Galileo Galilei

TIP

Galileo Galilei là nhà thiên văn học, nhà vật lý học, toán học và triết học lỗi lạc người Ý. Ông là người có vai trò rất lớn trong cuộc cách mạng khoa học. Galileo được gọi là "cha đẻ của việc quan sát thiên văn học hiện đại", "cha đẻ của vật lý hiện đại", "cha đẻ của khoa học" và "cha đẻ của Khoa học hiện đại.

Cuộc đời Galileo

Galileo sinh tại Pisa, nước Ý. Từ khi Galileo còn nhỏ, ông đã được cha dạy tiếng Latin và Hy Lạp. Cậu bé Galileo rất chăm chỉ học hành nên tiến bộ rất nhanh.

Đến khi đi học, tuy không tập trung lắng nghe lời thầy giáo giảng bài mà lại ngẫn ngơ nghĩ về Mặt Trăng, Mặt Trời và những vì sao,... Mặc dù vậy, nhưng Galileo vẫn là học sinh xuất sắc trong tất cả các môn học.

Sau đó ông đi học tại Tu viện Camaldolese.

Đến năm 1581, theo yêu cầu của cha, ông đi học y tại Đại học Pisa. Nhưng 4 năm sau, vì không có tiền, nên ông phải thôi học và trở về Florence giảng dạy và sau đó tại Siena. Năm 1589, nhờ một cuộc thảo luận về trọng tâm các vật rắn, ông được mời làm giảng viên toán học ở Đại học Pisa.

Đại học Pisa

Năm 1592, Galileo được bổ nhiệm làm Giáo sư Toán học tại Đại học Padua với mức lương gấp ba lần ông đã nhận được ở Đại học Pisa.

Đại học Padua

Ông ủng hộ lý thuyết nhật tâm của vũ trụ của Copernicus, chống lại thuyết địa tâm Ptolemaeus và các lý thuyết của Aristoteles.

Năm 1616, hồng y Roberto Bellarmino đích thân khiển trách Galileo bắt ông không được ủng hộ cũng như giảng dạy thiên văn học Copernicus.

Năm 1633, sau một phiên xử của Giáo hoàng, Galileo bị quản thúc tại gia và các hoạt động của ông bị Giáo hoàng kiểm soát.

Từ năm 1634 trở về sau, ông sống tại ngôi nhà thôn quê ở Arcetri.

Ông bị mù hoàn toàn năm 1638 và bị chứng thoát vị và mất ngủ đầy đau đớn, vì thế ông được tới Firenze chữa bệnh.

Năm 1642, ông qua đời ở tuổi 77 vì sốt và chứng tim đập nhanh.

Những câu chuyện về Galileo Galilei

Galileo và toán học

Galileo là một cậu học sinh hay tò mò, có nhiều thắc mắc và hay tự đặt ra câu hỏi. Có lần thầy giáo đã đưa ra câu hỏi, trong những hình có chu vi bằng nhau thì hình nào là hình có diện tích lớn nhất? Galileo đã dùng sợi dây để vòng thành các hình học khác nhau và phát hiện ra đáp án là hình tròn. Sau đó ông đã dùng những kiến thức toán học của mình để chứng minh cho quan điểm này. Thầy giáo hết sức vui mừng và cổ vũ cho ông học toán học.

Galileo thời niên thiếu.

Tháp nghiêng Pisa

Trước đây, Aristotle và nhiều người khác tin rằng vật nặng sẽ rơi nhanh hơn vật nhẹ. Khi cho hai vật rơi đồng thời từ một độ cao, vật nặng rơi xuống trước, vật nhẹ rơi xuống sau. Galileo hoài nghi về điều này và trong khoảng thời gian làm giáo sư toán tại Đại học Pisa, ông đã dùng thí nghiệm để chứng minh điều này không đúng.

Quan điểm của một nhân vật vĩ đại như Aristotle sao lại sai được? Cả Giáo hội và Giáo hoàng đều thừa nhận những điều Aristotle nói là chân lý, Galileo điên hay sao mà dám nghi ngờ cả chân lý?

Nhưng Galileo không để ý những điều mọi người dị nghị và ông đã dùng thực nghiệm để chứng minh mình đúng.

Ông đi quanh thành phố và dán thông tin rằng ngày mai ông sẽ đến tháp nghiêng Pisa để làm thực nghiệm về vật rơi và mọi người trong thành phố đến. Trưa hôm sau, mọi người kéo đến rất đông, bao gồm cả những nhà khoa học và cả những người chỉ là dân thường.

Mọi người trong thành phố đến xem thí nghiệm của Galileo.

Galileo và học sinh của mình đặt hai quả cầu sắt với kích thước khác nhau vào một đáy hộp và đưa hộp lên đỉnh tháp nghiêng.

Mọi người chăm chú nhìn và Galileo kéo đáy hộp ra, cả hai quả cầu to nhỏ khác nhau lại đều rơi xuống đất cùng lúc. Mọi người xung quanh vỗ tay còn những người phản đối Galileo lại im lặng.

Hai quả cầu chạm đất cùng lúc.

Như vậy, thời gian mọi vật thể rơi từ trên cao xuống không phụ thuộc vào trong lượng.

Sau này, các nhà du hành khi đặt chân lên Mặt Trăng đã làm thực nghiệm dùng một chiếc lông vũ và một hòn đá thả tự do và cả hai đều rơi xuống Mặt Trăng cùng lúc. Điều này có nghĩ là khi không có lực đẩy của không khí, chiếc lông và hòn đá sẽ rơi xuống cùng lúc.

Chiếc kính thiên văn

Năm 1608, một nhà chế tạo thấu kính người Hà Lan là Hans Lippershey đã chế tạo chiếc kính viễn vọng đầu tiên. Một người bạn của Galileo có cơ hội được quan sát qua chiếc kính viễn vọng này, đã gửi ngay một lá thư đến Galileo, trong thư mô tả rằng:

“Hôm qua lúc đi dạo bên bờ sông, tôi đã gặp một người đàn ông Hà Lan. Ông ta đã phát minh ra một chiếc kính rất đặc biệt. Khi ấy có một cô gái đẹp đi ngang qua, tôi nhìn qua chiếc kính và thấy khuôn mặt cô ấy hiện rất rõ như đang đứng trước mặt tôi vậy. Tôi định sờ tay chạm vào cô ấy thì suýt bị ngã xuống sông. Hóa ra là cô ấy vẫn ở mãi tận bờ sông bên kia”.

Sau khi đọc bức thư từ người bạn, Galileo vui mừng nhảy cẫng lên và ông quyết định sẽ làm một chiếc kính nhìn rõ như vậy, nhưng mục đích của ông là làm chiếc kính để quan sát những vì sao trên bầu trời cao.

Ông tìm tòi các tài liệu và phát họa trên giấy. Một ngày sau, ông đã tìm ra được cách làm chiếc kính này. Để có tiền mua phôi thấu kính, ông nói người làm lấy áo khoát của ông đi đặt lấy tiền. Người làm không nỡ nên đã lấy tiền riêng của mình để mua phối thấu kính cho Galileo.

Khi đã có vật liệu, ông liền bắt tay vào việc mài kính. Sau vài ngày, ông đã mài được hai thấu kính, một thấu kính lồi và một thấu kính lõm. Ông dùng hai cái ống dài, một ống nhỏ lồng vào trong một ống to và gắn hai thấu kính vừa mài xong lên hai chiếc ống đó. Ông thay đổi cự ly giữa hai thấu kính và đã nhìn thấy một cái cây đằng xa nhưng lại nằm ngay trước mắt mình.

Vui sướng vì đã thành công, ông tiếp tục cải tiến chiếc kính này để nó nhìn xa hơn và dùng nó để quan sát bầu trời, chứ không đơn thuần là quan sát những vật trên mặt đất nữa.

Một trong những chiếc kính thiên văn đầu tiên của Galileo. Ông không phải là người phát minh ra kính viễn vọng, nhưng ông là người cải tiến nó và là người đầu tiên dùng kính thiên văn để quan sát bầu trời đêm. (Image: © NASA)

Galileo đến Rome và trình diễn chiếc kính viễn vọng của ông trước các nhân vật quan trọng ở triều đình của Giáo hoàng.

Galileo giới thiệu chiếc kính thiên văn của mình.

Tin ông sản xuất thành công chiếc kính thiên văn được truyền đi khắp châu u và đã có rất nhiều người bỏ tiền ra mua kính của ông. Công việc chế tạo kính thiên văn mang lại cho ông khá nhiều tiền khi các nhà lái buôn hàng hải sử dụng nó trong các chuyến đi biển của họ. Suốt ngày suốt đêm mài kính, nhưng kính Galileo làm ra vẫn không đủ để bán cho những người cần. Việc sản xuất cũng như cải tiến kính viễn vọng và việc ứng dụng nó để quan sát bầu trời của Galileo đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu thiên văn học sau này.

Thuyết nhật tâm

Từ xa xưa, khi con người quan sát bầu trời, họ cảm nhận rằng các vì sao, các hành tinh và Mặt Trời đều quanh xung quanh Trái Đất, và Trái Đất là trung tâm của vũ trụ.

Mô hình thuyết địa tâm

Đến thế kỷ thứ III TCN, một nhà thiên văn học Hy Lạp là Aristarchus đã đưa ra mô hình nhật tâm với Mặt Trời là trung tâm của vũ trụ chứ không phải Trái Đất.

Mô hình thuyết địa tâm (bên trái) và mô hình thuyết nhật tâm (bên phải)

Nhà thiên văn học Ấn Độ là Aryabhata ở Ấn Độ đã thiết lập một mô hình nhật tâm mà trong đó Trái Đất quay quanh trục của nó và chu kỳ của Trái Đất và các hành tinh được xác định theo Mặt Trời đứng yên. Ông cũng là người đầu tiên phát hiện ra rằng ánh sáng từ Mặt Trăng và các hành tinh khác là phản chiếu lại ánh sáng Mặt Trời, và rằng các hành tinh quay theo một quỹ đạo hình elíp quanh Mặt Trời.

Tuy nhiên, đa số mọi người vẫn tin tưởng vào mô hình địa tâm của Aristotle và Ptolemaeus suốt cả một khoảng thời gian khá dài.

Đến thế kỷ XVI, Copernicus trong cuốn Về chuyển động quay của các thiên thể đã mô tả về thuyết nhật tâm. Ông xuất bản khi 70 tuổi và đang nằm hấp hối. Galileo và Kepler cũng ủng hộ thuyết nhật tâm này, và nó trở thành trung tâm của một cuộc tranh cãi lớn về Mặt Trời hay Trái Đất mới ở vị trí trung tâm của vũ trụ.

Nicolaus Copernicus. Ảnh: Alamy.

Các vệ tinh của Sao Mộc

Ngày 07 tháng 01 năm 1610, ông hướng kính thiên văn lên để quan sát Sao Mộc. Sau đó ông thấy các thiên thể gần đó, trông khá mờ. Những đêm tiếp theo, ông thấy rằng một trong số chúng đã biến mất và ông cho rằng, nó đã bị Sao Mộc che khuất.

Và ông khẳng định là chúng chuyển động quanh Sao Mộc. Ông đã phát hiện ra bốn thiên thể chuyển động quanh Sao Mộc và đặt tên cho chúng là những ngôi sao Medici. Sau này, các nhà thiên văn gọi chúng là các vệ tinh Galileo. Ông đã tiếp tục quan sát chúng trong khoảng một năm rưỡi và ước tính được chu kỳ của chúng.

Sao Mộc và 4 vệ tinh Galileo của nó.

Nhưng Aristoteles và Ptolemaeus đều đã khẳng định là mọi vật đều chuyển động xung quanh Trái Đất cơ mà! Sao các thiên thể này lại chuyển động quanh Sao Mộc mà không phải là Trái Đất? Như vậy có nghĩa là cả hai nhà thiên văn học trước đó đều sai lầm! Mặc dù vậy nhưng các nhà thiên văn học và triết học lúc đó đã không tin theo lời Galileo.

Sao Kim

Tháng 9 năm 1610, Galileo quan sát Sao Kim và thấy Sao Kim cũng có các tuần tương tự như Mặt Trăng.

Trước đó mô hình địa tâm của Ptolemaeus cho rằng chỉ có Mặt Trăng mới có thể quan sát thấy được các pha của nó. Trong khi mô hình nhật tâm của Nicolaus Copernicus tiên đoán rằng vẫn có thể thấy được các pha của Sao Kim.

Galileo là người đầu tiên nhận ra các pha của Sao Kim.

Các quan sát của Galileo về các pha của Sao Kim đã chứng minh nó quay quanh Mặt Trời và là bằng chứng ủng hộ cho mô hình nhật tâm của Copernicus.

Ngọn núi và các hố va chạm trên Mặt Trăng

Năm 1611, khi quan sát Mặt Trăng bằng kính thiên văn, Galileo đã nhận ra Mặt Trăng không phải là một quả cầu pha lê hoàn hảo với bề mặt mịn và bằng phẳng như Aristotle giả định. Ông đã quan sát các ngọn núi và hố va chạm trên Mặt Trăng làm bề mặt của nó trở nên lồi lõm. Và ông kết luận các thiên thể không có bản chất hoàn hảo như Aristotle giả định.

Trên Mặt Trăng có rất nhiều hố va chạm chứ không phải quả cầu hoàn hảo như Aristotle giả định.

Quan sát Sao Hải Vương

Cuối năm 1612, Galileo là người đầu tiên quan sát được Sao Hải Vương qua kính thiên văn, ông đặt tên cho nó là Janus. Tuy nhiên, ông đã nhầm rằng đây là một ngôi sao và không đáng chú ý đến nó. Vì vậy mà Galileo không được công nhận là người phát hiện ra Sao Hải Vương.

Sao Hải Vương rất xa Trái Đất nên chuyện phát hiện ra nó không hề dễ dàng.

Vết đen Mặt Trời

Galileo đã quan sát được vết đen của Mặt Trời. Theo ông, chuyển động của các vết đen ngang qua bề mặt Mặt Trời là chứng cớ về sự đúng đắn của Copernicus và sự sai lầm của Ptolemy. Ông đã rút ra những kết luận rất quan trọng: sự tự quay của Mặt Trời và sự xoay vòng của Trái Ðất.

Các vết đen của Mặt Trời.

Dù sao Trái Đất vẫn quay

Quay lại với những câu chuyện về thuyết nhật tâm. Galileo đã đưa ra một chân lý gây chấn động là Trái Đất không chỉ quay quanh Mặt Trời, mà còn tự quay quanh mình nó theo một trục, đối ngược với thuyết địa tâm trước đó và đi ngược với những gì được dạy trong Kinh thánh, điều này đã thách thức trực tiếp Giáo hội Thiên chúa giáo.

Năm 1616, cuốn sách Về sự chuyển động của các thiên thể (De revolutionibus orbium coelestium) của Copernicus bị đưa vào danh mục sách cấm. Năm 1624, Galileo lại đến Rome với hy vọng xin bỏ lệnh cấm nhưng không thành công.

Cuốn sách Về sự chuyển động của các thiên thể của Copernicus.

Bị đả kích, Galileo trở lại Florence và hoàn thành tác phẩm vĩ đại Ðối thoại về hai hệ thống thế giới chính - của Ptolemy và của Copernicus (Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo). Cuốn sách xuất hiện năm 1632 và được khắp châu Âu ca ngợi là một kiệt tác về văn học và triết học. Cuốn sách truyền bá tư tưởng mới, viết sinh động, khôi hài, sau khi xuất bản độc giả đã giành nhau mua hết ngay.

Cuốn sách Ðối thoại về hai hệ thống thế giới chính - của Ptolemy và của Copernicus. Từ trái sang phải là Aristotle, Ptolemy và Copernicus. Ptolemy giữ một cái đo độ cao thiên thể, Copernicus là mô hình của một hành tinh quay quanh Mặt trời.

Những người phản đối Galileo đọc xong liền tiến hành công kích ông, nói rằng xuất bản cuốn sách này là vi phạm lệnh cấm và làm vấn đề trở nên càng ngày càng nghiêm trọng. Cuốn sách vừa ra đời được nửa năm đã bị cấm bán.

Năm 1633, mặc dù đau ốm và đang ở tuổi già, nhưng nhà thiên văn học người Ý đã phải đến Rome để đối mặt với tòa án dị giáo, vì bị buộc tội ủng hộ học thuyết nhật tâm của Copernicus, buộc phải nói lên rằng ông "thề từ bỏ mãi mãi, nguyền rủa và ghét cay ghét đắng" những sai lầm đã phạm phải.

Galileo Galilei trước Toà án dị giáo ở Vatican.

Cuối cùng, Giáo hoàng Urban VIII quyết định xử ông tội dị giáo và bắt ông phải chịu sự giám sát của nhà thờ trong suốt phần đời còn lại.

Ngoài ra, năm 1637, vài tháng trước khi bị mù, ông đã khám phá ra hiện tượng chuyển động của Mặt Trăng. Ông đã nghĩ đến việc sử dụng con lắc trong điều tiết đồng hồ mà sau này năm 1656, Christiaan Huygens áp dụng trong thực tế.

Ông sống nốt quãng đời còn lại của mình trong biệt thự tại tư dinh ở Arcetri, gần Florence trước khi ông cơn sốt và qua đời vào năm 1642.

Những câu nói nổi tiếng của Galileo

1. "Mọi sự thật đều dễ hiểu một khi ta đã phát hiện ra; điều quan trọng là phải phát hiện ra nó đã."

2. "Chúng ta không thể dạy người khác bất cứ thứ gì; chúng ta chỉ có thể hỗ trợ họ tự phát hiện ra điều đó."

3. "Tôi chưa từng gặp một người nào ngu dốt đến mức tôi không thể học được gì từ anh ta."

4. "Khi không thể dùng trực giác thì phải dựa vào suy luận."

5. "Ai có thể đặt giới hạn cho trí tuệ của con người? Ai dám quả quyết rằng chúng ta đã biết mọi thứ trên đời?"

Galileo mất ngày 8 tháng 1 năm 1642, sau đó đúng 300 năm sau, tức là ngày 8 tháng 1 năm 1942, một nhà thiên văn vĩ đại ra đời, đó chính là Stephen Hawking. Chính Stephen Hawking đã từng nói: "Galileo, có lẽ hơn bất kỳ một người riêng biệt nào, chịu trách nhiệm về sự khai sinh khoa học hiện đại."

Thái Văn Lợi - DAC.