Tài liệu: Tại sao đêm tối

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mỗi ngôi sao là một Mặt Trời, tại sao ban đêm lại tối ?Các quan trắc thiên văn chỉ nhằm miêu tả ba điều cơ bản: một là, vật thể ở đâu? hai là, vật thể sáng cỡ bao nhiêu? ba là, vật thể có màu gì?

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu: Tại sao đêm tối

Tại sao đêm tối Mỗi ngôi sao là một Mặt Trời, tại sao ban đêm lại tối ?Các quan trắc thiên văn chỉ nhằm miêu tả ba điều cơ bản: một là, vật thể ở đâu? hai là, vật thể sáng cỡ bao nhiêu? ba là, vật thể có màu gì? Thật vậy, gần hết tri thức về thiên văn học mà loài người đã nhọc nhằn thu lượm được suốt mấy ngàn năm văn minh là chỉ dựa trên cơ sở của ba quan sát đơn giản này Mỗi ngôi sao là một Mặt Trời, tại sao ban đêm lại tối ? Các quan trắc thiên văn chỉ nhằm miêu tả ba điều cơ bản: một là, vật thể ở đâu? hai là, vật thể sáng cỡ bao nhiêu? ba là, vật thể có màu gì? Thật vậy, gần hết tri thức về thiên văn học mà loài người đã nhọc nhằn thu lượm được suốt mấy ngàn năm văn minh là chỉ dựa trên cơ sở của ba quan sát đơn giản này . Tôi xin đi thẳng vào vấn đề. Thiên văn hay Vũ trụ học thường bị xem như là một chủ đề xa xôi, khó hiểu và thiếu tính thực tiễn. Và hình ảnh các nhà thiên văn như những anh chàng dở hơi tối ngày chăm chú nhìn lên trời mà quên bẵng những việc dưới đất cũng không làm cho bộ môn này hấp dẫn thêm bao nhiêu. Suốt nửa
thế kỷ trước, khi mà nền giáo dục và khoa học nước ta đi từ con số không đến những phát triển vượt bậc, với số lượng cán bộ có năng lực chuyên môn đủ để lo cho việc học hành và đào tạo của bao thế hệ người dân. Từ trong những năm tháng chiến tranh khốc liệt nhất, Viện Khoa Học Việt nam đã được hình thành (1968), điều này cho thấy đội ngũ các nhà khoa học Việt nam đã trưởng thành rất nhanh và đầy hứa hẹn. Ngoài những đóng góp mang tính cơ bản trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước, những nhà khoa học thuộc thế hệ tiên phong ở nước ta còn chăm lo việc giáo dục và cập nhật những phát triển khoa học cho quảng đại quần chúng. Vậy mà với một số đáng kể của thành phần có giáo dục trong nước, thiên văn học trong giai đoạn này vẫn còn bị nhầm lẫn với ngành khí tượng hay chuyện chiêm tinh tướng số (!). Tháng 12 năm 1993, GS Trần Thanh Vân tổ chức chương trình hội thảo Vật lý Rencontres du Vietnam (Gặp gỡ Việt Nam) lần đầu tiên tại Hà nội, có sự tham gia đông đảo của các nhà vật lý thiên văn quốc tế. Báo chí và những người yêu thiên văn trong nước bắt đầu lạc quan về một tương lai sáng sủa hơn của một nền thiên văn học cho nước nhà. Năm 2000 đã đi qua khá lâu, và cho đến thời điểm này, trong các chương trình học ở nước ta, bộ môn này vẫn chưa được dạy và học rộng rãi. Đây là một thiếu sót đáng tiếc. Sẽ còn lâu mới cải thiện được tình cảnh này, và người viết bài này thật tâm cũng không có tham vọng là trong chốc lát sẽ thay đổi được cách nhìn về thiên văn/vũ trụ học đã có trong số đông bạn đọc chúng ta. Những điều mà tôi muốn kể lại với bạn đọc dưới đây chỉ liên hệ đến một số cá nhân, hay chính xác hơn là những ý tưởng của họ, đã góp phần thúc đẩy và dẫn đến những thay đổi mang tính quyết định trong đời sống cũng như trong cách suy nghĩ của con người hay của số đông chúng ta ở thế giới ngày nay. Đây là những tên tuổi đã đi vào lịch sử mà ta thường gọi là thiên tài, những cá nhân siêu việt. Nhưng đáng kể hơn là những gì họ đã để lại đến hôm nay và liên quan thiết thực đến bạn và tôi, ấy là những đóng góp hay những ý tưởng khoa học của họ. Mà phải nói ngay là một số những ý tưởng chủ đạo của những nhà khoa học này thường là chẳng cao siêu hay cách biệt gì mấy, mà cũng không quá phức tạp. Nhiều khi chúng như là những điều hiển nhiên. Có một thực tại hiển nhiên trong thiên văn mà ít khi ta nói đến. Đó là trời thì cao,
cho nên hầu như tất cả những gì con người có thể làm được là chỉ có ngước mắt nhìn mà thôi. Công việc nhìn này, còn gọi là quan trắc bởi vì phải vừa nhìn vừa ghi chép tỉ mỉ, có khi cũng bị cản trở vì mây mù hay vì vật thể cần quan sát hơi mờ. Mọi cố gắng, như làm kính thiên văn lớn rồi mang lên núi cao, hay vượt lên bầu khí quyển bằng bóng thám không, hay đem thiết bị quan trắc ra khỏi vùng hấp dẫn của trái đất bằng phi thuyền không gian, cùng những phát triển kỹ thuật hiện đại và tốn kém khác, hết thảy cũng chỉ để vượt qua những trở ngại này để nhìn thấy cho tốt hơn mà thôi. Có nghĩa là làm gì thì làm, các quan trắc thiên văn chỉ nhằm miêu tả ba điều cơ bản: một là, vật thể ở đâu? hai là, vật thể sáng cỡ bao nhiêu? ba là, vật thể có màu gì? Thật vậy, gần hết tri thức về thiên văn học mà loài người đã nhọc nhằn thu lượm được suốt mấy ngàn năm văn minh là chỉ dựa trên cơ sở của ba quan sát đơn giản này[1]. 1. Chuyện ngày xưa 2. Ý tưởng đầu tiên tôi muốn đề cập đến là chuyện trái đất xoay chung quanh mặt trời. Có lẽ với số đông chúng ta đây là vấn đề dễ hiểu, hay ít ra cũng khá quen thuộc. Quả là tôi muốn lạm dụng sự quen thuộc này để mong cầm chân bạn đọc lâu hơn một chút. Sự chuyển động của trái đất vốn liên quan mật thiết đến câu hỏi đầu bài. “Tại sao ban đêm trời tối?” Câu trả lời đã có từ gần năm trăm năm trước mà mỗi học sinh cấp một ngày nay đều thuộc lòng: do trái đất xoay quanh trục của nó - một nửa về phía mặt trời là ban ngày, và nửa kia bị khuất mặt trời là ban đêm. Đây là một câu hỏi cũ rích. Nhưng câu trả lời đúng đắn, hay nói chính xác hơn, câu trả lời nghiêm túc chỉ thật sự được trình bày cách đây chưa đầy năm trăm năm. Trong cái bể văn minh của nhân loại, Kim Tự Tháp năm ngàn năm hay Vạn lý trường thành ba ngàn năm, thì bốn năm trăm năm trước đây, lúc nhà toán học người Ba Lan Copernicus công bố công trình kinh điển của mình, chỉ là con số lẻ thời gian và vẫn còn tương đối mới. Nói như thế để thấy rằng câu hỏi đầu bài đặt ra quả thực là câu hỏi khó, các bậc cha ông đã không quản mày mò. Trước Copernicus gần hai ngàn năm, Aristotle và các bậc thánh hiền khác cũng đã mày mò như thế. Họ, cũng
như ông bà mình, cho rằng đêm tối là do mặt trời lặn. Vũ trụ quan của họ bao gồm trái đất là trung tâm, và mọi thiên thể, bao gồm mặt trời, các hành tinh và những vì sao đều xoay quanh trái đất 24 giờ một ngày; toàn là những điều mà ta chỉ cần ngước lên nhìn là thấy. Viết đến đây tôi thấy băn khoăn. Lỡ mà có bạn dọc than phiền: “Ôi dào! Vũ trụ quan với nhân sinh quan... Biết đâu là đúng, đâu là sai. Đúng bây giờ mà ngàn năm sau sai thì cũng vô nghĩa. Điều khác biệt giữa trái đất xoay quanh mặt trời hay mặt trời xoay quanh trái đất thì liên quan gì đến thế giới này?” Bản thân tác giả cũng thông cảm với những phản ứng như vậy. Quả thực với nhi ều người trong chúng ta, chuyện đúng sai rất là vô chừng, nhiều khi cũng vô thưởng vô phạt. Nhưng bảo rằng điều này vô nghĩa, hay không liên quan đến thế giới này, không có mang lại ích lợi thiết thực đến cho cá nhân bạn đang đọc bài viết này thì người viết không đồng ý. Ta sẽ bàn tiếp vấn đề này, nhưng bây giờ thì hãy trở lại câu chuyện của đầu bài. Hệ địa tâm, tức là mô hình mà mọi thiên thể xoay quanh trái đất, dựa trên một dữ kiện thiên văn quan trọng: có ngày và có đêm trong vòng 24 tiếng đồng hồ. Mặt trời xoay quanh trái đất thì mới có ngày có đêm. Nếu bảo là trái đất xoay quanh mặt trời, thì dường như hệ quả trực tiếp mà ta buộc phải lựa chọn cho thế giới này là, một nửa sẽ là sáng lòa thiên thâu, nửa còn lại là triền miên đêm tối - chứ không có nối tiếp hết ngày rồi đêm như ta thấy. “Không nhất thiết phải như thế,” Copernicus đã ôn tồn chỉ ra từ gần năm trăm năm trước. Để cho ngày và đêm vẫn thay phiên nhau hiện diện trên mặt đất, Copernicus đã làm một chuyện không ôn tồn chút nào, một chuyện “động địa”: ông bắt trái đất xoay quanh chính nó. Dĩ nhiên đám hậu sinh chúng ta đã “biết” được câu trả lời này. Nhưng đây không phải là điều dễ hiểu, hay dễ chấp nhận đối với những người đương thời của Copernicus, chưa kể tới áp lực từ tòa thánh La Mã vốn cho rằng trái đất là trung tâm của vũ trụ. Thời kỳ này Columbus vừa mới tìm thấy châu Mỹ, con người bắt đầu nhận ra là trái đất tròn. Dù sao, trong kinh nghiệm thường nhật của chúng ta, trái đất vẫn là bất di bất dịch. Nếu mà trái đất xoay quanh chính nó hay di chuyển quanh mặt trời, tại sao ta không cảm thấy chuyển động này? Còn nữa, cái gì làm
trái đất phải xoay vần như con vụ thế? Cứ thử tưởng tượng, ông bà chúng ta thời ấy - cũng sống trong cảnh đất nước thái bình như bây giờ, cuộc chiến tranh gần họ nhất đã chấm dứt hơn một trăm năm, cái thời kháng chiến mười năm chống quân Minh của Lê Lợi Nguy ễn Trãi - mà nghe lời đề nghị của Copernicus, rằng những lời dạy của các bậc thánh hiền về một trái đất trung tâm vũ trụ là không đúng, và hãy để cho trái đất quay mà tạo ra ngày và đêm, thì họ sẽ phản ứng ra làm sao? Tôi e rằng ông bà ta sẽ phì cười. Người dễ dãi hơn trong số họ sẽ bảo: “Sao mà chẳng được.” Đa phần chúng ta có lẽ cũng sẽ phản ứng lấy lệ như thế; cuộc sống còn bề bộn biết bao nhiêu điều thiết thực hơn để lo (những người ham mê thiên văn trong nước ngày nay khi đề cập đến việc phát triển ngành này cũng nhận được phản ứng tương tự từ cấp lãnh đạo khoa học ...). Vào thời điểm ấy số người tin vào những đề xuất của Copernicus có thể kể trên đầu ngón tay. Sự phủ nhận của Tòa Thánh Vatican về hệ nhật tâm ngự trị rất lâu trong suy nghĩ của con người trong xã hội châu Âu suốt thời kỳ phục hưng. Tycho Brahe, nhà thiên văn người Đan mạch cùng thời của Copernicus, cũng không tin vào mô hình Nhật tâm. Nhưng ông cũng không đồng ý với việc Tòa Thánh dùng quyền lực của Giáo hội để áp đặt lên quá trình nhận thức của con người về bản chất của tự nhiên. Tưởng cũng nên nhắc lại, ý tưởng trái đất đi quanh mặt trời không phải là một nổi loạn tư duy vô cớ, mà chính là xuất phát từ thực tiễn quan sát. Các nhà thiên văn thời ấy đã bắt đầu phát hiện một chi tiết lạ: sao Hỏa trong quá trình dịch chuyển trên bầu trời (hay là xoay quanh trái đất theo cách suy nghĩ cũ), thỉnh thoảng lại đi giật lùi một chút trước khi quay trở lại để đi theo hướng cũ. Đây là chi tiết quyết định khiến Copernicus cho rằng trái đất, sao Hỏa và các hành tinh khác cùng xoay quanh mặt trời. Và việc sao Hỏa xuất hiện như đi giật lùi chỉ là do chuyển động của trái đất, vốn nằm gần mặt trời hơn. Nghĩa là nhìn từ hướng mặt trời ra, viêc sao Hỏa xuất hiện như đi giật lùi sẽ xảy ra khi trái đất đi từ phía sau mà vượt lên trước sao Hỏa, vốn nằm ở quĩ đạo bên ngoài. Xét ra thì ý tưởng của Copernicus đâu có gì là phức tạp quá đâu. Brahe hiểu mô hình hệ nhật tâm của Copernicus. Từ khi còn rất trẻ, Brahe đã nhận ra rằng đa số những dữ liệu thiên văn là không chính xác, và ông tin rằng những luận cứ của Copernicus có thể bác
bỏ được nếu dựa trên những dữ liệu thiên văn đáng tin cậy hơn. Dữ liệu thiên văn ở đây chỉ bao gồm vị trí của các hành tinh trên bầu trời theo thời gian (câu hỏi “vật thể ở đâu?” đóng vai trò quyết định). Brahe dành gần hai mươi năm thu thập những dữ liệu này. Ông muốn xét lại, có thực là sao Hoả và các hành tinh khác đã đi lùi một chút hay chỉ là sai lầm trong việc quan sát. Hãy nhớ rằng là cho đến thời điểm này, người ta vẫn chưa biết đến kính thiên văn. Brahe và những nhà thiên văn khác phải dựa trên các loại thước lượng giác đinh hướng thô sơ để đo đạc vị trí của các thiên thể. Brahe nghi là những dữ liệu mà Copernicus dùng có mức sai số khá lớn, chừng 10’ hay là 1/6 độ. Các đo đạc thiên văn của Brahe chính xác hơn hai chục lần, với sai số chưa đây 0,5’, con số này tương đương với góc chắn của một hạt cát khi để cách một sải tay. Có trong tay những dữ liệu quí báu hơn hai mươi năm, nhưng Tycho Brahe không biết làm sao để diễn dịch chúng. Ông giao việc phân tích những dữ kiện này cho Kepler, một nhà toán học trẻ người Đức. Trớ trêu thay, Kepler chỉ ra rằng những dữ kiện của Brahe cho thấy là Sao Hỏa đã có những bước đi giật lùi rất rõ rệt và xác nhận Copernicus đã đúng một cách xuất sắc[2].
Quĩ đạo của sao Hỏa, nhìn từ Mặt Đất. Khi trái đất và sao Hỏa gần đối nghịch nhau (nhìn từ mặt trời), sao Hỏa sẽ xuất hiện như đi ngược lại so với hướng trước đó. Cuốn sách De Revolutionibus Orbium Coelestium (Về Những Vòng Xoay của Các Thiên thể) của Copernicus, công bố vào năm 1543 trong lúc ông đang hấp hối trên giường bệnh, chính là tảng đá đặt nền móng cho khoa học hiện đại. Từ Revolutionibus trong tiếng La tinh (hay Revolution trong tiếng Anh) vốn có nghĩa là Vòng Xoay, từ sau Copernicus đã mang một ý nghĩa mới, xứng đáng hơn: Cách mạng. Dĩ nhiên sự việc không đơn giản là nhân loại bỗng một hôm đọc “Vòng Xoay”rồi bừng sáng trong tim với một “mặt trời chân lý,” và người người đua nhau làm thí nghiệm ngay sau đó. Cuộc cách mạng khoa học diễn ra thầm lặng hơn, rời rạc và dai dẳng hơn, nhưng cũng không kém phần khốc liệt. Những kẻ trong nhóm đổi mới đã phải trả một giá đắt: gần sáu mươi năm sau ngày Copernicus mất và chỉ vài năm trước khi Kepler công bố kết quả phân tích về quỹ đạo sao Hỏa, Giordano Bruno đã phải lên dàn hoả thiêu vì cổ xuý cho mô hình nhật tâm. Gần ba mươi năm sau còn xảy ra vụ án Galileo, người đầu tiên dùng thấu kính mà sau này ta gọi là kính thiên văn để quan sát và phát hiện ra các vệ tinh của sao Mộc cũng có những chuyển động tương tự. Để tránh giàn hỏa thiêu, Galileo phải tự phê bình và kiểm
điểm trước Tòa án Giáo đình (The Inquisisiton) về việc rao dạy tư tuởng thiên văn mới. Tác giả phía trước Nhà thờ Týn trong Phố cổ, Praha, Czech. Phần mộ của Tycho Brahe (1546-1601) nằm trong nhà thờ cổ xưa này, vốn đuợc xây từ trước thế kỷ 13.