Kể từ khi nhân loại bắt đầu ngước mắt chiêm ngưỡng các vì sao là đã có các nhà thiên văn nghiên cứu bầu trời nhằm giải thích những vết sáng đó trên bầu trời.
Claudius Ptolemy
Claudius Ptolemy (90-168) sinh sống ở Ai Cập nhưng có tổ tiên là người Hi Lạp. Là một nhà toán học, nhà địa lí và nhà thiên văn học, ông là tác giả của một số bộ sách giáo khoa có tác động lớn đối với hệ tư tưởng phương Tây.
Vào thế kỉ thứ 2, Ptolemy cho xuất bản cuốn Almagest, một chuyên luận toàn diện về chuyển động của các ngôi sao và hành tinh. Nó giải thích mô hình địa tâm Hipparchus của chuyển động thiên thể, sử dụng các vòng ngoại luân và nội luân trong một lí thuyết địa tâm đặt Trái đất tại trung tâm của hệ mặt trời. Hệ thống Ptolemy này cung cấp những bảng biểu thông tin cho phép dự đoán tiện lợi vị trí của các hành tinh. Ptolemy còn lập danh mục 48 chòm sao, tên của chúng vẫn được sử dụng ngày nay.
Các tác phẩm của Ptolemy được giới cầm quyền ủng hộ trong hơn 12 thế kỉ sau đó. Tuy nhiên, mô hình của ông là không đúng, và sau này nó không được sử dụng khi mô hình nhật tâm của hệ mặt trời ra đời.
Ngày nay, chúng ta biết rất ít thông tin về cuộc đời của Ptolemy.
Mô hình địa tâm của vũ trụ, do nhà khoa học người Hi Lạp Claudius Ptolemy nghĩ ra, đặt vạn vật quay vòng quanh Trái đất. Ảnh: Bartolomeu Velho
Nicolaus Copernicus
Nicolaus Copernicus (1473-1543) đã làm sụp đổ quan điểm tồn tại nhiều thế kỉ rằng Trái đất nằm ở trung tâm của hệ mặt trời, ông đề xuất một mô hình nhật tâm để thay thế.
Copernicus, người Ba Lan, cảm thấy quan niệm Ptolemy về những hành tinh chuyển động trong quỹ đạo tròn xung quanh Trái đất là quá phức tạp với nhiều vòng nội luân, ngoại luân cần thiết để giải thích chuyển động giật lùi biểu kiến của các hành tinh. Copernicus cho xuất bản cuốn sách của ông, De Revolutionibus Orbium Coelestium (Về sự chuyển động tuần hoàn của những quả cầu thiên thể) lúc ông 70 tuổi và đang nằm hấp hối.
Các quan điểm của ông mất gần một trăm năm mới thu được sự tin cậy. Những khẳng định của Galileo hồi năm 1632 rằng Trái đất quay xung quanh mặt trời là dựa trên công trình của nhà thiên văn học người Ba Lan này.
Nicolaus Copernicus
Johannes Kepler
Johannes Kepler (1571–1630) đấu tranh bảo vệ và bổ sung thêm cho quan niệm Copernicus của hệ mặt trời với sự cải cách triệt để đưa ông trở thành một trong những ngọn đuốc sáng của Cuộc cách mạng Khoa học thế kỉ 16-17.
Kepler luận ra rằng các hành tinh không chuyển động trong những vòng tròn hoàn hảo xung quanh mr, như Copernicus nghĩ, mà có quỹ đạo hình elip, với mặt trời là một tiêu điểm. Quan điểm này tạo nên định luật hành tinh thứ nhất của ông, được công bố vào năm 1609 cùng với định luật thứ hai phát biểu rằng các hành tinh không chuyển động với tốc độ đều trong suốt quỹ đạo của chúng.
Định luật thứ ba Kepler, công bố muộn hơn một thập kỉ sau đó, ấn định mối liên hệ giữa bán trục quỹ đạo của hai hành tinh với khoảng cách của chúng đến mặt trời. Mặc dù ông còn có những đóng góp khác cho lĩnh vực toán học và quang học, nhưng ba định luật Kepler đã biến ông thành một nhà thiên văn học lớn.
Chân dung Johannes Kepler. Ảnh: NASA Goddard Space Flight Center
Galileo Galilei
Galileo Galilei (1564–1642) giữ vai trò nhân vật trung tâm của cuộc cách mạng khoa học thế kỉ 17, với những nghiên cứu của ông về vật lí học, thiên văn học, và phương pháp luận khoa học.
Galileo, sinh ra ở Pisa, Italy, có vô số khám phá khoa học. Ông nổi tiếng với việc chứng minh rằng mọi vật rơi với tốc độ như nhau, không phụ thuộc vào khối lượng. Ông còn phát triển đồng hồ quả lắc đầu tiên,
Galileo đã làm thí nghiệm với kính thiên văn và cải tiến kính thiên văn (mặc dù ông không phát minh ra chúng, như người ta thường nghĩ). Có lẽ ông được biết tới nhiều nhất với việc khám phá ra bốn vệ tinh lớn của Mộc tinh, ngày nay gọi là các vệ tinh Galileo.
Dựa trên nghiên cứu viễn vọng của mình, Galileo ủng hộ mô hình nhật tâm Copernicus của hệ mặt trời, công bố những luận điểm của ông trong cuốn “Đối thoại về hai hệ thống thế giới chính” vào năm 1632. Giáo hội Thiên chúa giáo đã buộc Galileo rút lại những lí thuyết này, và ông bị giam lỏng ở nhà trong suốt chín năm còn lại của đời mình. Ngày nay, tên của ông được đặt cho một phi thuyền thám hiểm Mộc tinh.
Galileo là người khám phá ra bốn vệ tinh lớn của Mộc tinh. Ảnh: NASA
Isaac Newton
Isaac Newton (1642–1727) thường được xem là nhân vật lỗi lạc nhất trong mọi lĩnh vực khoa học. Ông đã phát minh ra phép tính giải tích, đồng thời nghiên cứu quang học, cơ học, hóa học thực nghiệm, giả kim thuật, và thần học. Ba định luật Newton của chuyển động cộng với phát minh ra lí thuyết vạn vật hấp dẫn đã làm thay đổi vĩnh viễn nền khoa học đương thời.
Các định luật Newton của chuyển động gồm: 1) một vật đứng yên có xu hướng tiếp tục đứng yên và một vật đang chuyển động thẳng đều có xu hướng tiếp tục chuyển động thẳng đều trừ khi chịu tác dụng bởi một hợp lực. 2) Hợp lực tác dụng lên một vật bằng với tốc độ biến thiên động lượng của nó trong một hệ quy chiếu quán tính hoặc nếu một vật đang tăng tốc thì có lực đang tác dụng lên nó. 3) Với mỗi tác dụng có một phản tác dụng bằng và ngược chiều.
Trong một câu chuyện lan truyền lâu nay trong công chúng, Newton đã bất ngờ có cảm hứng cho lí thuyết hấp dẫn của ông từ việc nhìn thấy một quả táo từ trên cây rơi xuống. Từ đó, ông ước đoán rằng lực hút hấp dẫn có thể mở rộng ra khỏi trái đất, cho đến tận mặt trăng và xa hơn.
Những thành tựu của Newton được tôn vinh dưới nhiều hình thức khác nhau, với tượng đài và thơ ca. Đáng chú ý nhất là đơn vị của lực được đặt theo tên ông, newton (N).
Tranh vẽ Isaac Newon của Godfrey Kneller, năm 1689
Christiaan Huygens
Nhà thiên văn học người Hà Lan Christiaan Huygens (1629–1695) có nhiều đóng góp tiến bộ cho toán học, vật lí học và kĩ thuật đồng hồ. Nhờ phát triển kính thiên văn cải tiến, ông đã có thể thực hiện một số khám phá thiên văn học quan trọng. Vào năm 1655, ông đề xuất rằng có một cái vành mỏng, phẳng vây xung quanh Thổ tinh. Ông còn khám phá ra vệ tinh đầu tiên của Thổ tinh, Titan. Ông là người vẽ bức tranh đầu tiên được biết của Tinh vân Orion.
Ngoài ra, Huygens còn đề xuất lí thuyết sóng ánh sáng, lí thuyết gây tranh cãi với Newton, vì Newton ưa chuộng lí thuyết hạt hơn. Lí thuyết hiện đại của ánh sáng kết hợp cả hai thành một mô hình lưỡng tính sóng-hạt.
Tên của Huygens được đặt cho một phi thuyền vũ trụ đã bung dù hạ cánh xuống vệ tinh Titan vào năm 2005.
Christiaan Huygens. Chân dung do Bernard Vailant vẽ
Giovanni Cassini
Giovanni Cassini (1625-1712) sinh ra ở Perinaldo, Cộng hòa Genoa (Italy ngày nay). Vào năm 1672, Cassini và người đồng nghiệp Jean Richer đã sử dụng phương pháp thị sai xác định khoảng cách từ Trái đất đến Hỏa tinh, cho phép những ước tính sơ bộ đầu tiên của kích cỡ của hệ mặt trời. Sử dụng một phương pháp do Galileo nêu ra, Cassini còn là người đầu tiên thực hiện thành công những phép đo kinh độ. Cassini đã tiến hành những quan sát đầu tiên của bốn vệ tinh của Thổ tinh: Iapetus, Rhea, Tethys và Dione. Ngoài ra, ông còn phát hiện ra Đường phân chia Cassini trong các vành của sao Thổ vào năm 1675. Ngày nay, tên của ông được đặt cho một phi thuyền quỹ đạo nghiên cứu Thổ tinh và vệ tinh của nó kể từ năm 2004.
Giovanni Cassini
Charles Messier
Charles Messier (1730-1817) là nhà khoa học người Pháp đã có hứng thú với thiên văn học lúc còn nhỏ. Ông đã chứng kiến một sao chổi 6 đuôi lúc 14 tuổi vào năm 1744. Rồi ông quan sát một nhật thực hình khuyên vào năm 1748. Là một nhà săn sao chổi trẻ tuổi, ông bắt đầu kham phá và ghi chép các tinh vân, vì những vật thể này thường bị nhầm với sao chổi. Từ đó đã bắt đầu danh lục nổi tiếng của ông của những vật thể ở xa trên trời, ví dụ như các đám sao và thiên hà. Phiên bản đầu tiên năm 1771 bao gồm 45 vật thể, cuối cùng được Messier mở rộng đến 103 vật thể (mặc dù có tranh cãi về trường hợp M102). Những nhà thiên văn sau đó đã bổ sung danh lục với tổng cộng 110 vật thể. Ngày nay, danh lục Messier vẫn được sử dụng rộng rãi, mặc dù do vị trí quê nhà của ông ở Pháp, ông chỉ liệt kê được những vật thể ở bán cầu bắc.
Charles Messier đã khám phá ra 40 tinh vân và 13 sao chổi
Albert Einstein
Albert Einstein (1879–1955) người gốc Đức được xem là nhà vật lí lỗi lạc nhất của thế kỉ 20. Mặc dù ông không làm nghiên cứu thiên văn học quan trắc như nhìn xuyên qua kính thiên văn, nhưng các lí thuyết tương đối của ông có tầm vươn xa – cho toàn bộ vũ trụ - nên chúng đã làm thay đổi mãi mãi nền thiên văn học.
Đổi mới mang tính cách mạng đầu tiên của Einstein xuất hiện ở dạng lí thuyết tương đối hẹp của ông phát biểu rằng các định luật vật lí là như nhau ở mọi nơi trong vũ trụ. Ngoài ra, tốc độ ánh sáng là một hằng số. Rất nhiều lí thuyết vật lí hiện đại đã được phát triển xung quanh những quan niệm này. Einstein xác định rằng một vật chuyển động càng nhanh, thì khối lượng của nó càng lớn, đưa đến phương trình nổi tiếng của ông: E = mc2, trong đó E là năng lượng, m là khối lượng và c là tốc độ ánh sáng.
Phát triển thêm những quan niệm đó, Einstein đã xây dựng thuyết tương đối rộng, lí thuyết phát biểu rằng không gian và thời gian cong đi ở gần một vật thể khối lượng lớn, làm biến dạng cơ cấu không-thời gian, ông công bố lí thuyết tương đối rộng vào năm 1916.
Einstein được trao giải Nobel vật lí năm 1921, ngoài nhiều giải thưởng và vinh quang khác. Diện mạo nổi bật của ông, đặc biệt là mái tóc, lưu lại ấn tượng còn mãi trong cộng đồng thế giới. Ông là mẫu nhà khoa học lập dị và là thiên tài trong truyền thuyết.
Albert Einstein ở Princeton, Mĩ
Carl Sagan
Carl Sagan (1934-1996) sinh ra ở Brooklyn, New York. Ông là giáo sư thiên văn học và các khoa học vũ trụ, và là giám đốc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hành tinh học tại Đại học Cornell. Ông có nhiều khám phá khoa học, bao gồm như lí giải nhiệt độ cao của Kim tinh và sự biến đổi mùa trên Hỏa tinh.
Tuy nhiên, đóng góp thực sự của Sagan cho thiên văn là với tư cách một nhà giáo dục và nhà truyền bá kiến thức khoa học. Ông đã cho xuất bản vô số bài báo và sách vở, trong đó có “Cosmos”, chương trình truyền hình được theo dõi bởi một tỉ người ở 60 quốc gia. Là người dẫn chương trình, ông còn nghĩ ra những câu nói mang phong cách riêng của mình. Sagan còn viết quyển tiểu thuyết viễn tưởng “Contact”, sau này được dựng thành phim. Nhiều tôn kính và tưởng niệm đã được dành cho Sagan sau cái chết của ông, cho thấy lúc đương thời ông là một con người có sức lan tỏa lớn trong cộng đồng văn hóa.
Carl Sagan tại Dàn kính thiên văn vô tuyến Very Large Array ở New Mexico
Stephen Hawking
Stephen Hawking (b. 1942) là người Oxford, nước Anh. Ông là một nhà vật lí lí thuyết và nhà vũ trụ học, được xem là một trong những trí tuệ khoa học vĩ đại nhất kể từ thời Einstein. Mặc dù chứng liệt thần kinh vận động đã đày đọa ông kể từ năm 20 tuổi, nhưng Hawking đã hoàn thành chương trình tiến sĩ chuyên ngành vũ trụ học tại Cambridge.
Khám phá chính của Hawking phát biểu rằng vì vũ trụ đã bắt đầu (lúc Big Bang), nên nó phải có một kết thúc. Hawking đã chứng minh (cùng với Roger Penfield) rằng không gian và thời gian đã ra đời lúc vũ trụ ra đời, và kết thúc bên trong những lỗ đen. Những kết quả này thống nhất thuyết tương đối rộng với thuyết lượng tử. Ngoài ra, Hawking còn dự đoán rằng các lỗ đen thật sự phát ra bức xạ, gọi là bức xạ Hawking.
Hawking đã viết về những khám phá này và những khám phá khác trong một số tập sách, trong đó có tác phẩm best-seller Lược sử thời gian. Diện mạo của ông luôn xuất hiện bên cạnh chiếc ghế và giọng nói được tổng hợp qua máy móc điện tử đã trở nên quen thuộc với công chúng.
Stephen Hawking đang trải nghiệm trạng thái không trọng lượng
Nguồn: Space.com
