Bốn khám phá thiên văn kỳ thú từ Hy Lạp cổ đại
Tác giả: Gareth Dorrian [1]
Ian Whittaker[2]
Các nhà khoa học và toán học Hy Lạp cổ đại đã thực hiện một số khám phá thiên văn đáng ngạc nhiên và quan trọng nhất từ nhiều thế kỷ trước. Cuốn sách “Lịch sử ” của Herodotus (484TCN đến 435 TCN) [3], đã mở ra một cánh cửa đáng chú ý để vào thế giới mà người Hy Lạp cổ đại biết vào giữa thế kỷ thứ năm trước Công nguyên.
Herodotus cho rằng châu Phi được bao quanh gần như hoàn toàn bởi biển. Nhưng làm sao ông biết được điều đó về một khối đất khổng lồ như vậy? Nhà sử học kể lại câu chuyện về những thủy thủ người Phoenicia được vua Neco II của Ai Cập (khoảng 600 năm TCN) cử đi thuyền vòng quanh lục địa châu Phi theo chiều kim đồng hồ, bắt đầu từ Biển Đỏ. Câu chuyện này, nếu có thật, không chỉ kể lại hành trình vòng quanh châu Phi sớm nhất được biết đến của nhân loại mà còn chứa đựng một cái nhìn sâu sắc, thú vị về kiến thức thiên văn của thế giới cổ đại. Chuyến đi, tất nhiên, kéo dài vài năm. Sau khi vòng qua mũi phía nam của châu Phi, và đi theo hướng tây, các thủy thủ đã quan sát thấy mặt trời đang ở bên tay phải của họ, phía trên đường chân trời phía bắc. Hồi bấy giờ, quan sát này đơn giản là không có ý nghĩa, vì thời đó, con người chưa biết Trái Đất có hình cầu và có bán cầu nam.
- Các hành tinh quay quanh Mặt Trời
Vài thế kỷ sau, đã có rất nhiều tiến bộ trong vũ trụ học. Aristarchus của Samos (310 TCN đến 230 TCN) [4]cho rằng Mặt Trời là “ngọn lửa trung tâm” của vũ trụ và ông thậm chí đã đặt tất cả các hành tinh được biết đến vào thời điểm đó theo đúng thứ tự khoảng cách của chúng xung quanh nó.
Đây là lý thuyết nhật tâm được biết đến sớm nhất của hệ mặt trời. Song, thật không may, văn bản gốc mà ông đưa ra lập luận này đã bị thất lạc trong lịch sử, vì vậy chúng ta không thể biết chắc chắn về cách mà nhà tư tưởng lỗi lạc này đã giải quyết nó. Aristarchus biết Mặt Trời lớn hơn nhiều so với Trái đất hoặc Mặt Trăng, và ông có thể đã phỏng đoán rằng do đó nó nên ở vị trí trung tâm trong hệ Mặt Trời.
Tuy nhiên, đó là một phát hiện đáng ngạc nhiên, đặc biệt là khi bạn cho rằng nó đã không được phát hiện lại cho đến thế kỷ 16, bởi Nicolaus Copernicus [5], người thậm chí đã thừa nhận Aristarchus trong quá trình phát triển công trình của chính mình.
Nghệ thuật lộng lẫy của Hy Lạp cổ đại
- Một trong những khám phá thiên văn vĩ đại nhất từ thời Hy Lạp cổ đại: kích thước của Mặt trăng
Một trong những cuốn sách còn tồn tại của Aristarchus đề cập đến kích thước và khoảng cách của Mặt Trời và Mặt Trăng. Trong chuyên luận đáng chú ý này, Aristarchus đã đưa ra những tính toán đã được thử nghiệm sớm nhất về kích thước và khoảng cách tương đối với Mặt Trời và Mặt Trăng.
Từ lâu, người ta đã quan sát thấy Mặt Trời và Mặt Trăng có cùng kích thước biểu kiến trên bầu trời, và Mặt Trời ở xa hơn. Họ nhận ra điều này từ các hiện tượng nhật thực, do Mặt Trăng đi qua phía trước Mặt Trời ở một khoảng cách nhất định so với Trái Đất. Ngoài ra, vào thời điểm Mặt Trăng ở phần tư thứ nhất hoặc thứ ba, Aristarchus lý luận rằng Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng sẽ tạo thành một tam giác vuông.
Vì Pythagoras [6]đã xác định độ dài các cạnh của tam giác có liên quan như thế nào vài thế kỷ trước đó, Aristarchus đã sử dụng tam giác để ước tính rằng khoảng cách tới Mặt Trời bằng 18 đến 20 lần khoảng cách tới Mặt Trăng. Ông cũng ước tính rằng kích thước của Mặt Trăng xấp xỉ một phần ba so với Trái Đất, dựa trên thời gian diễn ra nguyệt thực một cách cẩn thận.
Trong khi khoảng cách ước tính của ông về Mặt Trời quá thấp (tỷ lệ thực tế là 390), do thiếu độ chính xác của kính thiên văn vào thời điểm đó, giá trị của tỷ lệ giữa kích thước của Trái Đất và Mặt Trăng là chính xác một cách đáng kinh ngạc ( Mặt Trăng có đường kính gấp 0,27 lần Trái Đất).
Ngày nay, chúng ta biết chính xác kích thước và khoảng cách tới Mặt Trăng bằng nhiều phương tiện khác nhau, bao gồm kính thiên văn chính xác, quan sát radar và phản xạ laser do các phi hành gia Apollo để lại trên bề mặt.
Thanh cổ Acropolis – Trái tim của Hy Lạp
- Chu vi Trái đất
Eratosthenes (276 TCN – 195 TCN) là thủ thư trưởng tại Thư viện lớn Alexandria, và là một nhà thực nghiệm nhạy bén. Trong số nhiều thành tựu của ông là tính toán chu vi Trái đất sớm nhất được biết đến.
Pythagoras thường được coi là người đề xuất sớm nhất Trái đất hình cầu, mặc dù dường như không phải kích thước của nó. Phương pháp nổi tiếng và đơn giản của Eratosthenes [7]dựa trên việc đo độ dài khác nhau của bóng đổ bởi các cực cắm thẳng đứng vào mặt đất, vào giữa trưa ngày hạ chí, ở các vĩ độ khác nhau.
Mặt trời ở khoảng cách đủ xa để các tia của nó đến Trái đất ở bất cứ đâu, chúng vẫn song song một cách hiệu quả, như đã được Aristarchus chỉ ra trước đây. Vì vậy, sự khác biệt trong bóng tối chứng tỏ bề mặt Trái đất cong bao nhiêu.
Eratosthenes đã sử dụng điều này để ước tính chu vi Trái Đất là khoảng 40.000km. Con số này nằm trong khoảng vài phần trăm giá trị thực tế, được thiết lập bởi trắc địa hiện đại (khoa học về hình dạng Trái Đất).
Sau đó, một nhà khoa học khác tên là Posidonius [8](135BC đến 51BC[9]) đã sử dụng một phương pháp hơi khác và đưa ra câu trả lời gần như chính xác. Posidonius đã sống trên đảo Rhodes trong phần lớn cuộc đời của mình. Tại đó, ông quan sát thấy ngôi sao sáng Canopus sẽ nằm rất gần đường chân trời. Tuy nhiên, khi ở Alexandria, Ai Cập , ông lưu ý rằng Canopus (sao Lão Nhân) sẽ bay lên khoảng 7,5 độ so với đường chân trời.
Cho rằng 7,5 độ là 1/4 của một vòng tròn, anh ta nhân khoảng cách từ Rhodes đến Alexandria với 48, và đạt được một giá trị cũng xấp xỉ 40.000 km.
- Máy tính thiên văn đầu tiên của Hy Lạp cổ đại
Máy tính cơ học lâu đời nhất còn tồn tại trên thế giới là Cơ chế Antikythera . Thiết bị tuyệt vời được phát hiện trong một con tàu đắm cổ ngoài khơi đảo Antikythera của Hy Lạp vào năm 1900. Thiết bị hiện đã bị phân mảnh theo thời gian, nhưng khi còn nguyên vẹn, nó sẽ xuất hiện như một chiếc hộp chứa hàng chục bánh răng bằng đồng được gia công tinh xảo. Khi được quay bằng tay bằng tay cầm, các bánh răng quay ở bên ngoài hiển thị các giai đoạn của Mặt Trăng, thời gian của nguyệt thực và vị trí của năm hành tinh sau đó được biết đến (Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ) ở các vị trí khác nhau thời gian trong năm. Điều này thậm chí còn giải thích cho chuyển động ngược của chúng – một sự thay đổi ảo ảnh trong chuyển động của các hành tinh qua bầu trời.
Chúng ta không biết ai đã xây dựng nó, nhưng nó có niên đại từ thế kỷ thứ 3 đến thế kỷ thứ 1 TCN, và thậm chí có thể là công trình của Archimedes[10]. Công nghệ chế tạo bánh răng với sự tinh vi của cơ chế Antikythera đã không còn xuất hiện nữa trong một nghìn năm. Đáng buồn thay, phần lớn các công trình này đã bị thất lạc trong lịch sử và sự thức tỉnh khoa học của chúng ta đã bị trì hoãn hàng thiên niên kỷ.
Là một công cụ để giới thiệu phép đo khoa học, các kỹ thuật của Eratosthenes tương đối dễ thực hiện và không yêu cầu thiết bị đặc biệt, cho phép những người mới bắt đầu quan tâm đến khoa học có thể hiểu bằng cách thực hiện, thử nghiệm và cuối cùng, thực hiện theo các bước chân một số bước đầu tiên các nhà khoa học. Người ta có thể suy đoán rằng nền văn minh của chúng ta có thể ở đâu bây giờ nếu khoa học cổ đại này tiếp tục không suy giảm.
Hạnh Thục (lược dịch và chú thích)
Chú thích:
[1 ]Gareth Dorrian là Nghiên cứu viên Sau Tiến sĩ về Khoa học Không gian, Đại học Birmingham.
[2]Ian Whittaker là Giảng viên Vật lý, Đại học Nottingham Trent.
[3] Herodotos là một nhà sử học người Hy Lạp sống ở thế kỷ 5 trước Công nguyên. Ông được coi là “cha đẻ của môn sử học” trong văn hóa phương Tây.
[4] Aristarchus của Samos là một nhà thiên văn và nhà toán học người Hy Lạp, sinh ra trên đảo Samos ở Hy Lạp. Ông là người Hy Lạp đầu tiên, đồng thời là người đầu tiên trên thế giới đã đưa ra luận cứ rõ ràng cho mô hình nhật tâm của hệ Mặt Trời, với việc đặt Mặt Trời (chứ không phải Trái Đất) ở trung tâm của vũ trụ.
[5] Nicolaus Copernicus (1473 – 1543) là một nhà thiên văn học đã nêu ra hình thức hiện đại đầu tiên của thuyết nhật tâm (Mặt Trời ở trung tâm) trong cuốn sách Về sự chuyển động quay của các thiên thể (De revolutionibus orbium coelestium).
[6] Pythagoras (sinh khoảng năm 580 đến 572 TCN – mất khoảng năm 500 đến 490 TCN) là một nhà triết học người Hy Lạp. Ông thường được biết đến như một nhà khoa học và toán học vĩ đại.
[7] Eratosthenes (276 TCN – 194 TCN) là một nhà toán học, địa lý và thiên văn người Hy Lạp. Sinh thời, ông được gọi là “Beta”, do ông là người nổi tiếng thứ hai trên thế giới vào thời đó trong nhiều lĩnh vực, sau người đồng nghiệp và bạn thân là Archimedes.
[8] Posidonius (135 – 51 TCN) là một chính trị gia người Hy Lạp, nhà thiên văn học, nhà chiêm tinh học, nhà địa lý học, nhà sử học, nhà toán học và giáo viên gốc Apamea, Syria.
[9] BC là từ viết tắt của tiếng Anh: “Before Christ”, nghĩa là “trước khi chúa Giê-su ra đời”, cũng có nghĩa là Trước công nguyên (TCN).
[10] Archimedes (287 TCN – 212 TCN) là một nhà toán học, nhà vật lý, kỹ sư, nhà phát minh và nhà thiên văn học người Hy Lạp; ông được coi là một trong những nhà khoa học hàng đầu của thời kỳ cổ đại.
