Ngày nay, theo dõi giờ giấc dường như là điều hiển nhiên. Mọi người chỉ cần liếc nhìn đồng hồ hoặc điện thoại di động để nắm được thời gian, thậm chí chính xác đến từng giây. Nhưng trước khi phát minh ra những thiết bị chạy bằng pin như vậy, việc theo dõi thời gian hoàn toàn khác.
Ví dụ, thời cổ đại, đồng hồ Mặt Trời được sử dụng phổ biến. Tuy nhiên, phương pháp đo thời gian này có những hạn chế. Đồng hồ Mặt Trời chỉ hoạt động khi có ánh sáng Mặt Trời và không thể duy trì sự phân chia thời gian liên tục. Để bù đắp những thiếu sót này, đồng hồ nước được phát minh.
Có hai dạng đồng hồ nước: dòng chảy ra và dòng chảy vào. Với đồng hồ nước chảy ra, bên trong thùng chứa đánh dấu các vạch đo. Thùng được đổ đầy nước và rò rỉ dần ra ngoài với tốc độ ổn định. Những người quan sát có thể biết giờ giấc thông qua mực nước thay đổi. Đồng hồ nước chảy vào hoạt động theo nguyên tắc tương tự, nghĩa là nước nhỏ giọt đều đặn. Tuy nhiên, các vạch đo lại nằm trong thùng chứa thứ hai. Dựa vào lượng nước nhỏ giọt xuống từ thùng thứ nhất, người xưa có thể biết thời gian đã trôi qua bao lâu.
Đồng hồ nước cổ xưa nhất với bằng chứng xác thực tồn tại vào khoảng năm 1417 - 1379 trước Công nguyên, trong thời pharaoh Amenhotep III, được sử dụng trong đền Amen-Re ở Karnak. Trong khi đó, đồng hồ nước được đề cập sớm nhất là trong nội dung khắc dưới hầm mộ của một vị quan từ thế kỷ 16 trước Công nguyên ở Ai Cập.
Đồng hồ nước Karnak khi được phát hiện đã vỡ thành nhiều mảnh. Cổ vật này làm từ thạch cao, thiết kế giống một chậu hoa lớn, có những hình vẽ đặc trưng xếp thành ba hàng ngang bên ngoài và hình vua Amenhotep III. Đồng hồ nước có 12 cột chạm khắc với 11 vạch cách đều nhau, tượng trưng cho các giờ trong đêm. Nước chảy qua một lỗ nhỏ ở giữa đáy. Để nắm được thời gian, người xưa sẽ nhìn vào trong đồng hồ, quan sát mực nước và xác định giờ dựa vào vạch gần nhất.
Tuy nhiên, đồng hồ nước cũng có một số nhược điểm. Đầu tiên, cần có áp suất nước không đổi để giữ cho dòng nước chảy với tốc độ không đổi. Để giải quyết vấn đề này, đồng hồ lấy nước từ một bể chứa lớn, trong đó nước được giữ ở mức không đổi.
Một vấn đề khác là độ dài ngày và đêm thay đổi theo mùa nên đồng hồ cần được hiệu chỉnh mỗi tháng. Người xưa đã áp dụng một số biện pháp để giải quyết vấn đề này. Ví dụ, một chiếc đĩa có 365 lỗ với kích thước khác nhau được sử dụng để điều chỉnh dòng nước. Lỗ lớn nhất tương ứng với đông chí, khi ngày ngắn nhất, và lỗ nhỏ nhất tương ứng với ngày dài nhất trong năm - hạ chí. Hai lỗ này nằm ở hai đầu đối diện của đĩa, những lỗ khác được sắp xếp ở giữa với kích thước tăng dần hoặc giảm dần. Các lỗ tương ứng với các ngày trong năm và sẽ được xoay chuyển cuối mỗi ngày.
Dù nguyên lý cơ bản của đồng hồ nước tương đối đơn giản, người xưa vẫn phải đối mặt với một số thách thức liên quan đến áp lực nước và sự chuyển mùa, khiến loại đồng hồ này ngày càng trở nên phức tạp. So sánh với sự dễ dàng khi xem giờ ngày nay, có vẻ nhân loại đã trải qua một chặng đường phát triển rất dài.
Thu Thảo (Theo Ancient Origins)