Nơi sản xuất thủy tinh đầu tiên trên thế giới ?

Ngày nay, thủy tinh là vật dụng thông thường có mặt trong mọi gia đình. Nhưng đâu là nơi khởi sinh ra nó? Cho đến nay vẫn là điều mà các nghiên cứu liên ngành của khảo cổ học hiện đại và ngành khoa học vật liệu đang truy tìm.


Ở Lebanon, nhiều gia đình vẫn còn chế tác thủy tinh dựa trên kỹ thuật của người Phoenicia cổ đại. Nguồn: middleeasteye.net

Hàng ngàn năm trước, các vị pharaoh của vương triều Ai Cập cổ đại đã dùng nhiều đồ thủy tinh trong cuộc sống, ngay cả khi đã qua đời, và để lại những mẫu vật tuyệt đẹp cho các nhà khảo cổ khám phá. Lăng mộ của Vua Tutankhamen chứa bảng viết trang trí và hai giá gác đầu làm từ thuỷ tinh đặc, hẳn nó đã từng nâng giấc cho những vị vua say ngủ. Trên mặt nạ tang lễ của ngài, người ta khảm thủy tinh xanh xen lẫn vàng xung quanh.

Nhưng vẫn còn nhiều nghi vấn về loại vật liệu quan trọng này. Miếng thủy tinh đầu tiên được tạo thành ở đâu? Nó được làm ra, nhuộm màu và được truyền đi như nào trong thế giới cổ đại? Dẫu nhiều điều vẫn chìm trong bí ẩn nhưng trong vài thập niên qua, các kỹ thuật khoa học vật liệu và việc tái phân tích các hiện vật khai quật được trong quá khứ đã bắt đầu hé lộ thêm thông tin chi tiết. 

Kết quả là, việc phân tích này mở ra cánh cửa tới cuộc sống của các nghệ nhân, nhà buôn và các vị vua từ thời đồ đồng, cũng như những mối giao thương quốc tế. 

Một quá khứ dễ lẫn lộn

Ở thời cổ xưa lẫn hiện đại, thủy tinh thường được làm từ silic dioxit hay silic, có đặc trưng là các nguyên tử hỗn độn. Trong thạch anh tinh thể, các nguyên tử được sắp xếp một cách đều đặn và ổn định theo cùng một khuôn mẫu nhất định. Nhưng trong thủy tinh, các khối cơ bản tương tự – một nguyên tử silic kết cặp với các nguyên tử oxy – lại được xếp một cách hỗn loạn.

Các nhà khảo cổ đã tìm thấy những hạt thủy tinh có niên đại sớm nhất vào thiên niên kỷ III TCN. Lớp men dựa trên cùng một chất liệu và công nghệ ngày trước vẫn còn. Nhưng vào Cuối thời đại đồ đồng — năm 1600 đến 1200 TCN — việc sử dụng thủy tinh dường như đã thực sự phổ biến ở Ai Cập, thời kỳ Mycenae của Hy Lạp và Lưỡng Hà, còn được gọi là Cận Đông (nằm ở khu vực ngày nay là Syria và Iraq).

Không giống ngày nay, thủy tinh thời đó thường mờ đục và lẫn màu. Người ta nghiền nhỏ các viên thạch anh để lấy được khoáng chất silic, chứ không phải làm thủy tinh bằng nguyên liệu cát. Những người cổ đại thông minh đã tìm ra cách hạ nhiệt độ nóng chảy của thạch anh vụn xuống mức có thể đạt được trong các lò nung thời đại đồ đồng: Họ sử dụng tro của thực vật sa mạc có hàm lượng muối cao như natri carbonat hoặc bicarbonat. Vôi (canxi oxit) có trong các loại thực vật này làm cho thủy tinh bền hơn. Các nhà sản xuất thủy tinh cổ đại cũng bỏ thêm vào các vật liệu mang lại màu sắc cho thủy tinh, chẳng hạn như coban cho ra màu xanh đậm, hoặc hợp kim chì antimon cho màu vàng. Các thành phần hòa vào nhau trong quá trình tan chảy, đóng góp những manh mối hóa học mà các nhà nghiên cứu ngày nay đang tìm kiếm.

Khoa học vật liệu của thời hiện đại có thể sẽ mở lối cho chúng ta khám phá lịch sử của thủy tinh. “Chúng ta có thể bắt đầu phân tích các nguyên liệu thô dùng để sản xuất thủy tinh, rồi đưa ra giả thuyết xem nó đến từ nơi nào trên thế giới” — theo nhà khoa học vật liệu Marc Walton thuộc Đại học Northwestern ở Evanston, Illinois, đồng tác giả của một bài báo về khoa học vật liệu, hiện vật khảo cổ và tác phẩm nghệ thuật trong tạp chí Annual Review of Materials Research năm 2021. 
Nhưng những manh mối đó chưa đủ sức dẫn các nhà nghiên cứu đi xa. Vào khoảng 20 năm trước, khi Andrew Shortland, tại Đại học Cranfield ở Shrivenham, England cùng đồng nghiệp bắt đầu tìm hiểu nguồn gốc của thủy tinh, thì dường như thủy tinh từ Ai Cập, Cận Đông và Hy Lạp có sự tương đồng về mặt hóa học, do đó với các kỹ thuật phân tích thời điểm đó cũng khó phân biệt chúng.

Chỉ có một ngoại lệ là thủy tinh màu xanh lam. Nhờ nghiên cứu của nhà hóa học người Ba Lan Alexander Kaczmarczyk vào những năm 1980, nhóm của Shortland đã phát hiện ra các nguyên tố như nhôm, mangan, niken và kẽm cùng với coban tạo cho thủy tinh màu xanh thẳm. Kiểm tra các nguyên tố này, nhóm của Kaczmarczyk thậm chí còn lần theo quặng coban được dùng để tạo màu xanh lam tới nguồn khoáng sản của nó trong các ốc đảo Ai Cập.


Đường giao thương và các địa điểm tạo tác thủy tinh ở thời đại đồ đồng. 

Tiếp bước từ nơi Kaczmarczyk dừng lại, Shortland bắt đầu tìm hiểu cách người Ai Cập thao tác với quặng coban từ thời cổ đại. Trong phòng thí nghiệm, Shortland và các đồng nghiệp đã tái tạo một phản ứng hóa học mà những người thợ thủ công cuối thời đại đồ đồng có thể đã sử dụng để tạo ra một chất màu phù hợp. Và họ đã tạo ra một tấm thủy tinh màu xanh đậm, đồng màu với thủy tinh màu xanh Ai Cập.

Sau này, một phương pháp tương đối mới là cắt bỏ bằng laser cảm ứng kết hợp khối phổ (LA-ICP-MS) đã cung cấp nhiều hiểu biết sâu sắc hơn. Kỹ thuật này sử dụng tia laser để lấy ra một hạt vật chất cực nhỏ mà mắt thường không thể nhìn thấy sau đó sử dụng khối phổ để đo một loạt các nguyên tố, tạo ra dấu ấn hóa học cho mẫu.
Dựa trên phương pháp này, vào năm 2009, Shortland, Walton cùng đồng sự đã phân tích các hạt thủy tinh cuối thời đại đồ đồng được khai quật tại một số di chỉ của Hy Lạp. Các phân tích cho thấy thủy tinh Hy Lạp mang đặc trưng của vùng Cận Đông hoặc Ai Cập, củng cố ý tưởng cho rằng Hy Lạp đã nhập khẩu thủy tinh từ cả hai nơi. Thủy tinh Ai Cập thường có lượng lantan, zirconium và titan cao hơn, trong khi thủy tinh Cận Đông hay có nhiều crom hơn.

Nơi khởi nguồn nghề sản xuất thủy tinh?

Nhưng giữa hai ứng cử viên chính: Cận Đông và Ai Cập thì những mảnh thủy tinh đầu tiên được tạo ra ở đâu? Trong ít nhất 100 năm, các nhà nghiên vẫn chưa thể ngã ngũ, bởi vì nhiều nguyên do.

Dựa trên một số hiện vật thủy tinh đẹp, được bảo quản tốt có niên đại khoảng 1500 TCN, ban đầu người ta đánh giá Ai Cập cao hơn. Đến những năm 1980, các nhà nghiên cứu đã đặt cược vào Cận Đông, sau khi các nhà khai quật tìm thấy vô số thủy tinh được cho là có niên đại từ những năm 1500 TCN tại Nuzi, từng là một thị trấn vào cuối thời đại đồ đồng ở Iraq.

Nhưng ngay sau đó, một cuộc tái phân tích các văn bản khảo cổ cho thấy hiện vật thủy tinh phát hiện ở Nuzi có niên đại muộn hơn ước tính từ 100 đến 150 năm, còn ngành công nghiệp thủy tinh của Ai Cập trong khoảng thời gian đó đã phát triển hơn — bằng chứng này một lần nữa lại thiên về Ai Cập.

Nhưng chuyện vẫn chưa đến hồi kết thúc. Thủy tinh có thể bị suy thoái chất lượng, nhất là trong các môi trường ẩm ướt. Những hiện vật lấy từ các ngôi mộ và thị trấn cổ của Ai Cập đã tồn tại hàng thiên niên kỷ, nhờ môi trường bảo quản gần như lý tưởng của sa mạc. Trong khi đó thì thủy tinh Cận Đông chịu bất lợi hơn do được khai quật từ các ngôi mộ nằm trên các vùng đồng bằng ngập nước ở Lưỡng Hà, lại thường xuyên bị ngấm nước.

Rất khó xác định niên đại loại thủy tinh bị giảm giá trị này. Và có thể nhiều thủy tinh tương tự không được chú ý trong quá trình khai quật. “Tôi nghĩ rằng rất nhiều mảnh thủy tinh gần như đã biến mất hết,” Shortland cho biết. “Các cuộc khai quật trước đây thường không để tâm nhiều tới những món đồ thủy tinh cũ kỹ bong tróc hỏng nát bằng những hiện vật khác”.

Một việc nữa khiến cho việc phân tích chính xác nơi nào sản xuất ra thủy tinh cũng cực kỳ rối rắm. Bởi vì loại vật liệu này thường xuyên được buôn bán trao đổi, cả ở dưới dạng vật dụng hoàn chỉnh và thủy tinh thô để sau đó thợ tiếp tục chế tác. 

Theo dấu những dòng giao thương 

Thủy tinh giúp gắn kết các đế quốc cổ xưa lại với nhau, theo nhà khoa học vật liệu khảo cổ Thilo Rehren tại Viện Cyprus ở Nicosia. Ông đã nghiên cứu tay nghề thủ công đằng sau những hiện vật lấy từ lăng mộ của Vua Tut. Các kho báu cổ cuối thời đại đồ đồng hé lộ sự trao đổi ngà voi, đá quý, gỗ, động vật, con người, v.v., và tuy chúng ta chưa hiểu được hết vai trò của thủy tinh trong tục lệ ban tặng và cống nạp này, thì thành phần của các hiện vật cũng cho thấy đã có sự trao đổi thủy tinh.
Trong một chiếc vòng cổ bằng hạt thủy tinh được khai quật ở Gurob, Ai Cập, một khu vực được cho từng là cung điện hậu cung, Shortland cùng các đồng nghiệp đã tìm thấy dấu hiệu hóa học liên quan đến Lưỡng Hà: hàm lượng crom tương đối cao. Vị trí của chuỗi hạt ngụ ý rằng vật trang sức này có lẽ được tặng cho Pharaoh Thutmose III cùng những phụ nữ vùng Cận Đông đã trở thành thê thiếp của ngài. 


Thủy tinh xanh được khai quật ở Uluburun. 

Vào đầu những năm 1980, các thợ lặn cũng tìm thấy một di chỉ đầy những hiện vật thủy tinh của một cuộc trao đổi tương tự như vậy trong một con tàu đắm tên là Uluburun, có niên đại từ những năm 1300 TCN, ở ngoài khơi bờ biển Thổ Nhĩ Kỳ. Phân tích đồ vật trong con tàu này cho ta thấy nền kinh tế toàn cầu – đây có thể là con tàu của người Phoenicia trong một chuyến viễn chinh dâng tặng phẩm, con tàu này vận chuyển các mặt hàng từ khắp nơi: ngà voi, đồng, thiếc, thậm chí cả hổ phách từ vùng Baltic. Từ xác tàu, các nhà khai quật đã lấy được rất nhiều thủy tinh màu — 175 khối thủy tinh bán thành phẩm, được gọi là phôi, để làm thủy tinh.

Hầu hết các phôi đều có màu xanh đậm coban, nhưng con tàu cũng mang theo các phôi màu tím và xanh ngọc. Jackson cùng các đồng nghiệp đã bào ra vài mảnh nhỏ của ba phôi và báo cáo vào năm 2010 rằng các khối thủy tinh thô có nguồn gốc từ Ai Cập, dựa trên nồng độ của kim loại vi lượng.

Một lý do khác khiến việc xác định các địa điểm sản xuất thủy tinh khó khăn là thông thường việc tìm xưởng sản xuất chế tạo hiện vật sẽ đi liền với các dấu hiệu như xỉ thải, nhưng quy trình này lại chỉ tạo ra ít rác thải. Rehren và nhà khảo cổ học Edgar Pusch đã tìm kiếm những dấu tích này để hòng phát hiện ra dấu hiệu của một xưởng sản xuất thủy tinh cổ xưa ở kinh đô của Pharaoh Ramses II vào những năm 1200 TCN (là Qantir, Ai Cập ngày nay) từ khoảng 20 năm về trước.

Rehren và Pusch thấy nhiều bình chứa có một lớp vôi dày, lớp này sẽ hoạt động như một vách ngăn chống dính giữa thủy tinh và gốm, giúp dễ dàng nhấc thủy tinh ra ngoài. Một số bình chứa có thể được dùng để làm thủy tinh chứa thủy tinh bán thành phẩm màu trắng, trông sủi bọt. Rehren và Pusch cũng liên kết màu sắc của các bình gốm với nhiệt độ nung chúng trong lò. Ở khoảng 900oC, các nguyên liệu thô được nấu chảy để tạo ra loại thủy tinh bán thành phẩm đó. Có một số nồi nung có màu đỏ sậm hoặc đen, cho thấy chúng đã được nung đến ít nhất 1.000oC-nhiệt độ đủ cao làm tan chảy hoàn toàn thủy tinh và nhuộm đều màu để tạo ra phôi thủy tinh. 

Tuy nhiên, vấn đề là dù các nhà khoa học xác định có thể đây là bằng chứng rõ rệt cho thấy có sản xuất thủy tinh tại đó nhưng không ai biết quá trình tạo tác diễn ra như thế nào. 

Kể từ đó, Rehren cùng đồng nghiệp đã tìm thấy bằng chứng tương tự về việc chế tạo thủy tinh và sản xuất phôi ở các địa điểm khác, bao gồm thành phố sa mạc cổ Tell el-Amarna, gọi tắt là Amarna, đây là thủ đô của Akhenaton trong những năm 1300 TCN. Và họ nhận thấy một mẫu thú vị. Trong nồi nấu kim loại của Amarna chỉ có những mảnh thủy tinh màu xanh coban xuất hiện. Nhưng tại Qantir, nơi đồng đỏ cũng được dùng để tạo ra màu đồng thiếc, những chiếc nồi nung được khai quật chủ yếu chứa các mảnh thủy tinh màu đỏ. Tại Qantir, nhà Ai Cập học Mahmoud Hamza thậm chí đã khai quật được một phôi thủy tinh lớn màu đỏ bị ăn mòn vào những năm 1920. Và tại một địa điểm có tên là Lisht, người ta tìm thấy những chiếc nồi nung còn chứa các mảnh thủy tinh chủ yếu có màu xanh ngọc.

Rehren cho biết, sự đơn sắc của hiện vật ở các di chỉ gợi ý rằng có thể mỗi khu xưởng chuyên về một màu. Có một điều đặc biệt là tại Amarna, các thanh thủy tinh được khai quật từ địa điểm này-có thể được làm từ các phôi nung chảy lại — có nhiều màu sắc khác nhau, củng cố ý tưởng rằng các phôi thủy tinh màu được vận chuyển và buôn bán để chế tác thủy tinh tại nhiều địa điểm.

Những mảnh ghép ít ỏi từ quá khứ 

Khi tiếp tục khám phá nguồn gốc thủy tinh ở Amarna, các nhà khảo cổ học lại phải lần ngược lại trong một đống thông tin bị nhiễu do những khai quật từ cả trăm năm trước bỏ sót nhiều thông tin. 

Năm 1921 – 1922, một nhóm người Anh do nhà khảo cổ học Leonard Woolley dẫn đầu đã khai quật Amarna. Nhưng một trăm năm nhìn lại, nhà Ai Cập học và khảo cổ học Anna Hodgkinson tại Đại học Tự do Berlin cho biết: “Nói thẳng là ông ta đã phá hỏng hết cả. Vì vội vàng và tập trung vào những phát hiện hào nhoáng hơn, Leonard Woolley đã không thực hiện hoạt động khảo cứu lại các nguồn sử liệu về thủy tinh. Khai quật vào năm 2014 và 2017, Hodgkinson và các đồng nghiệp đã phải nhặt nhạnh lại các mảnh thủy tinh bị bỏ sót. 

Một số hiện vật được khai quật được ở khu vực cư trú của các hộ gia đình có địa vị xã hội tương đối thấp không có lò nung – đây là một chuyện khó hiểu vì người ta vẫn giả định là ở thời cổ đại thủy tinh được có vai trò giúp thể hiện địa vị xã hội. Lật lại các tư liệu nghệ thuật cổ xưa của Ai Cập mô tả hai người thợ kim loại dùng ống thổi vào lửa, nhóm nghiên cứu đặt lại giả thiết rằng liệu những ngọn lửa nhỏ như thế có thể giúp chế tác thủy tinh hay không và họ phát hiện ra ngay cả những lò lửa nhỏ như vậy cũng có thể giúp đạt đến nhiệt độ đủ cao đủ để tạo tác thủy tinh. 

Thông tin này đã giúp đảo ngược lại giả thiết ban đầu về thủy tinh, có lẽ việc chế tạo thủy tinh không phải độc quyền như các nhà nghiên cứu vẫn nghĩ. Hodgkinson suy đoán, có thể phụ nữ và trẻ em cũng tham gia vào việc này, vì cần có nhiều người giúp giữ lửa.

Rehren cũng đang suy nghĩ lại về việc thủy tinh là dành cho những tầng lớp nào, vì các thị trấn buôn bán ở Cận Đông có rất nhiều thủy tinh và một lượng lớn được chuyển đến Hy Lạp. Ông phân tích: “Với tôi thì nó không giống loại hàng hóa được hoàng gia kiểm soát chặt chẽ. Tôi tin rằng trong 5, 10 năm nữa thì chúng ta sẽ có thể lập luận rằng thủy tinh là một mặt hàng xa xỉ và chuyên dụng, nhưng không phải thứ được kiểm soát chặt chẽ”. Cao cấp, nhưng không chỉ dành cho hoàng gia.
Các nhà nghiên cứu cũng đang bắt đầu sử dụng khoa học vật liệu để theo dõi hoạt động buôn bán thủy tinh màu tiềm năng. Vào năm 2020, Shortland cùng đồng nghiệp đã báo cáo phương pháp sử dụng chất đồng vị để xác định nguồn gốc của antimon, một nguyên tố được dùng để tạo ra màu vàng hoặc có thể khiến thủy tinh mờ đục. “Phần lớn thủy tinh thời sơ khai — khởi đầu của quá trình sản xuất thủy tinh — có antimon trong đó,” Shortland cho biết. Nhưng antimon khá hiếm, khiến nhóm của Shortland băn khoăn không biết những người thợ thủy tinh cổ đại đã lấy nó từ đâu.

Họ tìm thấy các đồng vị antimon trong thủy tinh khớp với quặng chứa antimon sulfua, hoặc stibnit, từ vùng Georgia ngày nay ở Caucasus — một trong những bằng chứng tốt nhất cho nền thương mại thủy tinh màu quốc tế.

Các nhà nghiên cứu đang tiếp tục xem xét niên đại của những tấm thủy tinh đầu tiên. Tuy Ai Cập vẫn nhận được phần lớn sự chú ý, nhưng còn rất nhiều địa điểm ở Cận Đông mà các nhà khảo cổ vẫn có thể khai quật để tìm kiếm các manh mối mới. Nhiều hiện vật cũ có thể giúp mang lại manh mối mới khi được phân tích lại bằng các kỹ thuật hiện đại hơn.

Kiến thức lịch sử của chúng ta về thủy tinh tiếp tục ngày một nhiều hơn, nhưng chúng ta vẫn chưa thể kết luận chắc chắn được điều gì. Rõ ràng là ngày nay, các nhà khảo cổ có ngày càng đầy đủ tư liệu thành văn hơn, hình đung được về bối cảnh văn hóa của các nền văn minh rõ ràng hơn, nhưng những vật liệu mà các nhà khai quật tìm thấy được lại chỉ là những phần nhỏ từ quá khứ, rải rác ở các địa điểm còn tồn tại đến ngày nay. □

Phương Anh lược thuật
Nguồn: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/a-brief-scientific-history-of-glass-180979117/

Tìm địa điểm Trường
Gọi trực tiếp
Chat Facebook
Chat Zalo

[flipbook id="1"]