Thiên văn Hi Lạp cổ thách thức khoa học hiện đại

• Những đài thiên văn của người tiền sử
• Từ niềm đam mê thiên văn học
• Khám phá khoa học thiên văn cùng các giáo sư Vật lý trong và ngoài nước

Điều này thôi thúc giới khoa học ngày nay đi tìm lời giải cho bí ẩn thuật thiên văn và toán học cổ đại, từ những ngày rất xưa khi con người chưa thể hình dung Trái Đất mang dạng một khối cầu, và ở phía bên kia xích đạo là cả một bán cầu Nam rộng lớn.

Vị trí "quả cầu lửa"

Aristarchus xứ Samos (310-230TCN) từng tranh cãi Mặt Trời chính là quả cầu lửa khổng lồ nằm ở trung tâm để tạo nên "nguồn sống lớn". 

Nhà thiên văn và toán học người Hi Lạp thậm chí đưa ra vị trí chính xác các thiên thể (mà khoa học hiện đại đã chứng minh chính là các hành tinh trong thái dương hệ) so với Mặt Trời. Đây chính là giả thuyết sớm nhất liên quan đến thuyết nhật tâm cho rằng Mặt Trời nằm ở trung tâm của Thái dương hệ.

Tuy nhiên, các ghi chép liên quan đến phát hiện của Aristarchus đã biến mất trong dòng chảy lịch sử, nên không một ai tường tận cách ông phát hiện ra trật tự trong Thái dương hệ. Nhiều quan điểm nhận định, Aristarchus mường tượng kích thước to lớn của Mặt Trời so với Trái Đất, nhờ đó phỏng đoán quả cầu lửa này phải ở chính giữa để hút các thiên thể khác quay xung quanh nó.

"Cú sốc" này đã đi ngược lại thuyết địa tâm, với dấu vết trong nền triết học tiền socrat, và sau đó được hai triết gia Hi Lạp Plato và học trò Aristotle phát triển với ý niệm Trái Đất hình cầu nằm ở trung tâm vũ trụ. Tất nhiên, mãi cho đến thế kỷ 16, nhà thiên văn học Nicolaus Copernicus đã đưa ra mô phỏng hiện đại đầu tiên của thuyết nhật tâm, tái khẳng định phát hiện của Aristarchus, và thậm chí còn nhắc đến Aristarchus trong quá trình phát triển các nghiên cứu của mình về thuyết nhật tâm.

Kích thước thiên thể

Trong số nhiều tư liệu còn sót lại của Aristarchus, giới nghiên cứu bất ngờ trước một vài ghi chép về kích thước cũng như vị trí của Mặt Trăng và Mặt Trời tương đối chuẩn xác chỉ bằng quan sát và tính toán thông thường, không hề được hỗ trợ bởi bất cứ dụng cụ thiên văn phức tạp nào. Theo đó, Aristarchus dựa vào hiện tượng nhật thực, thời điểm Mặt Trăng che khuất Mặt Trời tại một vị trí nhất định khi hai thiên thể này thẳng hàng với Trái Đất.

Trong quá trình quan sát, Aristarchus suy luận rằng tại thời điểm Mặt trăng ở vào góc 1/4 (các pha lưỡi liềm) hay 3/4 (trăng khuyết), thiên thể này cùng với Mặt Trời và Trái Đất sẽ tạo thành một tam giác vuông. Nhờ vào định lý Pythagoras nổi tiếng về mối liên hệ giữa cạnh huyền và hai cạnh góc vuông, Aristarchus đã tính toán được khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trời gấp khoảng 18-20 lần tới Mặt trăng.

Tuy nhiên, con số này quá nhỏ so với thực tế (lên tới 390), thế nhưng phát hiện Mặt Trăng chỉ bằng khoảng 1/3 kích thước Trái Đất tương đối chính xác nếu như đối chiếu với thông số mà giới thiên văn học ngày nay đo đạc được (đường kính Mặt Trăng bằng 0,27 lần đường kính Trái Đất). Không hề có kính viễn vọng, quan sát radar hay hệ thống phản xạ tia laser, Aristarchus chỉ nhờ cậy vào ghi chép và quan sát thời gian các lần nguyệt thực xảy ra, và ông cũng hoàn toàn chưa từng bao giờ đặt chân ra khỏi Trái Đất.

Chu vi địa cầu

Không thể bỏ qua tên tuổi của Eratosthenes (276-195 TCN), nhà toán học và thiên văn người Hy Lạp được biết đến như cha đẻ của hệ thống kinh độ và vĩ độ cũng như tính toán ra kích thước của Trái Đất.

Eratosthenes tính toán ra chu vi Trái Đất nhờ một cây gậy.

Theo đó, Eratosthenes đã dựa vào chiều dài của bóng gậy dựng thẳng đứng trên mặt đất vào buổi trưa ngày hạ chí, ở các vĩ độ khác nhau để ghi lại các thông số. Vì Mặt Trời ở rất xa nên Eratosthenes coi các tia sáng chiếu tới Trái Đất song song với nhau. Cùng với sự chênh lệch độ dài của bóng gậy, Eratosthenes đã ước tính chu vi Trái Đất trong khoảng 38.000-45.000km.

Sau Eratosthenes, nhà khoa học Posidonius (135-51TCN) đã đo chu vi Trái Đất nhờ quan sát sao. Trên đảo Rhodes, Posidonius hàng ngày đều thấy ngôi sao Canopus ở Rhodes nằm rất sát đường chân trời. Trong một lần ở lại thành phố Alexandria (Ai Cập), Posidonius phát hiện Canopus cách đường chân trời khoảng 7,50. Với giả định 7,50 tương ứng 1/48 vòng tròn, Posidonius nhân khoảng cách từ Rhodes tới Alexandria với 48, và chạm gần tới con số 40.000km.

Chu vi Trái Đất chính xác chỉ được khẳng định cho tới giữa thế kỷ 20, khi con người phóng thành công các vệ tinh vào không gian để tiến hành đo đạc và thu được kết quả là 40.075km (tính theo độ dài đường xích đạo).

So với khoa học nhờ cậy tới các thiết bị hiện đại hay siêu máy tính, thử nghiệm bóng cột của Eratosthenes hay soi sao của Posidonius là "không tưởng", cho ra kết quả với sai số không quá lớn. Chính những quan sát đơn giản, với dụng cụ không thể dễ tìm hơn cùng trí tuệ tuyệt vời, khiến thuyết âm mưu xuất hiện, coi người Hi Lạp cổ đại không thuộc về nền văn minh Trái Đất, và sở hữu nhiều công thức siêu phàm đã bị thất truyền.

Máy tính thiên văn

Cho tới nay, Antikythera, chiếc máy tính thiên văn được cho là cổ nhất, vẫn ẩn chứa nhiều điều kì lạ. Thiết bị này lần đầu tiên được phát hiện tại một di chỉ khảo cổ trên đảo Antikythera vào năm 1900. Các dấu vết còn sót lại cho thấy Antikythera cấu tạo từ nhiều bánh răng bằng đồng, được làm vô cùng tinh xảo và chính xác đến kỳ lạ.

Cỗ máy tính thiên văn Antikythera cổ đại ẩn chứa nhiều điều kì lạ.

Nếu quay tay cầm, Antikythera sẽ dịch chuyển các bánh răng, khiến các kỳ trăng hiện lên trên bề mặt Antikythera, rồi thời điểm các ngày nhật thực và vị trí của năm hành tinh mà sau này được xác định bao gồm sao Thủy, sao Kim, sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ tại các thời điểm khác nhau trong năm.

Thậm chí, chuyển động nghịch hành của các hành tinh (chuyển động quay quanh trục hoặc quỹ đạo của một vật thể theo hướng ngược lại so với chiều tự quay của vật thể trung tâm) cũng được mô phỏng.

Không một ai tìm ra nguồn gốc của Antikythera, chỉ phỏng đoán thiết bị này có niên đại khoảng thế kỷ 3 đến 1 TCN, do Archimedes chế tạo. Giờ đây, công nghệ bánh răng và sự phức tạp của Antikythera được dùng để tính toán vị trí các thiên thể trên bầu trời và ngày nhật thực, từ đó xác định thời gian, soạn lịch hay nghiên cứu vũ trụ, đã hoàn toàn biến mất.