Bỏ qua điều hướng

Catalonia qua “lăng kính” toán học

Catalonia qua “lăng kính” toán học
Nguồn ảnh: Nhân Dân

Nỗi sợ đối với môn toán thường đến từ áp lực học thuộc những công thức không rõ để dùng vào việc gì, hoặc những đòi hỏi về tư duy trừu tượng của hình học không gian. Nhưng, tại những địa điểm du lịch nổi tiếng ở vùng Catalonia (Tây Ban Nha), từ lâu, các “con đường toán học” đã hiện hữu.

Tháng 6 năm nay, thành phố Barcelona khánh thành Vương cung thánh đường La Sagrada Família, nhân 100 năm ngày mất của kiến trúc sư Antoni Gaudí. Công trình xây dựng từ năm 1882, với tháp trung tâm đạt 172,5m, xác lập kỷ lục nhà thờ cao nhất thế giới. Nhà thờ có 18 ngọn tháp, gồm 12 tòa thấp nhất cho các sứ đồ, bốn tòa cao hơn cho các thánh sứ, một tòa cho Đức Mẹ Maria và vị trí cao nhất dành cho Chúa Jesus.

Song, điều khiến tôi chú ý nằm ngay Mặt tiền Khổ nạn ở phía tây thánh đường. Khi chiều tà, ánh mặt trời đỏ rực chiếu rọi làm nổi bật các bức tượng điêu khắc đầy góc cạnh, để rồi tạo nên các khoảng bóng đổ sắc lẹm tới lạnh người. Đặc biệt, nhà điêu khắc Josep Maria Subirachs đã biến tấu ô vuông ma thuật cổ điển của danh họa Albrecht Dürer, để ép tổng của các hàng ngang, cột dọc, đường chéo và bốn góc luôn trả về đáp án duy nhất là con số 33. Đó là tuổi của Chúa Jesus khi bị đóng đinh trên cây thập tự.

16.jpg
Ô vuông ma thuật với tổng của các hàng ngang, cột dọc, đường chéo và bốn góc đều là 33.

Đi bộ thêm vài ngã tư tới Casa Batlló, phần giếng trời của ngôi nhà mang đến lời giải hoàn hảo cho bài toán tỷ lệ nghịch. Càng lên cao, gạch men ốp tường càng sẫm màu và những ô cửa sổ càng nhỏ lại. Càng xuống thấp, gạch càng nhạt và cửa sẽ mở rộng hơn. Cả hai bù trừ cho nhau để lượng ánh sáng chiếu vào nhà luôn đồng đều.

Gaudí thậm chí đã tạo nên phần gác mái ảo diệu với 60 vòm trắng, thoạt nhìn tưởng như những đường parabol. Chính Galileo cũng từng nhầm lẫn khái niệm này với đường cong dây xích, cho đến khi ba nhà toán học Huygens, Leibniz và Bernoulli chứng minh sự khác biệt vào thế kỷ 17.

Khoảng 100 năm sau, Gaudí đã tự dùng những sợi dây thừng và dây xích treo lơ lửng, gắn thêm các túi cát nhỏ để giả lập tải trọng của phần mái Casa Batlló. Khi mô hình đạt trạng thái cân bằng tự nhiên, ông đặt một chiếc gương phía dưới để quan sát. Hình ảnh lộn ngược trong đó chính là thiết kế chuẩn xác giúp phân phối trọng lượng tối ưu, mà không cần đến hệ thống cột trụ dày đặc hay tường chịu lực phụ trợ.

16-8394.jpg
Giếng trời của Casa Batlló hé mở về bài toán tỷ lệ nghịch.

Với đấu trường La Monumental, kiến trúc của không gian hình tròn giúp gần 20 nghìn khán giả chiêm ngưỡng việc đấu bò từ những khoảng cách tương đương. Song, ngày 25/9/2011 là lần cuối diễn ra hoạt động này. Phần tường bao khép kín hay những hàng ghế xếp theo vòng tròn giờ vẫn nguyên vẹn, chỉ có hoạt động tâm điểm khi xưa không còn.

Ra khỏi địa phận Barcelona, “con đường toán học” tiếp tục nối dài qua bốn thành phố khác của xứ Catalonia. Nhà thờ chính tòa Girona có gian giữa rộng nhất thế giới (23m), được xây kiểu Gothic mà không cần bất kỳ cột chống nào. Ở Tarragona, đấu trường La Mã cổ đại lại mang hình elip.

Đặc biệt nhất, Nhà thờ chính tòa Tortosa có phần hậu cung hình bảy cạnh đều. Trong hình học cổ điển, tam giác, tứ giác, ngũ giác hay lục giác đều, có thể được dựng chính xác bằng thước và compa. Song, những người thợ thế kỷ 14 đã dựng nên công trình độc đáo này bằng cách sử dụng hệ tỷ lệ mô-đun 9:8 và chấp nhận sai số đủ nhỏ để mắt thường không thể phân biệt, hàng trăm năm trước khi toán học hiện đại chứng minh bài toán ấy có phần bất khả thi.

Về với Hà Nội, tôi chợt nghĩ tới việc dẫn các con mình đi tìm những bài toán tương tự. Có lẽ chúng nằm ngay trong phần mái chùa Một Cột, ở các tầng Tháp Rùa hay trên những nhịp thép của cầu Long Biên.

Dù không dám chắc, nhưng tôi tin chúng đang ở đó, chờ đợi những ai dừng lại đủ lâu kiếm tìm.

Nhật Dũng

Vùng Catalonia của Tây Ban Nha từ lâu đã hiện hữu những công trình kiến trúc nổi tiếng mang đậm dấu ấn của các nguyên lý toán học ứng dụng. Tại thành phố Barcelona, Vương cung thánh đường La Sagrada Família gây ấn tượng mạnh với tháp trung tâm đạt chiều cao 172,5 mét cùng hệ thống 18 ngọn tháp độc đáo. Điểm nhấn nghệ thuật nằm ở Mặt tiền Khổ nạn, nơi nhà điêu khắc Josep Maria Subirachs biến tấu ô vuông ma thuật cổ điển để tổng các hàng, cột và đường chéo luôn trả về con số 33 tượng trưng cho tuổi của Chúa Jesus. Tinh thần tối ưu hóa không gian tiếp tục thể hiện rõ nét tại ngôi nhà Casa Batlló thông qua bài toán tỷ lệ nghịch ở khu vực giếng trời. Việc điều chỉnh sắc độ gạch men và kích thước cửa sổ theo chiều cao đã giúp lượng ánh sáng tự nhiên đi vào bên trong luôn đạt mức đồng đều. Bên cạnh đó, kiến trúc sư Antoni Gaudí còn áp dụng mô hình dây xích treo ngược giả lập tải trọng để tạo ra 60 vòm gác mái trắng, hỗ trợ phân phối trọng lượng tối ưu mà không cần đến tường chịu lực phụ trợ. Yếu tố hình học hình tròn cũng từng giúp đấu trường La Monumental tối ưu hóa góc nhìn cho gần 20 nghìn khán giả trước khi ngừng hoạt động đấu bò vào ngày 25 tháng 9 năm 2011. Rời Barcelona, hành trình di sản tiếp tục mở ra tại Nhà thờ chính tòa Girona với gian giữa rộng 23 mét không cột chống cùng đấu trường La Mã hình elip tại Tarragona. Độc đáo nhất là Nhà thờ chính tòa Tortosa với phần hậu cung hình bảy cạnh đều, công trình được những người thợ thế kỷ 14 dựng nên nhờ sử dụng hệ tỷ lệ mô-đun 9:8.