LICH SU VU TRU HOC

Lịch sử vũ trụ học (Phần 1)
PHẦN I
CÁC TƯ TƯỞNG VŨ TRỤ HỌC
Chương 1
THẾ GIỚI QUAN HI LẠP
Thế giới quan Hi Lạp là tư tưởng tồn tại lâu đời nhất trong lịch sử khoa học vũ trụ. Liên quan gần gũi
với giả khoa học chiêm tinh học, nó tiếp diễn từ thời Hi Lạp cổ đại qua nền văn minh Hồi giáo Trung
cổ cho đến châu Âu thế kỉ thứ 17.
Nền tảng của thế giới quan Hi Lạp là triết học của Plato. Ông cố đạt được một mức thực tại sâu sắc
hơn cái mà cảm giác có thể đạt tới. Ông cũng theo đuổi một lí thuyết đơn giản về vũ trụ có sức mạnh
giải thích không thể tin nổi. Kết quả là một niềm tin nhất quán, đó là chuyển động tròn. Niềm tin này
thống trị tư tưởng của nhiều nhà thiên văn học và vũ trụ học phương Tây trong hai ngàn năm trời.
Công việc cho các nhà thiên văn là xác định chuyển động của các hành tinh. Những người quan sát
bầu trời ở Trung Đông, Trung Mĩ, và Trung Hoa cổ đại đã tiến hành nhiều quan trắc. Từ bảng số liệu
của họ, họ đã nghĩ ra kế hoạch tiên đoán sự chuyển động tương lai trên trời. Nhưng các giải thích mà
những nhà quan sát bầu trời người Babylon, người Maya, và người Trung Hoa cổ đại nghĩ ra cho
những chuyển động này không gì hơn những câu chuyện mang màu sắc thần thoại.
Khoa học về vũ trụ - tìm kiếm một bức tranh của vũ trụ thu được mà không đề cập tới sự hiện diện của
thần thánh – bắt đầu với người Hi Lạp. Họ theo đuổi việc tìm kiếm xa hơn ngoài khuôn mẫu số cho
một số điều cơ bản. Dưới ảnh hưởng của Plato, các nhà tư tưởng Hi Lạp cố gắng nghĩ ra các kết hợp
của chuyển động tròn đều để mô phỏng chuyển động quan sát được, chúng thường là không đều.
Các nhà khoa học-triết học Hi Lạp đã đặt ra cho mình nhiệm vụ hình dung vũ trụ là một tập hợp các
thực thể vật lí. Học trò của Plato, Aristotle, bắt đầu thống trị tư tưởng trong lĩnh vực này. Chỗ những
người theo chủ nghĩa Plato nghĩ dưới dạng toán học lí tưởng hóa về các vòng tròn hai chiều thì những
người theo trường phái Aristotle hình dung là những quả cầu ba chiều thực sự.
Aristotle dạy rằng các quả cầu quay mang theo Mặt Trăng, Mặt Trời và các hành tinh xung quanh một
Trái Đất tĩnh tại. Trái Đất là độc nhất do vị trí trung tâm của nó và thành phần vật chất của nó. Mọi sự
sinh ra và hủy diệt xảy ra trong vùng “trần thế”, nằm bên dưới Mặt Trăng và ở phía trên Trái Đất.
Vùng này gồm có bốn nguyên tố: đất, nước, không khí và lửa. Vùng bên ngoài Mặt Trăng là bất biến
và là vùng hoàn toàn thuộc về thiên đường. Vùng đó chứa một nguyên tố bí mật thứ năm.
Các nhà triết học Hi Lạp đã ước tính khoảng cách tới Mặt Trăng, và còn cố gắng tính ra kích thước của

toàn bộ vũ trụ. Họ tin rằng nó là hữu hạn. Mặt cầu bên ngoài của các sao mang chúng trên hành trình
hàng đêm của mình xung quanh Trái Đất.
Vị trí tự nhiên của nguyên tố đất là ở dưới, tại trung tâm của vũ trụ. Nguyên tố đất có xu hướng
chuyển động về vị trí tự nhiên của nó, hướng về trung tâm của thế giới. Lửa thì di chuyển lên phía trên
để tới được vị trí tự nhiên của chúng tại trên cùng của vùng trần tục.
Không hề có thế giới khác nào nằm rải rác trong vũ trụ này, vì bản chất đất của chúng sẽ buộc chúng
chuyển động về phía vị trí tự nhiên của chúng tại trung tâm vũ trụ.
Với Trái Đất nằm ở trung tâm, và hình cầu các sao nằm bên ngoài, vũ trụ quan Aristotle nhỏ bé hơn hệ
mặt trời của chúng ta.
Kế tục truyền thống Hi Lạp của Plato và Aristotle là nghiên cứu của Clausius Ptolemy. Ông đã hệ
thống hóa hàng trăm năm vũ trụ học hình học Hi Lạp với sự thể hiện và bằng chứng chặt chẽ.
Ptolemy viết chuyên luận toán học của ông, sau này mang tên là Almagest (sách chiêm tinh), vào
khoảng năm 150 sau Công nguyên. Ông đã phát triển các hệ thống hình học của chuyển động hợp nhất
trên các vòng tròn hai chiều cho phù hợp với những chuyển động quan sát được.
Trời không phải cấu tạo từ đá, kim loại, hoặc những chất đất khác, mà từ một số chất thiêng liêng
thuộc về thiên đường. Chất này không gây cản trở lối đi của một phía qua phía bên kia.
Trong quyển sách sau này của ông, Planetary Hypotheses (Giả thuyết về thế gian), Ptolemy sử dụng
các quả cầu rỗng ba chiều, xếp lồng quả này trong quả khác và bao quanh Trái Đất. Không có không
gian trống rỗng giữa các quả cầu. Chiều dày của mỗi lớp vỏ khớp với chuyển động nhỏ bên trong và
bên ngoài Trái Đất. Quả cầu quay tự mang hành tinh hoặc Mặt Trời hoặc Mặt Trăng trong quỹ đạo của
nó xung quanh Trái Đất.
Các quả cầu quay vì đó là chuyển động tự nhiên của chúng. Ptolemy tin rằng điều đó thích hợp cho sự
phân bố chuyển động tròn đều cho các hành tinh vì sự hỗn loạn và không đều là không quen thuộc với
những thứ thiêng liêng. Nghiên cứu thiên văn học, cùng với những thứ thiêng liêng, là đặc biệt hữu ích
cho việc nâng cao linh hồn của con người.
Lịch sử vũ trụ học (Phần 2)
Plato (428-348/347 trước Công nguyên)
Triết học của Plato và mối liên quan của nó đối với vũ trụ học Hi Lạp không thể hiểu là một sự phản
ứng lại các vấn đề xã hội và chính trị. Plato thuộc về thời đại bước vào đời sống công chúng khi Bạo
chúa thứ ba mươi, gồm hai người bà con của ông, thống trị Athens. Hành động của họ khiến Plato

phẫn nộ. Khi ách thống trị của họ bị lật đổ, Plato lại tính đến chuyện tham gia chính quyền. Nhưng rồi
nền dân chủ đã làm khổ người thầy và người bạn của ông, Socrates. Những kinh nghiệm sau đó, có lẽ
gồm một lần chạm trán với sự độc tài của Syracuse, xác nhận sự mất hết can đảm của Plato đối với
hành động của những kẻ cầm quyền. Ông tìm kiếm những chuẩn bất biến để trụ lại với những phán
quyết thiên vị của kẻ cầm quyền.
Trong câu chuyện ngụ ngôn nổi tiếng của ông về hang động, Plato tưởng tượng con người bị trói buộc
từ thời thơ ấu trong một hang động, vì gông cùm nên họ vẫn phải ngồi đó, chỉ nhìn vào một hướng.
Một ngọn lửa phía sau họ tạo nên bóng của các vật in lên vách hang phía trước mặt họ. Trong sự thiếu
vắng bất cứ thứ kinh nghiệm nào khác, những kẻ bị cầm tù chấp nhận bóng đổ là thực tại. Plato giải
thích rằng nhà tù hang động đó tương ứng là bộ phận của thế giới được khám phá bởi các giác quan
thể xác của chúng ta. Việc thoát khỏi hang động tương ứng với việc sử dụng trí thông minh để tiến tới
hiểu biết về thế giới thực tại.
Aristotle (384-322 tCN)
Aristotle là con trai của vị bác sĩ riêng của vua xứ Macedon, vùng đất nghèo nàn của những kẻ ngang
ngược ở rìa bắc của bán đảo Hi Lạp. Khi ông 17 tuổi, năm 367, Aristotle nam tiến tới Athens. Ông ở
lại đó 20 tiếp theo để học tại Viện của Plato. Trong khi đó, ở Macedon, Philip II lên ngai vàng năm
359 và từ từ mở rộng quyền lực. Athens vẫn là địch thủ chính của ông ta. Cảm nhận được sự chống
đối Macedon ở Athens, cùng với cái chết của Plato vào năm 397, khuyến khích Aristotle rời khỏi
Athens. Ở Tiểu Á, ông tìm được một viện hàn lâm mới dưới sự bảo trợ của người trị vì địa phương,
người có cô con gái nuôi 18 tuổi gả cho Aristotle. Từ mô tả của ông về thời kì lí tưởng cho kết hôn là
37 tuổi đối với nam và 18 tuổi đối với nữ, có thể suy luận ra rằng sự lưu vong tự nguyện của Aristotle
khỏi Athens không phải là một chuyện không vui. Năm 342, Aristotle trở lại Macedon giám hộ con
trai của Philip, Alexander. Philip hoàn thành cuộc chinh phục xứ Hi Lạp vào năm 338, chỉ bị ám sát
chết vào năm 336. Alexander lên ngôi và Aristotle trở lại Athens một cách thoải mái trên phương diện
kẻ chiến thắng. Trong khi Alexander xâm chiếm vùng Cận Đông, ông không xao lãng việc gửi về
Athens cây cỏ, động vật và các bản ghi chép thiên văn về cho Aristotle nghiên cứu. Khi Alexander Đại
đế chết vào năm 323, Aristotle lại đi tha hương tự nguyện. Ông mất một năm sau đó, năm 322.
Aristotle, nhà khoa học có sức ảnh hưởng to lớ
Lịch sử vũ trụ học (Phần 3)
Chuyển động tròn

Một sự kết hợp của chuyển động tròn đều có thể gồm một vòng tròn lớn (nội luân - vòng tròn DBC với
Trái Đất tại tâm của nó), cuốn đi xung quanh ở tốc độ không đổi một vòng tròn nhỏ hơn (ngoại luân),
vòng tròn này thành ra quay xung quanh hành tinh (P) ở tốc độ không đổi.
Bên cạnh giả thuyết nội luân, còn có giả thuyết lệch tâm, trong đó vòng tròn lớn không còn có tâm trên
Trái Đất nữa. Nó trở thành một “đĩa lệch tâm” có tâm nằm ở một điểm gần Trái Đất, E. Trong giả
thuyết lệch tâm, hành tinh P chuyển động tròn đều dọc theo vòng tròn APDB có tâm của nó tại C. Đối
với nhà quan sát trên Trái Đất, chuyển động có vẻ nhanh lên và chậm xuống.
Như một phương kế cũ, tốc độ góc đều đặn có thể đo được không phải tại khoảng tâm của vòng tròn
mà ở một số điểm khác, điểm mặt bằng, A. Mặt Trời, S, chuyển động trên vòng tròn có tâm tại Trái
Đất, nhưng nó không chuyển động ở tốc độ đều. Tốc độ chuyển động của nó được thiết đặt bởi điều
kiện góc a biến đổi đều theo thời gian.
Chuyển động kết hợp của nội luân và ngoại luân có thể mô phỏng chuyển động “thụt lùi” quan sát thấy
của các hành tinh. Khi nhìn từ Trái Đất ở chính giữa tại các thời điểm 1, 2, 3 và 4, hành tinh chuyển
động biểu kiến trên nền mặt cầu của các sao từ 1,2 quay trở lại 3, rồi lại tiếp tục chuyển động về phía
4, chuyển động nhanh hơn hành tinh ở phía ngoài, bắt kịp và đi qua nó
Eudoxus có thể, nhưng không cần thiết, giải thích chuyển động giật lùi theo kiểu như sau.
Mặt cầu phía ngoài không được vẽ trong hình. Trục quay của nó là thẳng đứng, trong mặt phẳng màn
hình, theo hướng bắc-nam. Mặt cầu bên ngoài mang mọi thứ bên trong nó về phía đông. Trục của mặt
cầu trong nằm ngang và trong mặt phẳng màn hình. Chuyển động của một hành tinh mang bởi mặt cầu
trong là hướng lên (hướng bắc) và hướng xuống (nam) và đi vào (tây) và đi ra khỏi (đông) mặt phẳng
màn hình. Hành tinh có vẻ đi sang bắc và nam từ 1 đến 2, sang hướng bắc và đông đến 3, theo hướng
nam và đông đến 4, và theo hướng nam và tây trở lại 1. Khi mặt cầu phía trong truyền một chuyển
động về phía đông cho hành tinh, di chuyển hành tinh từ 2 đến 3 đến 4, chuyển động toàn thể về phía
đông, kể cả chuyển động về phía đông đều đặn truyền bởi mặt cầu ngoài, sẽ rất nhanh chóng. Nếu như
tốc độ đi về phía tây truyền bởi mặt cầu trong lớn hơn tốc độ đi về phía đông đều đều truyền bởi mặt
cầu ngoài, thì hành tinh sẽ có vẻ chậm dần và trong thời gian ngắn đi về phía tây theo lộ trình từ 4
sang 1 đến 2, khi vận tốc đi về phía tây của mặt cầu trong lớn hơn vận tốc đi về phía đông của mặt cầu
ngoài.
Mặc dù các mô hình hình học chi tiết chủ yếu được tạo ra bằng những vòng tròn hai chiều Platon,
nhưng nó cũng có khả năng, ít nhất là về nguyên tắc, giải thích cho các hiện tượng như chuyển động

giật lùi quan sát thấy của các hành tinh với mặt cầu ba chiều Aristotle.
Các nhà thiên văn Arab trong những thế kỉ sau đó tiếp tục tinh lọc mưu đồ của người Hi Lạp. Họ nêu
ra thêm nhiều cách giải thích cho chuyển động hành tinh quan sát được. Để hiểu rõ sự khéo léo của họ,
bạn có thể tìm hiểu thêm tại đây.
Còn tiếp nhiều kì
Lịch sử vũ trụ học (Phần 4)
Claudius Ptolemy (100-170)
Về con người Ptolemy, chúng ta biết rất ít. Ông đã ghi lại các quan sát kéo dài trong thời kì từ năm thứ
chính của chế độ Hadrian (125) cho đến năm thứ tư của Antoninus Pius (141), và thực hiện tại kinh độ
của thành Alexandria. Đây có thể chính là thành phố Alexandria hoặc có khả năng là gần Canopus.
Được Alexander đại đế xây dựng ở rìa phía tây của đồng bằng châu thổ sông Nile, Alexandria thu lợi
từ đất đai màu mỡ dọc theo sông Nile của Ai Cập và nhanh chóng trở thành một trong những đô thị
phồn vinh nhất trong thế giới Hi Lạp. Thư viện của thành phố có lẽ có khoảng nửa triệu cuốn sách, có
khả năng bao gồm cả bộ sưu tập cá nhân của Aristotle. Các thiết bị thiên văn cũng được xây dựng tại
Thư viện, và các quan trắc được thực hiện, vào lúc đầu là dưới sự bảo trợ của các pharaoh đang tại vị.
Tuy nhiên, vào thời của Ptolemy, Alexandria là một thành phố La Mã cấp tỉnh.
Ptolemy: nhà khoa học hay kẻ lừa gạt ?
Ptolemy là nhà thiên văn học cổ đại vĩ đại nhất hay là kẻ lừa gạt thành công nhất trong lịch sử khoa
học ?
Quan sát của ông phù hợp với những người đương thời một cách kì lạ; sự ăn khớp giữa lí thuyết và
quan sát là quá tốt cho sự thật. Dường như Ptolemy bịa đặt ra những số liệu quan sát của ông.
Ptolemy được hình dung một qua bức tranh cũ,
với góc cung một phần tư và thần thơ ca Astronomia.
Tuy nhiên, sự phù hợp giữa các thông số của ông và giá trị hiện đại quá gần đến mức ngẫu nhiên. Có
thể là Ptolemy đã có một số lượng lớn quan sát, và sai số đã được triệt tiêu lẫn nhau ở mức độ lớn
trong tính toán của các thông số. Sau đó, Ptolemy có thể đã chọn trong số những quan sát của ông một
vài quan sát phù hợp tốt nhất với lí thuyết, và rồi đưa những ví dụ này vào minh họa cho lí thuyết.
Ptolemy thiếu kiến thức hiện đại của chúng ta về ngưỡng sai số, độ lệch chuẩn, và việc sử dụng giá trị
trung bình từ những quan sát lặp đi lặp lại – các ý tưởng cho phép ông đề xuất một lí thuyết nói chung
là không cần thiết và phù hợp tuyệt đối với mỗi điểm số liệu thu được, nhưng lại ăn khớp kém chặt chẽ

hơn với tất cả các điểm số liệu trong khoảng thời gian giới hạn thống kê xung quanh một giá trị trung
bình. Thay vì vậy, không hề có bất kì dao động nào có thể chấp nhận được trong sự ăn khớp giữa lí
thuyết và quan sát, nên mỗi số đo phải được hiểu là một kết quả chính xác. Bởi vậy, sự lựa chọn sáng
suốt từ trong số nhiều số đo là cần thiết.
Chúng ta cũng cần nhớ rằng Almagest không phải là một bài báo nghiên cứu hiện đại, mà là một cuốn
sách giáo khoa. Mục đích của Ptolemy là đưa ra các thủ tục và số liệu ví dụ, chỉ rõ cho các nhà thiên
văn tương lai biết nó được thực hiện như thế nào và cho phép họ đưa những quan sát riêng của mình
trong một ranh giới thời gian dài hơn để thu được các thông số còn tốt hơn nữa.
Bất kì sự ba hoa hay bịa đặt nào do Ptolemy đưa ra phải được nhìn nhận là một sự lừa dối được phép
trong việc làm ngăn nắp khoa sư phạm của ông, chứ không có xu hướng làm cho những độc giả của
ông hiểu sai lệch về những vấn đề quan trọng. Truyền thống thiên văn học Hi Lạp liên quan nhiều đến
các thủ tục hình học nói chung hơn là những kết quả bằng số nhất định. Tiêu chí hiện đại của khoa
học cho đến nay vẫn chưa có.
Lịch sử vũ trụ học (Phần 5)
Khi đế chế La Mã sụp đổ và nền văn minh châu Âu thu hẹp lại, nền văn minh Hồi giáo mạnh dần lên
đã giải thoát cho vũ trụ học của Ptolemy – và mở rộng thêm cho nó. Toàn bộ hệ thống kiến thức được
truyền bá ngược trở lại phương Tây khi nền học thuật ở đó hồi sinh vào cuối thời kì Trung cổ. Các bản
dịch biểu lộ nhiều sửa đổi. Chuyên luận toán học của Ptolemy được gọi là megiste, tiếng Hi Lạp có
nghĩa là “lớn nhất”. Cuốn này được chuyển tự sang tiếng A rập và thêm vào đầu tiếp ngữ al (giống
như trong các từ như algebra và tên các ngôi sao như Aldebaran). Dịch từ tiếng A rập sang tiếng
Latinh thời Trung cổ, cuốn sách của Ptolemy trở thành “The Almagest”. Người A rập cũng dạy cho
phương Tây các chữ số A rập, hệ thống giá trị tính toán sử dụng số không, và nhiều kĩ thuật lượng
giác, tất cả đều có nguồn gốc từ Ấn Độ và đã thực hiện những cải tiến toán học quan trọng của riêng
họ.
Nền văn minh Hồi giáo quan tâm mức độ cao của nghiên cứu khoa học. Thiên văn học thật quan trọng
trong việc cung cấp thời gian cho cầu nguyện (từ độ cao của Mặt Trời hoặc các sao) và quibla, hay là
sự định hướng thần thánh: những người sùng đạo ở bất kì đâu trên thế giới cần phải biết hướng của
Mecca để họ có thể quay mặt về đó khi cầu nguyện và các nhà thờ Hồi giáo phải quay mặt về phía
thành phố thiêng liêng đó. Dụng cụ đo độ cao thiên thể là một thiết bị thiên văn cơ sở, dùng làm đồng
hồ và công cụ hàng hải. Những ông hoàng đạo Hồi cũng xây dựng những thiết bị khổng lồ để đo vị trí

của các hành tinh và các sao cho mục đích thiên văn học.
Dụng cụ đo độ cao thiên thể thời xưa. Các chấm cong là vị trí của
những ngôi sao sáng.
Chiếc đồng hồ Mặt Trời lớn này tại Jaipur, Ấn Độ, được xây dựng
khoảng năm 1730, dành cho Moghul Maharaja Sawai Jai Singh II.
Tên gọi là Jantar-Mantar (tiếng Sankrit có nghĩa là “Dụng cụ thần
kí”), thiết bị này có một mẫu mô phỏng ở Samakand.

Vũ trụ học và tôn giáo ở châu Âu Thời kì Tăm tối
“Điều quan trọng cần phải biết là Trái Đất hình cầu, hình trụ, hình đĩa, hay là một bề mặt lõm ?”, St.
Basil đã hỏi như vậy vào thế kỉ thứ tư. “Điều quan trọng cần phải biết là tôi sẽ đối xử với tôi như thế
nào, với khách khứa của tôi như thế nào, và với Chúa như thế nào”. Cùng với sự sụp đổ của nền văn
minh cổ ở Tây Âu, một vài người lại chú ý tới vũ trụ học. Những công việc mà họ làm chủ yếu là giữ
lại các phiên bản đơn giản hóa của các nghiên cứu của thời Hi Lạp. Một số sử dụng quyền lực của thi
ca Kinh thánh mơ hồ để trở lại hình ành nguyên thủy về một Trái Đất phẳng. Có lẽ thế giới của chúng
ta là một cái đĩa, tâm nằm ở Jerusalem (đây là một ý tưởng mới, đối với những người không theo khoa
học khác, họ đã đặt quê hương của mình ở trung tâm của Vũ trụ). Khi văn minh và lòng say mê khoa
học hồi sinh vào cuối thời kì Trung cổ, các học giả cố tìm lại những tác phẩm thời Hi Lạp cổ đại trong
nhà kho đầy bụi bặm của các tu viện, họ nhận thấy rằng có nhiều tác phẩm đã bị tẩy xóa bởi các thầy
tu, phục hồi lại bản giấy da có giá trị lớn cho công việc sùng đạo.

Bản đồ thế giới lấy từ Anh năm 1300 với Jerusalem ở chính giữa.
Châu Âu nằm ở góc phần tư bên trái, thấp hơn.
Trong số những người A rập và Ba Tư là những nhà tính toán và nhà toán học vĩ đại, những người đã
nghiên cứu nhằm hoàn thiện lời giải thích mang tính vũ trụ học của các số đo thiên văn. Ví dụ, Nasir
al-din al-Tusi ở Maragha đã sáng tạo ra một phép cộng mới đặc biệt cho chuyển động tròn của
Ptolemy. “Cặp Tusi” tính ra một chuyển động thẳng từ một sự kết hợp của các chuyển động tròn đều.
Trong tác phẩm mang tính cách mạng của ông về hệ mặt trời xuất bản năm 1543, copernicus sử dụng
một công cụ gây ấn tượng giống như vậy. copernicus cũng sử dụng một mô hình cho chuyển động của
Mặt Trăng giống hệt như mô hình đã được nghĩ ra hai thế kỉ trước đấy bởi nhà thiên văn Ibn al-Shatir

ở Damascus. Copernicus trích dẫn nghiên cứu của các nhà thiên văn Hồi giáo và nhất định đã học
được từ họ. Các nhà sử học vẫn đang cố gắng xác định toàn vẹn quy mô của món vay nợ trí tuệ của
ông.
Lịch sử vũ trụ học (Phần 6)
Chương 2
SỰ RA ĐỜI CỦA KHOA HỌC VỀ VŨ TRỤ
Cách mạng trong khoa học, giống như trong chính trị, thường bắt đầu từ cách mạng trong nhận thức.
Năm 1543, Nicolas copernicus nêu ra một sự chuyển đổi vị trí giữa Trái Đất và Mặt Trời. Ông đặt Mặt
Trời ở trung tâm của vũ trụ và đặt Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời. Để giải thích chuyển động
hàng ngày của bầu trời, ông đặt Trái Đất quay tròn xung quanh trục riêng của nó.
Một trang trong cuốn sách Về sự chuyển động
của copernicus (De revolutionibus orbium
coelestium). Copernicus đã tặng cuốn sách năm
1543 của ông cho Giáo hoàng Paul III.
Để tính vị trí của các hành tinh, Copernicus sử dụng một hệ hình học phức tạp, rất giống với những
người tiền nhiệm Hi Lạp và Hồi giáo của ông (các nhà sử học vẫn đang nỗ lực phán xét những nguồn
nào đã đóng góp cho ý tưởng của ông).
Hệ thống Ptolemy thỏa đáng một cách hợp lí trong việc phù hợp với quan sát. Copernicus không có
những quan sát mới và chính xác hơn như đòi hỏi để bác bỏ lí thuyết cũ. Sự khao khát về một sự hài
hòa toán học hơn nữa khiến ông cố tìm một cái gì đó khác đi. Theo quan điểm của Copernicus, khi
Ptolemy đưa ra chuyển động xung quanh một điểm mặt bằng, ông ta đã vi phạm nguyên lí chuyển
động tròn đều. Hơn nữa, từ thuyết “nhật tâm” (Mặt Trời ở trung tâm) của Copernicus, một vài hiện
tượng quan sát thấy tuân thủ tự động, chứ không phải điều chỉnh như trong thuyết Ptolemy.
Hệ nhật tâm ngược lại niềm tin đã có lâu nay và dường như không thể tưởng tượng được đối với nhiều
người. Đây là lí do tại sao Copernicus lại viết trong phần mở đầu cuốn sách của ông rằng ông “ngập
ngừng lâu nay không biết có nên mang ra ánh sáng những dẫn giải của tôi để chứng minh cho chuyển
động của Trái Đất”. Dẫu vậy, bạn bè của ông “thường thúc giục và nài nỉ tôi xuất bản công trình này”.
Copernicus hi vọng rằng “nỗ lực của tôi đóng góp ở chừng mực nào đó cho toàn thể con dân của Giáo
hội… Không còn lâu nữa vì vấn đề cải cách lịch giáo hội đã được cân nhắc”.
Thật vậy, trong hàng thế kỉ, bài toán khó về việc tính ngày tháng của lễ Phục sinh tương lai là một

động cơ chính của các quan sát và tính toán thiên văn học.
Trong hệ Copernicus, sự quay của Trái Đất gây ra chuyển động quan sát thấy của các sao, chứ không
phải sự quay của mặt cầu sao. Cho nên mặt cầu sao đã lỗi thời.
Theo thế giới quan cổ đại và trung cổ, vũ trụ bị giới hạn bởi một mặt cầu phía
ngoài chứa toàn bộ các sao. Mặt cầu sao phía ngoài đơn giản là một vùng trời,
có tâm ở Trái Đất, trong hình vẽ này (ở trên, bên trái) lấy từ cuốn sách năm
1566 của Leonard Digges. Con trai của ông, Thomas, cuối cùng nhận ra rằng
mặt cầu các sao không cần thiết trong một vũ trụ trong đó Trái Đất quay.
Hình vẽ của ông (bên phải), có tâm ở Mặt Trời, cho thấy các sao phân tán qua
một không gian mở mênh mông.
Nhưng hệ quả hợp lí của sự cách tân của Copernicus không được nhận ra ngay, bởi Copernicus hoặc
bởi những người khác. Cuối cùng, nó được Thomas Digges nhận ra, trong một hình vẽ do ông đưa vào
làm phần phụ lục cho cuốn sách của cha ông, Leonard. Leonard Digges đã dịch và diễn giải những
phần chính của công trình của Copernicus.
Giờ thì Trái Đất không còn là độc nhất nữa. Nó đơn thuần chỉ là một trong nhiều vật thể tương tự
trong hệ mặt trời. Nếu như Trái Đất là một trong nhiều hành tinh tương tự, thì các hành tinh khác cũng
phải có dân cư tương tự. Nguyên lí “sung túc”, xem bất kì tiềm năng không nhận thức rõ nào trong tự
nhiên là sự hạn chế của sức mạnh của Tạo hóa, đã khuyến khích hơn nữa niềm tìn về nhiều thế giới.
Kết luận này được nhấn mạnh sâu sắc bởi galileo và những quan sát bằng kính thiên văn mới của ông.
Lịch sử vũ trụ học (Phần 7)
Nicholas copernicus (1473-1543)
copernicus học tại trường đại học Cracow, Ba Lan, và sau đó trở thành một giáo sĩ thuộc giáo đường
tăng lữ Frombork. Ông phục vụ ở đó cho đến khi qua đời. Tuy nhiên, có sự gián đoạn khi học luật giáo
sĩ ở trường Bologna và học y khoa ở Padua. Ở Italia, Copernicus cũng bận rộn với các nghiên cứu
thiên văn học.
Copernicus có được cơ sở của lí thuyết nhật tâm của ông vào năm 1514, nhưng ông chỉ thận trọng
truyền bá nó trong số bạn bè để bình luận mà thôi. Lí thuyết đó vẫn không được xuất bản vào năm
1539 khi một tông đồ Giêsu đảm nhận trọng trách. Copernicus nhận được cuốn sách bàn về sự chuyển
động của các quả cầu trên trời, De revolutionibus orbium coelestium, chỉ vào lúc hấp hối trên giường,
năm 1543.

galileo Galilei (1564-1642)
Cha của galileo muốn ông học y khoa, và ông đã học ngành y trong một thời gian ngắn tại trường đại
học Pisa. Nhưng Galileo thích toán học hơn. Ông nghiên cứu với gia sư riêng ở Pisa và rồi tại nhà, ở
Florence. Ông sớm có những bài giảng riêng về toán học và rồi được bổ nhiệm làm trưởng khoa toán
còn bỏ trống tại trường đại học Pisa. Tại đây, người ta nói ông đã thả rơi những quả cầu sắt từ tháp
nghiêng xuống, như một thách thức công chúng đối với triết học Aristotle, người nói rằng những quả
cầu nặng phải rơi nhanh hơn. Chúng không rơi nhanh hơn. Trong khi có lẽ Galileo chưa bao giờ làm
cái việc giống như câu chuyện huyền thoại này, nhưng nó đúng là tinh thần của ông – thách thức
quyền lực, ý tưởng trong sáng, và dựa trên quan sát thực tế.
Galileo Galilei (1564 – 1642) đầu những năm 40 tuổi, một vài năm trước khi bắt đầu thực hiện những
quan sát có tính đột phá bằng kính thiên văn vào năm 1609.
Các giáo sư thuộc phái Aristotle tất nhiên không thèm chơi với Galileo, và ông sớm phải chuyển đến
trường đại học Padua. Galileo chế tạo được một chiếc kính thiên văn và là người đầu tiên sử dụng thiết
bị mới này khảo sát bầu trời một cách có hệ thống, thực hiện những khám phá lạ lùng. Ví dụ, ông phát
hiện ra bốn vệ tinh của một tinh vào đầu năm 1610. Ông đặt tên cho chúng là sao Medicean, kỉ niệm
Cosimo de Medici, vị đại công tước xứ Tuscany. Sau đó, vào năm 1610, Galileo trở lại Florence làm
nhà toán học và triết học, rồi đại công tước và nhà toán học hàng đầu tại trường đại học Pisa, mà
không có trách nhiệm phải giảng dạy.
Không có gì làm xáo trộn những ý tưởng cũ như cái mà Galileo nhìn thấy khi hướng chiếc kính thiên
văn của ông lên Mặt Trăng. Quan sát của ông về bề mặt Mặt Trăng mang đến kết luận có tính cách
mạng rằng Mặt Trăng không phải là một quả cầu nhẵn nhụi, như những người theo chủ nghĩa Aristotle
vẫn quan niệm. Nó không bằng phẳng và gồ ghề, giống như Trái Đất. Đối với giáo điều cổ đại khi đó
thì vấn đề duy nhất nằm dưới bề mặt Mặt Trăng đó là nó thuộc về trần tục hay thiên đường?
Galileo thực hiện các bức phác họa này về các vệ tinh của Mộc tinh khi nhìn qua kính thiên văn của
ông, trên mặt sau của một phong bì. Những bản phác họa ghi lại các quan sát trong những đêm khác
nhau suốt thời gian từ 14 đến 25/1/1610. Có vẻ như ông thích các ngôi sao luân phiên tới lui xung
quanh hành tinh đó.
Cái mà ông nhìn thấy là bốn vệ tinh lớn của Mộc tinh, ngày nay gọi là Io, Europa, Ganymede, và
Callisto. Galileo có khó khăn rất lớn trong việc nhận ra ý nghĩa thực sự của cái ông đang nhìn thấy;
Callisto thường nằm ra ngoài tầm nhìn (hạn chế) của kính thiên văn của ông, Io thường biến mất trong

ánh chói của Mộc tinh, và một số vệ tinh thỉnh thoảng mất hút trong bóng của Mộc tinh hoặc ở phía
sau, hoặc ở phía trước của chính hành tinh đó.
Galileo đặt tên cho các vệ tinh là “sao Medicean”, kỉ niệm sự trị vì của dòng họ Florentine Medici.
Đây là một động thái có tính toán nhằm tăng cường cơ hội quay trở lại Florence của ông, và đã thành
công.Các tên sử dụng ngày nay do Simon Mayr (1573 – 1624) đặt ra, Simon là người một thời chiếm
ưu thế trong việc khám phá ra chúng.
“Bề mặt của Mặt Trăng không phẳng lặng, đều đặn, và có dạng cầu chính xác như một số lượng lớn
nhà triết học vẫn tin, mà nó gập ghềnh, gồ ghề, và đầy các chỗ lõm xuống và nhô lên, không phải
không giống với bề mặt Trái Đất, bị bao vây bởi những dãy núi và thung lũng sâu”
Galileo Galilei
Một sự tương đồng khác, giữa Mộc tinh và Trái Đất, được cung cấp bởi khám phá của Galileo về bốn
vệ tinh của Mộc tinh, tương tự với một vệ tinh của Trái Đất. Làm thế nào mà chúng có thể lấp đầy hệ
thống các quả cầu mà mọi người sử dụng kể từ thời Plato ? Galileo xem bốn hành tinh chưa bao giờ
được nhìn thấy từ khi khai sinh ra thế giới cho đến thời đại của chúng ta là khám phá quan trọng nhất
của ông.
“Ở đây, chúng ta có một luận cứ đẹp và tao nhã để làm lắng đi mối nghi ngờ của những người hết
sức bối rối trước việc chỉ có độc nhất Mặt Trăng quay tròn xung quanh Trái Đất và hộ tống nó trong
chuyển động quay hàng năm quanh Mặt Trời con mắt riêng của chúng ta chỉ ra cho chúng ta bốn
ngôi sao đi lang thang xung quanh Mộc tinh giống như Mặt Trăng đi xung quanh Trái Đất, trong khi
tất cả cùng với nhau đi theo một chuyển động lớn xung quanh Mặt Trời ”
Galileo Galilei
Năm 1613, trong một bức thư khá lâu không công bố, Galileo bắt đầu biện luận rằng Kinh Thánh và
thuyết Copernicus là phù hợp với nhau. Các môn đồ của Aristotle cố mang sức mạnh của nhà thờ
chống lại Galileo, dẫn ra các đoạn Kinh Thánh mô tả rõ ràng Trái Đất không chuyển động. Galileo
biện luận rằng trong khi việc hòa giải giữa sự thật khoa học và Kinh Thánh là một vấn đề của các nhà
thần học, thì họ không nên gây trở ngại cho các nhà khoa học nghiên cứu tự nhiên. Năm 1616, Giáo
hội buộc Galileo không được giữ quan điểm hoặc bảo vệ cho thuyết Copernicus. Năm 1624, Giáo
hoàng Urban VIII, một người bạn của Galileo, cho phép ông thảo luận hệ thống Copernicus trong sách
vở nếu như ông cũng đồng thời nói về hệ thống Ptolemy. Cuốn sách Đối thoại về hai hệ thế giới chủ
yếu được xuất bản ở Florence năm 1632, sau một vài sửa đổi theo yêu cầu của Giáo hoàng. Cuốn sách

này thường được xem là một kiệt tác của Galileo. Mặc dù ông khẳng định điều ngược lại, nhưng cuốn
Đối thoại biểu hiện sự xác nhận mạnh mẽ nhất của Galileo cho hệ thống Copernicus hơn là anh bạn
đồng hành Ptolemy của nó, mang lại nhiều sự phản bác gay gắt của nhiều giáo lí trung tâm của nền vật
lí Aristotle. Cuốn sách đó vẫn rất hấp dẫn độc giả ngày nay.
Galileo và thần học
Xung đột của Galileo với chính quyền được công nhận trước tiên là với các nhà triết học thuộc trường
phái Aristotle ở các trường đại học Italia. Họ cố gắng mang giáo điều Thiên chúa giáo, nhất là sức
mạnh quyền lực của nó, tòa án La Mã vào cuộc chiến đấu chống lại Galileo.
Chính quyền giáo hội cấp cao lúc đầu không phản đối khoa học của Galileo. Thật vậy, một vị hồng y
giáo chủ từng nhận xét rằng Kinh Thánh chỉ cho chúng ta biết cách đi tới Thiên đường, chứ không cho
biết bầu trời chuyển động như thế nào.
Galileo viết rằng khoa học của ông “mâu thuẫn với những khái niệm tự nhiên được giữ phổ biến trong
số các nhà triết học hàn lâm” và “việc khích động chống lại tôi không phải là một số ít giáo sư”. Họ
“tung ra những công kích khác nhau và xuất bản hàng loạt tác phẩm chứa đầy những lí lẽ vô nghĩa, và
họ đã đào mộ chôn đi những sai lầm của việc gieo rắc chúng với những đoạn trích lấy từ trong Kinh
Thánh mà họ đã thất bại trong việc hiểu chúng một cách đúng đắn”. Họ đã “kiên quyết bịa đặt ra một
lá chắn cho ảo tưởng của họ nằm ngoài vỏ bọc tôn giáo giả cách và quyền lực của Kinh Thánh.
Galileo biện luận rằng học thuyết khoa học của ông “đã được chứng minh, nên nó không thể mâu
thuẫn với Kinh Thánh khi chúng được hiểu một cách đúng đắn”.
Ông nhận ra rằng “thật hết sức đạo đức giả khi nói và thận trọng xác nhận rằng Kinh Tháng linh thiêng
có thể chưa bao giờ nói thiếu thành thật-mỗi khi ý nghĩa đúng đắn của nó được hiểu rõ”. Nhưng “vì
cuộc tranh luận về các vấn đề vật chất chúng ta phải bắt đầu không phải từ quyền lực của các đoạn
trích lấy từ thánh kinh mà từ kinh nghiệm cảm nhận hàng ngày và những luận chứng cần thiết”.
Galileo khuyên chính quyền Thiên chúa giáo không nên có hành động chính thức chống lại học thuyết
Copernicus, trong khi bằng chứng mới do kính thiên văn mang lại vẫn tiếp diễn. Ông chủ trương hiểu
các đoạn thánh kinh theo nghĩa ẩn dụ chứ không nên hiểu theo nghĩa đen, trong đó Mặt Trời dường
như là chuyển động.
Năm 1992, giáo hoàng John Paul II đã thành lập một ủy ban đặc biệt xét lại trường hợp của Galileo, và
giáo hoàng đã có lời xin lỗi chính thức, xóa án cho Galileo.
Có những lời phàn nàn, và Tòa án dị giáo triệu Galileo ra trước tòa ở Rome. Ông bị ép buộc, có khả

năng là dưới sự đe dọa tra tấn, phải thừa nhận rằng ông đã đi quá xa trong tranh luận của ông cho
Copernicus, và phải từ bỏ “tà giáo” Copernicus. Cuốn sách của ông bị đặt trong danh mục sách cấm,
nó vẫn bị cấm cho tới năm 1835. Năm 1633, chính Galileo bị kết án tù chung thân. Bản ản ngay sau đó
được giảm nhẹ là quản thúc tại nhà vĩnh viễn. Ông đã sống những ngày còn lại của đời mình trong biệt
thự của ông trên vùng đồi Florence, tiếp tục viết những kiệt tác khác – không phải về vũ trụ học mà về
vật lí và cơ học.
Lịch sử vũ trụ học (Phần 8)
Vũ trụ học Aristotle hình dung ra các quả cầu mang những hành tinh quay xung quanh Trái Đất –
những quả cầu pha lên rắn, theo một số người, cung cấp cấu trúc vật chất của vũ trụ. Cuối thế kỉ 16,
Tycho Brahe đã quan sát sao chổi chuyển động qua hệ mặt trời. Sự thật này đã đập vỡ những quả cầu
pha lê.
Tuy nhiên, Tycho vẫn là người bảo thủ. Ông miễn cưỡng đặt Trái Đất vào chuyển động. Là một lựa
chọn khác cho vũ trụ copernicus với tất cả các hành tinh quay tròn xung quanh Mặt Trời ở chính giữa,
Tycho có hệ thống thế giới riêng của ông. Trong thế giới đó, các hành tinh khác quay xung quanh Mặt
Trời, còn Mặt Trời quay xung quanh Trái Đất tĩnh tại ở trung tâm.
Từ những quan sát của ông về sao mới xuất hiện năm 1572 và sao chổi năm 1577, Tycho bị thuyết
phục bởi sự lừa dối của hệ thống Ptolemy. Trong hệ thống của Tycho, Trái Đất tuyệt đối đứng yên,
nên chuyển động hàng ngày của các ngôi sao cố định được gán cho là sự quay thường nhật của quả
cầu ngoài cùng nhất, như trong hệ thống Ptolemy. (Một hệ hành tinh tương tự đã được đề xuất thời cổ
xưa bởi Heraklides (khoảng 388-310 tCN), tuy nhiên, ông đã gán cho Trái Đất một chuyển động quay
quanh trục hàng ngày).
Từ quan điểm chuyển động hành tinh biểu kiến khi nhìn từ Trái Đất, hệ thống này không thể phân biệt
được bằng quan trắc với mô hình copernicus, nhưng vẫn giữ lại sự bất động của Trái Đất. Niềm tin về
Trái Đất bất động đã theo Tycho cho đến cuối đời ông. Lí do chủ yếu là ông đã không thể phát hiện ra
thị sai hàng năm của các sao cố định mà mô hình Copernicus tiên đoán, bất chấp độ chính xác chưa
từng có của những quan sát thực hiện với những thiết bị khổng lồ của ông tại Uraniborg. Tycho có thể
đo thị sai xuống tới hai phút cung (1/30 độ). Việc không nhìn thấy thị sai đối với các sao cố định ngụ ý
rằng chúng phải ở xa hơn Thổ tinh hàng trăm lần, hành tinh ở ngoài cùng được biết vào lúc ấy.
Mô hình hành tinh, do Tycho Brahe nghĩ ra khoảng năm 1583, 40 năm sau cuốn sách của Copernicus,
là một nỗ lực không có sức thuyết phục nhằm lại đưa thuyết địa tâm vào hệ hành tinh Copernicus.

Hình trên vẽ lại từ cuốn Helenographia của Hevelius. Trước khi Tycho qua đời, ông đã tiến cử
Johannes Kepler là nhà toán học hoàng gia cho Rudolph II, hoàng đế của đế chế La Mã Thiên chúa
giáo. Số liệu của Tycho mang lại cơ sở cho nghiên cứu của Kepler.
Tycho Brahe (1546-1601)
Sinh ra trong dòng dõi quý tộc Đan Mạch, Tycho du ngoạn cùng với một vị thầy dạy đến các trường
đại học châu Âu và trở nên bị cuốn hút vào thiên văn học. Ông nhận thấy ông cần nhiều thiết bị chính
xác hơn và nhiều quan sát hơn nữa để hiệu chỉnh các lí thuyết không đúng. Sau cái chết của cha ông,
Tycho thừa hưởng một gia sản đủ để xây dựng một số thiết bị và tiếp tục niềm say mê của ông với
thiên văn học. Ông tiếp tục trở thành nhà quan sát thiên văn nổi tiếng của thế kỉ thứ 16.
Tycho trở nên nổi tiếng với việc quan sát một ngôi sao mới (sao siêu mới) vào năm 1572. Nhà vua
Đan Mạch đã cấp cho Tycho hòn đảo Hveen, kể cả chi phí và nhân công làm việc trên đảo. Tycho xây
dựng một đài quan sát và bắt đầu tích lũy những quan sát mới có độ chính xác chưa từng có. Từ những
số liệu này, Johannes Kepler sau này đã xác định được rằng quỹ đạo hành tinh hình elip, chứ không
phải hình tròn.
Cựu hoàng đế qua đời và Tycho bị thất sủng bởi vị hoàng đế mới. Ông rời khỏi Hveen năm 1597 cùng
với hai tá người trong nhà và các thiết bị của ông. Tycho chu du khắp châu Âu hơn 2 năm trời trước
khi dừng lại ở Prague, dưới sự bảo trợ rộng lượng của hoàng đế Rudolph II của Đế chế La Mã Thiên
chúa giáo. Tycho sớm qua đời ở đó.
Lịch sử vũ trụ học (Phần 9)
Johannes Kepler (1571-1630)
Sinh ra trong một gia đình thường dân và nghèo xơ xác, Kepler vào học trường đại học Tübingen (nay
thuộc Đức) theo một học bổng, nghiên cứu toán học và thiên văn học. Ông tiếp tục vào trường thần
học, ý định trở thành một giáo sĩ Cơ đốc. Ông sớm được mời rời khỏi đó và dạy toán ở một trường học
tại Graz (nay thuộc Áo).
Tại đấy ông đã tưởng tượng ra mô hình thế giới viễn vông của mình dựa trên cơ sở học thuyết Platon.
Lí thuyết đó sai lầm, nhưng nó đã mang danh tiếng đến cho Kepler. Sau khi Tycho Brahe dời từ Đan
Mạch đến Prague, Kepler đến thăm ông ở đó. Kepler nhận thấy giá trị của những quan sát đồ sộ của
Tycho chính xác hơn bất kì quan sát nào trước đấy. Ông thừa hưởng cả số liệu của Tycho và thiện chí
của hoàng đế sau cái chết của Tycho năm 1601. Nghiên cứu số liệu, Kepler nhận ra cái sau này trở nên
nổi tiếng là ba định luật mang tên ông, cũng với nhiều quy tắc khác, một số đúng đắn và một số khác

nay đã lãng quên.
Kepler tin rằng Thượng đế và Tạo hóa đã sáng tạo ra một thế giới có trật tự và điều hòa. Kepler thẳng
thắn bênh vực cho hệ nhật tâm copernicus cả vì sự tiện lợi về mặt kĩ thuật của nó, như nó có khả năng
loại bớt một số rắc rối của hệ thống Ptolemy, và trên cơ sở triết học, gồm một nhân dạng tượng trưng
của Mặt Trời với Thượng đế tại trung tâm của tất cả.
Cuộc đời thăng trầm của Kepler đã bị ô nhục vào lúc cuối, bởi, trong số nhiều thứ khác, mẹ ông thử
nghiệm làm ma thuật, và sự di cư liên tục và sự ổn định về mặt kinh tế dưới tình trạng căng thẳng của
chiến tranh và các chuyển biến chính trị.
Mô hình vũ trụ của Kepler với quả cầu của Thổ tinh ở ngoài cùng,
cho thấy mức độ mà khoảng cách có thể xác định bằng các quy luật hình học.
Niềm tin vào chuyển động tròn đều là một mặt căn bản của thiên văn học phương Tây trong hai thiên
niên kỉ. Niềm tin này bị phá vỡ vào đầu thế kỉ 17. Kepler, sử dụng số liệu quan trắc của Tycho, chỉ ra
rằng Trái Đất và tất cả những hành tinh khác đều quay xung quanh Mặt Trời theo những quỹ đạo hình
elip. Đây là định luật thứ nhất trong ba định luật Kepler. Nó được công bố năm 1609 trong cuốn sách
của Kepler về nền thiên văn học mới của ông, Astronomia nova.
Các định luật Kepler tìm thấy cho chuyển động của các hành tinh sử dụng tương tự cho quỹ đạo của
Trái Đất. Ông đã loại bỏ sự phân biệt cổ xưa giữa nền vật lí của quả cầu đất của chúng ta bên dưới Mặt
Trăng và nền vật lí thiêng liêng của một vương quốc cao hơn.
Ba định luật Kepler
Định luật thứ nhất và là định luật mang tính cách mạng nhất của Kepler là các hành tinh chuyển động
theo những quỹ đạo elip đơn giản, chứ không phải một số sự kết hợp của những vòng tròn trịa như
mọi người trước ông vẫn nghĩ.
Định luật thứ hai của ông là định luật diện tích bằng nhau, như thế này:
Một hành tinh chuyển động nhanh nhất trên quỹ đạo elip của nó khi nó ở vị trí A, gần tiêu điểm S của
elip nhất, là nơi của Mặt Trời. Tốc độ quỹ đạo của hành tinh biến thiên sao cho trong những khoảng
thời gian bằng nhau, nó đi được khoảng cách AB, BC, CD, và vân vân, sao cho vùng quét bởi đường
nối nó và Mặt Trời luôn luôn có diện tích bằng nhau.
Định luật Kepler thứ ba phát biểu rằng bình phương chu kì thiên văn (thời gian cần thiết để hoàn
thành một vòng quay xung quanh các ngôi sao) của hành tinh tỉ lệ với lập phương bán trục lớn quỹ
đạo của nó.

Nền vật lí Aristotle không còn hoạt động trong vũ trụ của copernicus và Kepler. Một lời giải thích cho
câu hỏi làm sao mà các hành tinh tiếp tục quay trở lại cùng đường đi cũ mãi mãi xung quanh Mặt Trời
vẫn là một bài toán lớn của thiên văn học mãi cho đến khi Isaac Newton giải thích cách các vật chuyển
động dưới sự hấp dẫn. Ông đạt tới điều này bằng cách chỉ ra cách thức các chuyển động trên bầu trời
tuân theo cùng các quy luật xác định chuyển động của các vật trên Trái Đất. Điều này dẫn đường tới
việc hiểu cái không ngừng được nhìn nhận là vũ trụ cơ giới.
Lịch sử vũ trụ học (Phần 10)
Chương 3
VŨ TRỤ CƠ GIỚI

Isaac Newton (1642-1727)
Cha của ông qua đời trước khi ông chào đời và mẹ ông tái giá khi chưa đầy ba năm sau đó, để Newton
lại cho bà ngoại chăm sóc. Những năm tháng khó khăn thuở đầu có lẽ đã góp phần cho sự khó tính của
ông khi trưởng thành. Ông tốt nghiệp trường Trinity College, Cambridge, và phục vụ ở đó với tư cách
là giáo sư Lucasian. Sau đó, Newton chuyển đến London và làm chủ tịch Hội Hoàng gia. Những thành
tựu trí tuệ xuất sắc nhất của Newton gồm sự sáng tạo ra phép tính giải tích, phát minh ra kính thiên
văn phản xạ, phát triển lí thuyết hạt ánh sáng, và phát triển các nguyên lí hấp dẫn và chuyển động trên
Trái Đất và chuyển động thiên thể. “Thế giới quan Newton” không chỉ thâm nhập sự hiểu biết thế giới
vật lí, mà còn thâm nhập những lĩnh vực trí tuệ như chính trị và kinh tế học – trong đó ngày nay người
ta tìm kiếm những quy luật đơn giản và phổ quát thuộc loại mà Newton đã chứng minh trong vật lí và
thiên văn học.
“Cho đến nay tôi không thể phát hiện ra nguyên nhân của những tính chất đó của hấp dẫn từ các hiện
tượng, và tôi không điều chỉnh giả thuyết… Và đối với chúng ta, thế là đủ cho hấp dẫn thật sự tồn tại,
và tác dụng theo những quy luật mà tôi đã giải thích, và là nguyên nhân cho mọi chuyển động của các
thiên thể, và của biển cả của chúng ta”.
Isaac Newton
Sự có mặt khắp nơi của Chúa tràn ngập vũ trụ quan Newton. Sự hiện diện thiêng liêng đó vận hành
như một “ête” vô hình không làm cản trở vật nào, nhưng có thể di chuyển chúng bằng lực hấp dẫn.
Thuyết hấp dẫn Newton thực tế yêu cầu một phép lạ liên tục ngăn cản Mặt Trời và các sao cố định hút
lẫn nhau. Newton hình dung ra một vũ trụ lớn vô hạn, trong đó Chúa đã đặt các vì sao ở khoảng cách

vừa đúng sao cho sức hút của chúng triệt tiêu lẫn nhau, chính xác như các kim nam châm nằm cân
bằng trên giá nhọn đỡ chúng. Một giải pháp khả dĩ khác là đặt các sao cố định cách nhau những
khoảng cách khổng lồ sao cho chúng không thể cảm nhận được sức hút lẫn nhau trong vài nghìn năm
kể từ thời sáng tạo ra thế giới.
Giả thuyết cổ xưa cho rằng các sao cố định ở một vị trí không phải là một vấn đề gì nghiêm trọng mãi
cho đến năm 1718, khi nhà thiên văn người Anh Edmond Halley công bố một khám phá đáng chú ý.
Ba ngôi sao sáng đã không còn ở vị trí xác định bởi những quan sát cổ xưa. Các ngôi sao tự do di
chuyển như mọi đối tượng vật chất bình thường khác.
Vũ trụ học Newton và tôn giáo
Isaac Newton bị thuyết phục rằng những khám phá của ông chứng minh cho phép lạ của Chúa. Sự
sáng tạo ngăn nắp của hệ mặt trời cho thấy trí tuệ và sức mạnh của Chúa, và con đường mà các hành
tinh đi theo trong quỹ đạo của chúng, bất chấp sự nhiễu loạn do sức hấp dẫn của những hành tinh
khác, biểu hiện sự can thiệp liên tục của Ngài. Nhưng sự chuyển biến nhận thức theo sau vũ trụ học
Newton, nhất là ý niệm về một vũ trụ cơ giới, giống như một chiếc đồng hồ, đã báo trước mối liên hệ
lịch sử giữa vũ trụ học và tôn giáo trong hệ tư tưởng phương Tây.
Ngôi nhà nơi Newton trưởng thành. Các giáo sĩ thời Trung cổ nghiên cứu ánh sáng và cầu vồng là
những biểu hiện của sự soi sáng thần thánh. Newton cũng cảm nhận một cái gì đó siêu nhiên nơi ánh
sáng. Nhưng khi ông thử giải thích màu sắc dưới dạng các hạt cơ tính, ông đã đi đến một quan điểm
khác về vũ trụ.
Nhà triết học người Đức Leibniz và các nhà phê bình khác chỉ trích rằng thế giới quan Newton đã góp
phần dẫn đến sự suy tàn của tôn giáo tự nhiên ở nước Anh. Ý tưởng cho rằng Chúa thỉnh thoảng can
thiệp vào vũ trụ, rất giống với một thợ chế tạo đồng hồ kém lành nghề phải thỉnh thoảng quấn lại và
sửa chữa sản phẩm của mình, đặt ra nghi vấn về sự hoàn thiện của Chúa. Những người ủng hộ
Newton thì chấp nhận rằng Chúa phải can thiệp vào vũ trụ, nhưng chỉ vì sự can thiệp là một phần của
kế hoạch thần thánh.
Niềm tin thế kỉ thứ 18 về tính có trật tự của vũ trụ có tính quyết định đến sự ngăn nắp của các nghiên
cứu thần học, triết học, và khoa học quan trọng. William Whiston, người kế tục Newton tại trường đại
học Cambridge năm 1703, biện hộ rằng vũ trụ, với sự đối xứng tuyệt vời của nó, với những chuyển
động đều, và các quy luật có thể nhận thức được, chắc chắn là công trình của đấng Tạo hóa ngay cả
khi loài người không tìm hiểu được tất cả các nguyên lí chi phối vũ trụ.

Không có kính thiên văn cỡ lớn và những quan sát có tính khám phá về những ngôi sao ở xa, các
nghiên cứu triết học và thần học thống trị trong vũ trụ học thế kỉ 18. Tình huống này bắt đầu biến
chuyển sau khi nhà thiên văn học người Anh William Herschel đề ra một mô hình vũ trụ học có nguồn
gốc từ quan trắc. Từ những năm 1780 trở đi, bầu trời, thâm nhập bởi những chiếc kính thiên văn cỡ
lớn của Herschel, liên tục được hiểu rõ dưới dạng một cấu trúc ba chiều có thể mở rộng dần.
Nhu cầu cần thiết cho sự can thiệp thần thánh cũng giảm đi khi các nhà thiên văn trong thế kỉ 18 giải
được các bài toán cơ học thiên thể. Năm 1786, chẳng hạn, nhà toán học và nhà thiên văn học người
Pháp Pierre-Simon Laplace chứng minh được rằng tương tác hấp dẫn của Mộc tinh và Thổ tinh tự
hiệu chỉnh được. Những nỗ lực như thế này là một cố gắng nhằm thay thế giả thuyết về vai trò của
Chúa bằng một lí thuyết vật lí thuần túy để giải thích trật tự quan sát thấy của vũ trụ.
Nỗ lực của Laplace nhằm thay thế giả thuyết về vai trò của Chúa bằng một lí thuyết vật lí thuần túy để
giải thích trật tự quan sát thấy của vũ trụ phản ánh cách tiếp cận tự nhiên theo chủ nghĩa vô thần của
những nhà khai sáng Pháp. Laplace đã thành công, ít nhất là theo ý kiến của riêng ông. Theo truyền
thuyết, khi Napoleon hỏi ông rằng ông có dành chỗ nào cho Đấng sáng tạo không, Laplace trả lời
rằng ông không cần một giả thuyết như thế.
Sự tách rời Chúa khỏi vũ trụ vật lí là điều không thể tránh khỏi với sự phát triển của vũ trụ học hiện
đại, cho dù Newton và những người khác có bị thuyết phục bao nhiêu rằng những khám phá của họ
minh họa cho sự hiện diện và sức mạnh của Chúa. Thay vì vậy, nhiều người xem khoa học là một đối
thủ của tôn giáo, xem đó là cảm hứng, xu hướng và tiêu chuẩn của sự thật.