảng mười bốn thế kỷ, vì sao Cách mạng Khoa học thế kỷ XVI–XVII, với toán học hoá tự nhiên và thực nghiệm có hệ thống, lại diễn ra ở châu Âu? Câu hỏi này kích thích hàng loạt giả thuyết và cũng bị phê phán về cách đặt vấn đề.
Giả thuyết bẫy cân bằng mức cao. Mark Elvin, trong The Pattern of the Chinese Past (1973), cho rằng nông nghiệp Trung Hoa đã đạt hiệu quả rất cao với lao động dồi dào và rẻ, nên thiếu động lực đầu tư vào máy móc tiết kiệm sức người. Lập luận này gần với giải thích của Robert Allen về nước Anh, theo chiều ngược lại.
Giả thuyết thể chế và thi cử. Nhà kinh tế học Lâm Nghị Phu (Justin Yifu Lin) lập luận năm 1995 rằng hệ thống khoa cử hướng người tài vào học kinh điển và làm quan, thay vì đầu tư vào toán học và thực nghiệm. Kenneth Pomeranz, trong The Great Divergence (2000), lại cho rằng cho tới khoảng năm 1800 các vùng phát triển nhất của Trung Hoa và châu Âu khá tương đồng, và khác biệt quyết định đến từ than đá dễ khai thác cùng tài nguyên từ thuộc địa của châu Âu.
Phê phán chính câu hỏi. Nhiều sử gia khoa học, như Nathan Sivin, cho rằng hỏi “vì sao một điều không xảy ra” là đặt châu Âu làm chuẩn mực, và rằng Trung Hoa có những truyền thống khoa học riêng với logic riêng. Hiện trạng: không giả thuyết nào được chấp nhận rộng rãi; phần lớn học giả coi đây là kết quả của nhiều yếu tố đan xen.
Câu hỏi thường gặp
Tứ đại phát minh gồm những gì?
Gồm kỹ thuật làm giấy, la bàn, thuốc súng và in ấn. Một số tài liệu tách in ấn thành in khắc gỗ và in chữ rời. Danh sách này mang tính biểu tượng, phản ánh những kỹ thuật có tác động lớn khi lan sang các nền văn minh khác, chứ không phải bảng xếp hạng chính thức các phát minh quan trọng nhất của Trung Hoa.
Việt Nam có đóng góp gì vào lịch sử các phát minh này không?
Việt Nam tiếp nhận sớm kỹ thuật làm giấy và in khắc gỗ, phát triển nghề giấy dó và các làng khắc ván in riêng. Về hoả khí, Hồ Nguyên Trừng được sử liệu nhà Minh ghi nhận có đóng góp vào chế tạo hoả khí của triều Minh đầu thế kỷ XV, dù mức độ cụ thể còn được bàn. Đây là những nội dung lịch sử có tư liệu, khác với các truyền thuyết không có căn cứ.
Vì sao la bàn chỉ hướng bắc nam?
Trái Đất có từ trường gần giống một thanh nam châm lớn, với các cực từ nằm gần hai cực địa lý. Kim la bàn là một nam châm nhỏ, xoay để nằm dọc theo đường sức từ trường. Vì cực từ không trùng cực địa lý và từ trường thay đổi theo thời gian, kim lệch khỏi hướng bắc thật một góc gọi là độ từ thiên, khác nhau tuỳ nơi.
Joseph Needham là ai?
Needham (1900–1995) là nhà hoá sinh người Anh ở Đại học Cambridge, chuyển sang nghiên cứu lịch sử khoa học Trung Hoa sau thời gian làm việc ở Trung Quốc trong Chiến tranh Thế giới thứ hai. Bộ sách Science and Civilisation in China do ông khởi xướng vẫn đang được Viện Nghiên cứu Needham tiếp tục, là công trình tham khảo nền tảng của lĩnh vực này.
Có bằng chứng chắc chắn rằng châu Âu học thuốc súng từ Trung Hoa không?
Bằng chứng gián tiếp khá mạnh: thuốc súng có ở Trung Hoa sớm hơn nhiều thế kỷ, xuất hiện ở Tây Á và châu Âu gần như cùng thời kỳ với các cuộc chinh phạt của Mông Cổ, và một số tên gọi diêm tiêu trong tiếng Ả Rập gắn với Trung Hoa. Tuy vậy, chưa có tư liệu ghi lại một con đường truyền cụ thể.
Câu hỏi Needham còn ý nghĩa gì với các nước đang phát triển như Việt Nam?
Nó nhắc rằng có thành tựu kỹ thuật chưa đủ để tạo ra năng lực khoa học tự sinh. Cần những thể chế khuyến khích thực nghiệm, công bố mở, tranh luận và cạnh tranh, cùng động lực kinh tế cho đổi mới. Các cuộc thảo luận hiện nay về chính sách khoa học, tự chủ đại học và bảo hộ sở hữu trí tuệ ở Việt Nam đều chạm tới những yếu tố này.