Hỗn thiên cầu: Dụng cụ theo dõi thiên thể trong các nền văn hóa cổ đại

Bình luận Kan Nguyễn • 07:00, 10/11/19

Thiên văn học thường được coi là một trong những ngành khoa học lâu đời nhất. Trong xã hội cổ đại, quan sát thiên văn không chỉ sử dụng cho các sự kiện trong cuộc sống, (ví dụ các mùa khác nhau trong năm, lễ kỷ niệm, lễ hội, v.v.) mà còn dùng cho việc khám phá triết học về bản chất của vũ trụ cũng như sự tồn tại của con người.

Do đó, các công cụ khác nhau đã được phát minh nhằm hướng đến khoa học thiên văn. Một trong những dụng cụ này được gọi là hỗn thiên cầu.

Chức năng của hỗn thiên cầu

Hỗn thiên cầu là một thiết bị thiên văn được tạo thành từ một số vòng liên kết với một cực. Những chiếc vòng này tượng trưng cho các vòng tròn của trái đất, như đường xích đạo, đường hoàng đạo và kinh tuyến. Do đó, chính từ những chiếc vòng này đã đặt tên cho công cụ này (từ armilla tiếng Latin có nghĩa là vòng đeo tay, vòng tay, vòng cổ tay).

Hỗn thiên cầu có thể được chia thành hai loại chính dựa trên chức năng của chúng - hỗn thiên cầu chứng minh và hỗn thiên cầu quan sát. Hỗn thiên cầu chứng minh được sử dụng để chứng minh và giải thích sự chuyển động của các thiên thể, trong khi hỗn thiên cầu quan sát được sử dụng để quan sát các thiên thể. Do đó, các hỗn thiên cầu quan sát thường có kích thước lớn hơn khi so sánh với hỗn thiên cầu chứng minh. Các hỗn thiên cầu quan sát cũng có ít vòng hơn, khiến chúng chính xác hơn và dễ sử dụng hơn.

Người Hy Lạp cổ đại và hỗn thiên cầu

Hỗn thiên cầu được cho là có nguồn gốc từ thế giới Hy Lạp cổ đại. Người ta cho rằng hỗn thiên cầu được phát minh bởi người Hy Lạp, tuy nhiên, vẫn chưa thực chắc chắn. Chẳng hạn, một số người cho rằng hỗn thiên cầu được phát minh vào khoảng thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên bởi nhà triết học Hy Lạp Anaximander của Miletus. Những người khác tin rằng nhà thiên văn học thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên, Hipparchus, đã phát minh ra thiết bị này.

Tuy nhiên, tài liệu tham khảo lâu đời nhất về hỗn thiên cầu được cho là xuất phát từ một bài luận được biết đến ngày nay là Almagest (còn được gọi là Syntaxis), được viết bởi nhà địa lý Ai Cập cổ đại vào thế kỷ thứ 2, Claudius Ptolemy. Trong bài luận này, Ptolemy mô tả cấu trúc và cách sử dụng một hỗn thiên cầu hoàng đạo, một công cụ được sử dụng để xác định vị trí của các thiên thể trong cung hoàng đạo. Hơn nữa, Ptolemy cũng đưa ra các ví dụ về việc ông sử dụng thiết bị này để quan sát các ngôi sao và hành tinh.

Ptolemy và mô hình Hỗn thiên cầu. (1476) Joos van Ghent and Pedro Berruguete. (Ảnh: Public Domain )

Lý thuyết Hỗn thiên và Hỗn thiên cầu ở Trung Quốc cổ đại

Nhà thiên văn học Trương Hành (78 – 139) thời kỳ Đông Hán là ngôi sao khổng lồ rực rỡ nhất của nền thiên văn học cổ đại Trung Quốc. Ông là nhân vật tiêu biểu cho Lý thuyết Hỗn thiên trong lý luận kết cấu vũ trụ. Ông cho rằng trời giống như một cái vỏ trứng gà, đất như lòng đỏ trứng gà, trời thì lớn đất thì bé. Trời và đất lợi dụng khí mà dựng lập, tải đầy nước mà nở ra.

Ông từng tự mình thiết kế và chế tạo ra máy định vị thiên thể “Hỗn thiên nghi” và máy đo địa chấn. Máy định vị thiên thể “Hỗn thiên nghi” tương đương với máy trắc định thiên thể (mô hình quả cầu thiên thể) ngày nay, nguyên là phát minh của Cảnh Thọ Xương thời Tây Hán. Trương Hành cải tiến nó, dùng để tạo ra thiết bị để biểu thị thuyết minh cho Thuyết hỗn thiên. Ông dùng hệ thống bánh răng để liên kết thiên cầu và đồng hồ nước, đồng hồ nước tích nước thúc đẩy thiên cầu xoay tròn đều đều, một ngày chạy vừa đúng một vòng. Như vậy, người ở trong phòng xem thiên cầu, thì có thể biết một vì sao nào đó lúc ấy đang ở vị trí nào. Máy đo địa chấn được sáng chế vào năm 132 sau công nguyên, là thiết bị đo địa chấn đầu tiên trên thế giới. Máy đo địa chấn “Hậu phong địa động nghi” đó của ông và cỗ xe gỗ “Mộc ngưu lưu mã” của Gia Cát Lượng thời Tam quốc được thời nay công nhận là không có cách nào mô phỏng tạo ra nổi, là công cụ siêu vượt hơn hẳn trí tuệ của thời đại lúc bấy giờ.

Hỗ thiên cầu tại Đài quan sát cổ đại, Bắc Kinh, Trung Quốc (Hans A. Rosbach/ CC BY SA 3.0 )
Trên đồng tiền giấy của Hàn Quốc này là hình ảnh của Thiên cầu mà Trương Hành phát minh ra vào năm 117 sau Công nguyên. (Ảnh: Chanhkiennet)

Trương Hành còn quan sát và phân tích rất nhiều hiện tượng thiên văn cụ thể. Ông thống kê được ở vùng đất Trung Nguyên có thể nhìn thấy khoảng 2.500 ngôi sao. Ông nắm được nguyên lý cơ bản của hiện tượng nguyệt thực. Ông đã đo được góc đường kính giữa mặt trời và mặt trăng là 1/736 đường tròn = 29’24”, so với góc đường kính bình quân thực tế là 31’59”26 và 31’5’2 thì sai khác không nhiều, có thể thấy là sự đo đạc của Trương Hành tương đối chuẩn xác.

Trong sách “Hậu Hán thư – Trương Hành liệt truyện” (tiểu sử Trương Hành) có chép: “các tác phẩm trên nhiều phương diện về khoa học, văn học, triết học mà ông biên soạn tất cả có 32 bài”, trong toàn văn tiểu sử đưa vào có 2 bài là “Ứng nhàn phú” và “Tư huyền phú”. Bài “Tư huyền phú” của Trương Hành thể hiện quá trình du hành giữa các vì sao sau khi nguyên thần của ông rời khỏi thân thể trong khi thiền định. Dễ nhận thấy đây là nguyên nhân vì sao ông biết trái đất hình cầu chứ không phải là một mặt phẳng vô hạn. Đây cũng là nguyên nhân tại sao ông có thể đưa ra Thuyết hỗn thiên phù hợp với kết cấu của vũ trụ.

Hỗn thiên cầu trong thế giới Hồi giáo và Kitô giáo ở Châu Âu

Trong thời trung cổ, kiến thức về chế tạo và sử dụng hỗn thiên cầu được truyền vào Hồi giáo. Những định nghĩa đầu tiên được biết đến về thiết bị này được gọi là Dhat al-halaq (dịch là Công cụ với những chiếc vòng) được viết bởi nhà thiên văn học thế kỷ thứ 8, al-Fazari.

Nhiều nhà thiên văn học Hồi giáo đã viết về hỗn thiên cầu, mặc dù có tham khảo đến những kiến thức của Ptolemy. Có thể cho rằng các bằng chứng rõ ràng về hỗn thiên cầu chứng minh không có trong các tài liệu của thế giới Hồi giáo, trong khi có một số bằng chứng thuyết phục hơn cho việc sử dụng hỗn thiên cầu quan sát của người Hồi giáo.

Minh họa Hỗn thiên cầu của người Ottoman thế kỷ XIV (Ảnh: Wikipedia)

Hỗn thiên cầu được cho là đã được giới thiệu vào Cơ đốc giáo Châu Âu bởi Gerbert d’Aurillac (sau này là Giáo hoàng Slyvester II). Người ta cho rằng d’Aurillac đã có được tri thức như vậy từ Tây Ban Nha và vào cuối thời Trung cổ, hỗn thiên cầu chứng minh đã trở nên khá phổ biến trong các trường đại học châu Âu; cũng như các bài luận về hình dạng của hỗn thiên cầu đã được dạy trong các học viện, do đó hỗn thiên cầu trở thành một công cụ giảng dạy không thể thiếu.

Kan Nguyễn (biên dịch và tổng hợp)

Tài liệu tham khảo:

1.https://www.ancient-origins.net/artifacts-ancient-technology/armillary-spheres-following-celestial-objects-ancient-world-004025

2. https://chanhkien.org/2010/06/vu-tru-hoc-cua-truong-hanh.html