Thiên văn học là ngành khoa học lâu đời nhất của nhân loại. Mọi người đã tìm kiếm, cố gắng giải thích những gì họ nhìn thấy trên bầu trời có lẽ kể từ khi những cư dân hang động “giống người” đầu tiên tồn tại. Có một cảnh nổi tiếng trong bộ phim 2001: A Space Odyssey, nơi một người hominid tên là Moonwatcher khảo sát bầu trời, ngắm nhìn và cân nhắc những gì anh ta nhìn thấy. Có khả năng là những sinh vật như vậy đã thực sự tồn tại, cố gắng tạo ra một số ý nghĩa về vũ trụ khi họ nhìn thấy nó.
Thiên văn học tiền sử
Tua nhanh khoảng 10.000 năm về thời điểm của những nền văn minh đầu tiên và những nhà thiên văn học đầu tiên đã tìm ra cách sử dụng bầu trời. Trong một số nền văn hóa, họ là những thầy tu, nữ tu sĩ và những “giới tinh hoa” khác, những người nghiên cứu chuyển động của các thiên thể để xác định các nghi lễ, lễ kỷ niệm và chu kỳ gieo trồng. Với khả năng quan sát và thậm chí dự báo các sự kiện thiên thể, những người này nắm giữ quyền lực lớn trong xã hội của họ. Điều này là do bầu trời vẫn còn là một bí ẩn đối với hầu hết mọi người, và trong nhiều trường hợp, các nền văn hóa đưa các vị thần của họ lên bầu trời. Bất cứ ai có thể tìm ra những bí ẩn của bầu trời (và sự linh thiêng) đều phải khá quan trọng.
Tuy nhiên, những quan sát của họ không chính xác về mặt khoa học. Chúng thực tế hơn, mặc dù phần nào được sử dụng cho các mục đích nghi lễ. Trong một số nền văn minh, con người cho rằng các thiên thể và chuyển động của chúng có thể “báo trước” tương lai của chính chúng. Niềm tin đó đã dẫn đến việc thực hành chiêm tinh học hiện đã bị giảm giá trị, vốn chỉ là một trò giải trí hơn là bất cứ thứ gì khoa học.
Người Hy Lạp dẫn đường
Người Hy Lạp cổ đại là một trong những người đầu tiên bắt đầu phát triển lý thuyết về những gì họ nhìn thấy trên bầu trời. Có nhiều bằng chứng cho thấy các xã hội châu Á thời kỳ đầu cũng dựa vào thiên đường như một loại lịch. Chắc chắn, các nhà hàng hải và du khách đã sử dụng vị trí của Mặt trời, Mặt trăng và các vì sao để tìm đường xung quanh hành tinh.
Các quan sát về Mặt trăng cho thấy Trái đất cũng hình tròn. Mọi người cũng tin rằng Trái đất là trung tâm của mọi sự sáng tạo. Khi cùng với sự khẳng định của nhà triết học Plato rằng hình cầu là hình dạng hình học hoàn hảo, thì quan điểm về vũ trụ tập trung vào Trái đất dường như là một sự phù hợp tự nhiên.
Nhiều nhà quan sát ban đầu khác tin rằng thiên đường thực sự là một cái bát tinh thể khổng lồ bao quanh Trái đất. Quan điểm đó đã nhường chỗ cho một ý tưởng khác, được giải thích bởi nhà thiên văn học Eudoxus và nhà triết học Aristotle vào thế kỷ thứ 4 trước Công nguyên. Họ cho biết Mặt trời, Mặt trăng và các hành tinh treo trên một tập hợp các quả cầu đồng tâm, lồng nhau bao quanh Trái đất. Không ai có thể nhìn thấy chúng, nhưng một thứ gì đó đang giữ các thiên thể, và những quả cầu làm tổ vô hình cũng là một lời giải thích tốt như bất cứ thứ gì khác.
Mặc dù hữu ích đối với những người cổ đại đang cố gắng hiểu về một vũ trụ chưa được biết đến, nhưng mô hình này không giúp theo dõi chính xác chuyển động của các hành tinh, Mặt trăng hoặc các ngôi sao khi nhìn thấy từ bề mặt Trái đất. Tuy nhiên, với một vài cải tiến, nó vẫn là quan điểm khoa học chủ yếu về vũ trụ trong sáu trăm năm sau.
Cuộc cách mạng Ptolemaic trong Thiên văn học
Vào thế kỷ thứ hai trước Công nguyên, Claudius Ptolemaeus (Ptolemy), một nhà thiên văn học người La Mã làm việc ở Ai Cập, đã thêm một phát minh kỳ lạ của riêng mình vào mô hình địa tâm của các quả cầu tinh thể lồng vào nhau. Ông nói rằng các hành tinh chuyển động trong những vòng tròn hoàn hảo được tạo nên từ “một thứ gì đó”, gắn liền với những quả cầu hoàn hảo đó. Tất cả những thứ đó xoay quanh Trái đất. Ông gọi những vòng tròn nhỏ này là “chu kỳ sử thi” và chúng là một giả định quan trọng (nếu sai). Mặc dù nó sai, nhưng lý thuyết của ông, ít nhất, có thể dự đoán khá tốt đường đi của các hành tinh. Quan điểm của Ptolemy vẫn là “lời giải thích được ưa thích trong mười bốn thế kỷ nữa!
Cuộc cách mạng Copernican
Tất cả đã thay đổi vào thế kỷ 16, khi Nicolaus Copernicus, một nhà thiên văn học người Ba Lan cảm thấy mệt mỏi với tính chất cồng kềnh và thiếu chính xác của mô hình Ptolemaic, bắt đầu nghiên cứu một lý thuyết của riêng mình. Ông nghĩ rằng phải có một cách tốt hơn để giải thích chuyển động của các hành tinh và Mặt trăng trên bầu trời. Ông đưa ra giả thuyết rằng Mặt trời là trung tâm của vũ trụ và Trái đất và các hành tinh khác quay xung quanh nó. Có vẻ đơn giản, và rất hợp lý. Tuy nhiên, ý tưởng này mâu thuẫn với ý tưởng của nhà thờ La Mã Thần thánh (phần lớn dựa trên sự “hoàn hảo” của lý thuyết Ptolemy). Trên thực tế, ý tưởng của ông ấy đã gây ra cho ông ấy một số rắc rối. Đó là bởi vì, theo quan điểm của Giáo hội, nhân loại và hành tinh của nó luôn được coi là trung tâm của vạn vật. Ý tưởng của Copernicus đã hạ cấp Trái đất thành điều mà Giáo hội không muốn nghĩ đến. Vì là Nhà thờ và nắm quyền trên mọi tri thức, nên nó đã ném sức nặng của mình để khiến ý tưởng của ông bị mất uy tín.
Nhưng Copernicus vẫn kiên trì. Mô hình vũ trụ của ông, mặc dù vẫn chưa chính xác, nhưng đã làm được ba điều chính. Nó giải thích chương trình và chuyển động ngược dòng của các hành tinh. Nó đã đưa Trái đất ra khỏi vị trí của nó như là trung tâm của vũ trụ. Và, nó mở rộng kích thước của vũ trụ. Trong mô hình địa tâm, kích thước của vũ trụ bị giới hạn để nó có thể quay một lần sau mỗi 24 giờ, nếu không các ngôi sao sẽ bị trượt ra do lực ly tâm. Vì vậy, có lẽ Giáo hội đã sợ hãi nhiều hơn là bị hạ bệ về vị trí của chúng ta trong vũ trụ vì sự hiểu biết sâu sắc hơn về vũ trụ đang thay đổi theo ý tưởng của Copernicus.
Mặc dù đó là một bước đi đúng hướng, nhưng lý thuyết của Copernicus vẫn còn khá rườm rà và không chính xác. Tuy nhiên, ông đã mở đường cho sự hiểu biết khoa học sâu hơn. Cuốn sách của ông, Về cuộc cách mạng của các thiên thể, được xuất bản khi ông nằm trên giường bệnh, là một yếu tố quan trọng trong sự khởi đầu của Thời kỳ Phục hưng và Thời đại Khai sáng. Trong những thế kỷ đó, bản chất khoa học của thiên văn học trở nên vô cùng quan trọng, cùng với việc chế tạo các kính viễn vọng để quan sát bầu trời. Những nhà khoa học đó đã đóng góp vào sự phát triển của thiên văn học như một ngành khoa học chuyên biệt mà chúng ta biết và dựa vào ngày nay.
By Nick Greene, Carolyn Collins Petersen.
