Loài người xuất hiện và từ lâu đã hướng mắt lên bầu trời, con người vẫn luôn tìm cách thiết đặt ý nghĩa và trật tự cho vũ trụ xung quanh mình. Mặc dù chuyển động của các chòm sao là dễ theo dõi nhất. Vậy, thiên văn học là gì? Đối tượng, nội dung và phương pháp của nó ra sao?
Mục lục bài viết
1. Thiên văn học là gì?
Ta hiểu về thiên văn học như sau:
Thiên văn học được hiểu cơ bản chính là hoạt động nghiên cứu mặt trời, mặt trăng, các sao, các hành tinh, sao chổi, các thiên hà, chất khí, bụi và các vật thể và hiện tượng khác ngoài Trái đất.
Cũng có thể định nghĩa thiên văn học đơn giản là “nghiên cứu các sao, các hành tinh và không gian.” Thiên văn học và chiêm tinh học gắn liền với nhau về mặt lịch sử, nhưng chiêm tinh học không phải là khoa học và không còn được xem là có dính líu với thiên văn học.
Sự phát triển của thiên văn học:
Các chủ thể là những nhà thiên văn học của những nền văn minh đầu tiên đã tiến hành những cuộc quan sát có phương pháp bầu trời đêm, và các dụng cụ thiên văn học đã được tìm thấy từ những giai đoạn còn sớm hơn nữa.
Tuy nhiên, sự xuất hiện của kính viễn vọng là thời điểm thiên văn học bắt đầu bước vào giai đoạn khoa học hiện đại. Về lịch sử, thiên văn học từng gồm cả các ngành đo sao, hoa tiêu thiên văn, quan sát thiên văn, làm lịch, và thậm chí cả chiêm tinh học, nhưng ngành thiên văn học chuyên môn hiện đại ngày nay thường chỉ có nghĩa vật lý học thiên thể.
Từ thế kỷ XX, lĩnh vực thiên văn học chuyên nghiệp được chia thành các nhánh quan sát và thực nghiệm. Thiên văn học quan sát chú trọng tới việc thu thập và phân tích dữ liệu, sử dụng các nguyên tắc cơ bản của vật lý. Thiên văn học lý thuyết định hướng theo sự phát triển các mô hình máy tính hay mô hình phân tích để miêu tả các vật thể và hiện tượng thiên văn. Hai lĩnh vực bổ sung cho nhau, thiên văn học lý thuyết tìm cách giải thích các kết quả quan sát, và việc quan sát lại thường được dùng để xác nhận các kết quả lý thuyết.
Các nhà thiên văn nghiệp dư cũng đã đóng góp nhiều khám phá quan trọng cho thiên văn học, và thiên văn học là một trong số ít ngành khoa học nơi các nhà thiên văn nghiệp dư có thể đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong sự phát hiện và quan sát các hiện tượng thoáng qua.
Thiên văn học cổ hay thậm chí thiên văn học cổ đại không nên bị nhầm lẫn với ngành chiêm tinh học, hệ thống niềm tin rằng những công việc của con người liên quan tới các vị trí của các vật thể vũ trụ. Dù hai lĩnh vực này trên thực tế cùng có nguồn gốc chung và một phần phương pháp thực hiện (cụ thể, việc sử dụng lịch thiên văn), chúng là khác biệt.
2. Đối tượng, nội dung nghiên cứu thiên văn học:
Nội dung nghiên cứu của thiên văn học sẽ có thể chia làm 3 phần chính đó là:
– Về quy luật chuyển động của các thiên thể trong mối quan hệ giữa Trái đất và bầu trời.
– Về cấu trúc và bản chất vật lý của các thiên thể và các quá trình xảy ra trong vũ trụ.
– Về nguồn gốc hình thành và phát triển của các thiên thể, của hệ thống của chúng và của vũ trụ.
Việc thực hiện phân chia các nội dung này rất trùng khớp với lịch sử phát triển của môn thiên văn học. Sự phức tạp của nội dung tăng dần cùng với sự phát triển của môn học.
Đối tượng nghiên cứu của thiên văn cũng được xác định ngày càng rộng ra và phức tạp hơn. Từ thiên thể khá là chung chung, chỉ các vật trên bầu trời, được mở rộng ra, cụ thể hơn, đa dạng hơn. Từ mặt trời, mặt trăng, các hành tinh, các thiên thạch… đến các vệ tinh nhân tạo, các sao, bụi sao (Tinh vân) các quần sao, các thiên hà. Càng ngày người ta càng phát hiện ra nhiều vật thể lạ (có những vật được tiên đoán trước bằng lý thuyết) như sao nơ trôn (pun xa), các quaza, các lỗ đen v.v…
Như vậy, qua phân tích nêu trên, ta thấy thiên văn không phải thuần túy là môn khí tượng học hay môn chiêm tinh như người ta thường nhầm.
3. Phương pháp nghiên cứu thiên văn học:
Bởi vì đối tượng nghiên cứu là những vật thể rất to lớn và ở trong vũ trụ xa xôi (trừ Trái đất) nên phương pháp nghiên cứu của thiên văn cũng rất đặc biệt, thậm chí không giống bất kỳ một môn khoa học nào.
Phương pháp chủ yếu của thiên văn cổ điển là quan sát và quan trắc. Người ta không thể làm thí nghiệm với các thiên thể (tức không thể bắt chúng tuân theo những điều kiện mà ta tạo ra), cũng không thể trực tiếp “sờ mó” được chúng. Nguồn thông tin chủ yếu là ánh sáng từ các thiên thể. Bởi vì ảnh hưởng của khí quyển, do chuyển động của Trái đất và do chính tính chủ quan của việc quan sát làm cho kết quả nghiên cứu có thể bị hạn chế, thậm chí dẫn đến những kết luận sai lầm.
Một khó khăn nữa phải kể đến của việc quan sát là các hiện tượng thiên văn xảy ra trong một thời gian rất dài so với đời sống ngắn ngủi của con người và đôi khi không lặp lại. Tuy vậy, khi khoa học càng phát triển thì việc nghiên cứu thiên văn càng trở nên dễ dàng hơn.
Nguồn thông tin chính được gửi đến trái đất là bức xạ điện từ được khai thác triệt để ở cả hai vùng khả kiến và vô tuyến đã giúp cho sự hiểu biết về vũ trụ được phong phú hơn. Bên cạnh đó thì cùng với sự phát triển của ngành du hành vũ trụ (cũng là một thành tựu của thiên văn) con người đã bước ra khỏi sự ràng buộc, hạn chế của Trái đất để có được những thông tin khách quan hơn về vũ trụ. Việc xử lý thông tin bằng kỹ thuật tin học đã giúp thiên văn phát triển vượt bậc. Khác hẳn với thiên văn cổ điển là kiên trì thu thập số liệu quan trắc và suy luận để tìm ra qui luật, thiên văn hiện đại sử dụng phương pháp mô hình hóa, đề ra những thuyết có tính chất dẫn đường và việc quan sát thiên văn là tìm kiếm những bằng chứng để kiểm định sự đúng đắn của lý thuyết.
Nhìn chung, ta nhận thấy rằng, phương pháp nghiên cứu khoa học của thiên văn cũng nằm trong khuôn khổ những phương pháp luận khoa học nói chung, nó luôn phát triển và sẽ còn được hoàn thiện mãi.
4. Mối liên hệ của thiên văn với các môn khoa học khác:
Như các phân tích cụ thể bên trên, ta nhận thấy, thiên văn học có liên hệ với rất nhiều ngành khoa học. Thiên văn họ vốn là một môn khoa học xuất hiện rất sớm, ngay từ trong các nền văn minh cổ, thiên văn là nội dung chính của các cuộc đàm đạo của các nhà thông thái. Sau này, khi khoa học đã có sự phân hóa rõ rệt, thiên văn là môn khoa học góp phần đắc lực nhất vào việc trả lời những câu hỏi lớn của triết học.
Mối quan hệ của thiên văn với vật lý là quá rõ ràng. Trong quá trình học thiên văn ta sẽ thấy rõ điều này. Các định luật vật lý được ứng dụng trong thiên văn, đem lại phương tiện để giải quyết những vấn đề của thiên văn. Nhưng đồng thời chính thiên văn thường dẫn đường và nêu ra những ý tưởng mới cho vật lý.
Công cụ tính toán của thiên văn chínhlà toán học, nhất là phần thiên văn tính toán. Rất nhiều chủ thể là những nhà thiên văn đồng thời là các nhà toán học. Trước kia môn thiên văn cũng thường được dạy trong khoa toán. Trong quá trình tìm hiểu cấu tạo của các thiên thể ta không thể không biết đến hóa học. Ngày nay trong thiên văn có riêng ngành hóa học thiên văn. Sinh vật học cũng tìm được cách lý giải rất nhiều vấn đề của mình nhờ thiên văn. Đặc biệt trong sinh học, mối quan hệ Thiên – Địa – Nhân ngày càng được chú ý. Để nhằm mục đích có thể hiểu rõ bản chất nguồn gốc và sự tiến hóa của sự sống không thể không biết gì về thiên văn.
Đối với địa lý môn thiên văn chính là người anh em. Đối tượng nghiên cứu của địa lý tự nhiên là Trái đất, một thành viên của hệ Mặt trời. Không thể hiểu rõ được Trái đất nếu không nắm được mối quan hệ của nó với các thành viên trong hệ nói riêng và trong toàn vũ trụ nói chung.
Ngay cả môn lịch sử, vốn là môn khoa học xã hội tưởng như xa lạ với thiên văn, nhưng để các chủ thể có thể xác định chính xác các sự kiện trong lịch sử phải biết cách tính thời gian trong thiên văn. Nhiều công trình cổ của các nền văn minh lớn của loài người đều ghi lại các kiến thức thiên văn thời đó. Vũ trụ được đánh giá chính là một phòng thí nghiệm thiên nhiên vô cùng vĩ đại cho tất cả các ngành khoa học. Chính thiên văn kích thích các ngành kỹ thuật khác phát triển theo. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu và giảng dạy thiên văn là rất rõ ràng. Đó không chỉ là vấn đề học thuật, mà còn là vấn đề quan trọng để xây dựng nhân sinh quan, thế giới quan đúng đắn cho con người.
