Luôn tinh tế với những bức tường độc đáo, những cánh cửa mở rộng tầm mắt ra phía ngoài…, những nhà thờ gothique được xây dựng từ thế kỷ thứ XII luôn có những hình dáng như uốn lượn trong không gian. Vững chắc và bề thế, chúng có lối kiến trúc và hình dáng khác hẳn với những kiến trúc thời trước đó. Các kiến trúc sư gothique đã xây dựng được những công trình đồ sộ bằng việc sử dụng các nguyên tắc vật lý, mà bản thân lúc đó họ cũng chưa hình dung được. Phải đến 5 thế kỷ sau đó người ta mới định nghĩa được những nguyên tắc vật lý này.

Vào thời đó, các kiến trúc sư làm việc cho giáo hội nhận được lệnh phải xây những ngôi nhà thờ tắm mình trong ánh sáng, bởi ánh sáng chính là hiện thân của Chúa. Nhà thờ phản ánh hình ảnh của Đức Chúa trời và nơi đây sẽ giúp nâng cao tinh thần cho các con chiên của Chúa.
 

Bên trong nhà thờ Strasbourg (Pháp), một công trình mang đậm dấu ấn gothique

Hơn thế nữa, nhà thời là bằng chứng cụ thể về quyền lực của Chúa trời cũng như của Giáo hội.

Khoa học do đó là phương tiện để đạt được mục tiêu này, chứ không phải là nguồn gốc của cuộc cách mạng kiến trúc. Yêu cầu mới khá đơn giản và rõ ràng: cần nhiều ánh sáng và độ cao hơn. Nhưng việc thực hiện yêu cầu này lại chẳng dễ chút nào.

Giải pháp từ thực tế

Trước thế kỷ XII, các nhà thờ Thiên Chúa giáo thường tối và ẩm thấp. Các kiến trúc sư không thể làm khác được bởi qui tắc lực đẩy và kéo đã chi phối công việc xây dựng.
Đại thể, họ xây những bức tường rất dày và có độ cao vừa phải để có thể chịu được sức nặng của mái vòm. Thêm vào đó, họ gia cố cho các bức tường bằng những tấm chống rất nặng phía bên ngoài.

Các vòm cuốn hoặc hình cánh cung, đặc trưng kiến trúc của thời trước đó, kiến trúc Roman được làm ra để đỡ tất cả sức nặng của các mái vòm và dồn đều trọng lực xuống các bức tường phía dưới. Chính vì vậy mà họ thường xây tường rất dày. Nhưng nếu trổ một diện tích ở tường để lắp các tấm kính lớn lấy ánh sáng thì không được vì điều này khiến bức tường yếu hơn và công trình sẽ bị đổ bởi mái vòm rất nặng.

Giải pháp mới được đưa ra phải làm thế nào đó để hài hòa giữa các lực tác động. Hai sáng chế gothique lớn nhất lúc đó chính là mái vòng cung và mái chéo hình cung nhọn. Để không phải sử dụng những bức tường quá dày, cần phải tìm cách khác để gắn kết các mái vòm này, giúp giảm tải sức nặng của mái vòm và các tầng khác nhau của nhà thờ.

Vòm hình cung nhọn (arc brisé), hình thành từ hai nửa vòng đặt cạnh nhau sẽ giúp giải quyết phần nào vấn đề này. Nó cần tạo ra được 3 điểm chịu lực đối với sức nặng của các tầng nhà thờ, phần lực này được truyền xuống không phải theo chiều ngang, mà theo chiều thẳng đứng xuống đất.
 

Không chỉ đẹp, cầu kỳ, khoa học đã được áp dụng vào kiến trúc gothique khiến không gian nhà thờ cao hơn và có nhiều ánh sáng hơn

Nó được nối với điểm giao nhau của các góc nhọn (croisée d’ogive), tạo thành những bức giằng hình chữ nhật (diagonal) đỡ các mái vòm. Điều này giúp người ta không phải xây quá nhiều bức tường, thay vào đó họ chỉ cần dựng những chiếc cột. Trên thực tế, các góc nhọn, được coi là những dây giằng bằng đá sẽ chịu lực của các mái vòm và truyền lực vào đầu của các cây cột.

Giờ thì lực tải được truyền từ cao xuống thấp và làm giảm nhẹ cấu trúc của tòa nhà. Nhưng muốn biết được chiếc cột nào sẽ chịu lực của mái vòm nào, trước hết cần biết là các tầng phía dưới của nhà thờ đã được làm thế nào.
 

Hệ thống giằng phân chia lực đỡ và lực chống đẩy của một kiến trúc gothique

Vì những bức tường giờ không phải là nơi thực sự chịu lực nữa, cho nên người ta có thể xây tường rất cao và trổ được nhiều cửa, lắp nhiều tấm kính để đón ánh sáng.

Để tăng sự vững chãi, các kiến trúc sư có ý tưởng tuyệt vời là đặt phía bên ngoài các vòm cung đỡ (arcs boutant). Chúng có tác dụng giữ vững các bức tường từ phía bên ngoài và giảm tải cho những bức tường.

Khi chúng ta đứng cạnh các bức tường trong nhà thờ gothique, chúng ta khó có thể hình dung được rằng sức nặng và lực chống đẩy của mỗi chi tiết trong nhà thờ đã được tính rất kỹ càng để đảm bảo sự cân bằng và vững chãi trong kiến trúc của nó. Nhưng điều bất ngờ là tất cả những quan niệm vật lý sử dụng trong kiến trúc gothique vào thế kỷ XII chỉ được lý thuyết hóa từ thế kỷ XVI, tức là khoảng 40 năm sau đó.

Vương Tiến lược dịch từ L’Internaute (Theo Tap chi Tia sang)