Vận dụng quan điểm duy vật biện chứng trong quá trình nhận thức hệ mặt trời qua các thời kỳ

Vận dụng quan điểm duy vật biện chứng trong quá trình nhận thức hệ mặt trời qua các thời kỳ.

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HOÁ HỌC

HÀ THỊ HẢI YẾN

VẬN DỤNG QUAN ĐIỂM DUY VẬT BIỆN CHỨNG TRONG QUÁ TRÌNH NHẬN THỨC HỆ MẶT TRỜI QUA CÁC THỜI KỲ

Chuyên ngành: Hoá Vô Cơ Khoá học 2008 - 2010

TIỂU LUẬN TRIẾT HỌC

Người hướng dẫn khoa học:

PGS TS Nguyễn Tiến Dũng

Huế, tháng 12 năm 2008

Mục lục

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Phương pháp nghiên cứu 3

1.3 Mục đích của đề tài 3

1.4 Giới hạn của đề tài 3

Chương 2 Nội dung 4 2.1 Những sự phát triển ban đầu của thiên văn học 4

2.2 Thiên văn học theo quan niệm của người Hi Lạp cổ đại 5

2.3 Hai mô hình trái ngược nhau để giải thích Hệ mặt trời trong lịch sử nhân loại 6

2.3.1 Mô hình Địa tâm ( The Geocentric Model) 6

2.3.2 Mô hình Vũ trụ của Copernicus (The Copernican model of the Universe) 7

2.4 Các định luật chuyển động của các hành tinh 9

2.5 Phương pháp thực nghiệm điểm mấu chốt quan trọng để chứng tỏ sự đúng đắn của Hệ nhật tâm 10

Chương 1.

MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài.

Con người đã đến được Mặt Trăng, đã đưa các dụng cụ nghiên cứu đến các thiên

hà xa xôi, đã đặt được các trạm nghiên cứu ngoài không gian, đã dương được tầm mắt của mình vào vũ trụ bao la Thế nhưng, quá trình nhận thức cho đúng đắn về Hệ mặt trời cũng như toàn vũ trụ đó là một quảng thời gian dài, đầy cam go và thử thách Lúc đầu, con người nhìn nhận vũ trụ từ các phỏng đoán sơ khai, rồi đúc rút thành các kinh nghiệm truyền lại cho đời sau Các thế hệ đi sau tiếp thu, bổ sung để hoàn chỉnh lại thậm chí phủ định các phát kiến của những người đi trước nếu các phát kiến đó là trái với khoa học Trải qua thời gian dài hình thành và phát triển Đó là quảng thời gian dài đấu tranh giữa các tư tưởng trái ngược nhau mà nổi bật nhất là cuộc đấu tranh giữa

tư tưởng ủng hộ Hệ địa tâm và ủng hộ Hệ nhật tâm, cuối cùng thì Hệ nhật tâm của Copernicus đưa ra đã đủ sức thuyết phục, đã đủ bằng chứng khoa học để đánh đổ tư tưởng ủng hộ Hệ địa tâm, tư tưởng mà được giáo hội và nhà thờ áp đặt một cách độc đoán, phủ nhận tính đúng đắn khách quan của khoa học tự nhiên

Với các phát kiến khoa học vĩ đại ở cuối thế kĩ XX về mọi lĩnh vực Trong ngành

thiên văn chúng ta cần phải kể đến, năm 1957 Liên Xô (cũ) lần đầu tiên trong lịch sử phóng thành công vệ tinh nhân tạo Sputnik, đánh dấu cho bước tiến mới trong khoa học truyền thông tin, khoa học vũ trụ, khoa học thiên văn

Ngày 24 tháng 12 năm 1968, một tàu vũ trụ Apollo đã ở trên quỹ đạo xung quanh Mặt Trăng (không định đổ bộ) Nhà du hành vũ trụ Lovell gửi bức thông điệp vô tuyến

sau đây về trái đất, tới cử toa gồm nhiều triệu người: ”sự hiu quạnh mênh mông của

mặt trăng làm cho bạn nhận thức những gì bạn có ở trên mặt đất” (vast loneliness of

the moon makes you realize just what you have back there on the Earth) Nhà du hành

vũ trụ Anders bổ sung thêm một lời mô tả trái đất: ”màn độc nhất trong vũ trụ rất

mỏng manh nó làm tôi nhớ đến sự trang trí của cây thông Nô-en” (the only color in

the universe very fragile it reminded me of a Christmas tree ornament) Lần đầu tiên trong lịch sử, nhờ bức thông điệp vô tuyến này và một bức ảnh trái đất được truyền về

từ mặt trăng, con người trên trái đất có được một hiểu biết về kích cở nhỏ bé của trái đất

Năm 1969, Amstrong là người đầu tiên đổ bộ xuống Mặt trăng và đến cuối năm

1972 có thêm năm cuộc đổ bộ nửa xuống Mặt trăng Rồi đến các con tàu vũ trụ thăm

dò khác Hai con tàu vũ trụ mang tên Voyager của Mỹ được phóng đến miền không gian bên ngoài của Hệ mặt trời vào năm 1977 Mỗi con tàu có khối lượng 103 kg Cả hai tàu thám hiểu Mộc Tinh năm 1979, thám hiểu Thổ Tinh vào năm 1980 và 1981 Sau đó, Voyager II đi qua Thiên Vương Tinh vào năm 1986, đi qua Hải Vương Tinh vào năm

1989 và tiếp tục đến các vùng xa xôi hơn Tàu Voyager I chu du vào vùng không gian bên ngoài của Hệ mặt trời nhưng không đi gần bất cứ hành tinh nào Voyager là vật thể nhân tạo ở xa chúng ta nhất

Ngày nay, trên thế giới có các cơ quan chuyên nghiên cứu về thiên văn học và rút ra cho chúng ta các kết luận chính xác nhất về Hệ mặt trời cũng như toàn vũ trụ Với các lí

do nêu trên, tôi chọn đề tài: ”Vận dụng quan điểm duy vật biện chứng trong Quá trình nhận thức Hệ mặt trời qua các thời kỳ” Để làm đề tài Tiểu luận Triết học của mình với mong muốn giúp cho mọi người có cái nhìn đúng đắn nhất về Hệ mặt trời, nơi mà có Trái đất, hành tinh xanh của chúng ta

Công việc tìm hiểu đề tài và nghiên cứu khoa học là một công việc vô cùng quan trọng và thường xuyên cho mọi người, mọi đối tượng nhất là các học viên Cao học Để

thực hiện nguyên lý của Đảng về vấn đề giáo dục "học đi đôi với hành, giáo dục kết hợp

với lao động sản xuất, nhà trường gắn liền với xã hội" làm cho kiến thức mọi người ngày

một nâng cao và khắc sâu gắn liền với thực tế xã hội Đó là một trong những nguyên nhân để tôi lựa chọn đề tài này

1.2 Phương pháp nghiên cứu.

Để nghiên cứu đề tài này chúng tôi đã thu thập tài liệu, sách báo từ đó tập hợp lại thành đề tài hoàn chỉnh

1.3 Mục đích của đề tài.

Đi tìm hiểu sự phát triển của thiên văn học nói chung và đi sâu tìm hiểu sự phát triển của thiên văn học nhưng trong giới hạn Hệ mặt trời thông qua quan điểm của các nhà thiên văn trong lịch sử

Vận dụng các quy luật của Triết học Mác-Lê Nin để soi vào vào

1.4 Giới hạn của đề tài.

Do thời gian nghiên cứu còn khiêm tốn và trong khuôn khổ của một tiểu luận môn học Chúng tôi chỉ tập trung đề cập đến sự phát triển của thiên văn học thông qua các nhà thiên văn nổi tiếng, chúng tôi chỉ dẫn chứng qua các quan điểm nói về Hệ mặt trời

mà thôi

Chương 2.

NỘI DUNG

2.1 Những sự phát triển ban đầu của thiên văn học.

Các nền văn minh cổ đã thu được những kinh nghiệm về sự thay đổi khí hậu và thời tiết qua các quảng thời gian dài

Khoảng 3000 ngàn năm về trước, các nền văn minh ở các lưu vực sông Nin (Ai Cập), sông Tigơrơ (Babilon), sông Hằng (Ấn Độ) và sông Hoàng Hà (Trung Quốc)

đã biết cách xác định thời gian của các mùa cũng như sự dâng nước của các con sông tương ứng với việc gieo trồng và thu hoạch mùa màng Người Trung Quốc, Hi Lạp và Ai Cập bên cạnh suy đoán về nguồn gốc của Vũ trụ còn xây dựng được các lịch dựa trên

sự chuyển động của Mặt Trăng và sự thay đổi của các mùa Ngày nay, chúng ta sử dụng dương lịch, là lịch được tạo ra muộn hơn rất nhiều so với lịch của người Trung Quốc, Hi Lạp và Ai Cập Những tri thức thiên văn sơ khai ban đầu này đã có ảnh hưởng lớn tới

sự phát triển nông nghiệp trong các nền văn minh cổ và một số nơi như thung lũng sông Nin, mùa màng phụ thuộc hoàn toàn vào việc dự đoán sự dâng nước của sông Nin Như vậy, chúng ta nhận thấy rằng, những nổ lực nhằm giải thích các hiện tượng thiên văn đã được thúc đẩy bởi việc xem xét thực tế Vì thời kì cổ đại tri thức con người còn bị hạn chế nên Thiên văn học đã liên quan một cách tự nhiên với các quan điểm tôn giáo Người

Ai Cập xem các ngôi sao, các chòm sao sáng là các vị thần đã sáng tạo ra vũ trụ Họ thờ các vị thần Mặt trời, Mặt trăng Ở Trung Quốc, triết lí sống trung thành với hoàng đế được mô tả một cách sinh động như các thần dân bao quanh thượng đế, giống như các ngôi sao quay quanh sao Bắc cực Người Babilon tin rằng các vị thần có thể dẫn dắt đời sống con người Như vậy, cùng với sự xuất hiện của tri thức, các quan điểm tôn giáo cũng sớm được xuất hiện

2.2 Thiên văn học theo quan niệm của người Hi Lạp

cổ đại.

Các nước Trung Đông, đặc biệt là người Hi Lạp, có thể được xem là cái nôi của

Thiên văn học cổ đại Vào khoảng thế kỉ thứ V I trước công nguyên (TCN), Hi Lạp là

một đất nước phồn vinh Một số nhà triết học bắt đầu từ bỏ quan điểm mê tín và cố gắng đưa ra những câu trả lời có lí trí đối với các câu hỏi liên quan đến thế giới xung quanh

Anaxagoras (499 − 429 TCN), một thành viên của trường phái Pythagore, cho rằng

trái đất hình cầu, như được quan sát thấy trong các hiện tượng nguyệt thực, khi mặt

trăng đi vào bóng tối cuả trái đất Democritus (460 − 370 TCN) cho rằng dải Ngân hà được tạo bởi các sao ở xa Heracldes (388 − 325 TCN) cho rằng nhật động của các thiên

thể là kết quả của sự quay của Trái đât

Aristotle (384 − 322 TCN), một học trò của Platon, được xem là một trong số

những nhà triết học vĩ đại nhất thời bấy giờ Ông tin rằng Vũ trụ được tạo ra bởi 4 yếu tố: Đất, nước, không khí và lửu Mọi sự chuyển động và biến đổi có thể được giải thích dựa vào sự vận động của 4 yếu tố này Mỗi yếu tố có vị trí tự nhiên riêng của nó Vị trí của đất là Trái đất, trung tâm bất động của Vũ trụ Chuyển động của các thiên thể là chuyển động tròn, với vận tốc không đổi Theo Aristotle, nhật động của các thiên thể chỉ

là chuyển động biểu kiến và có thể giải thích theo mô hình địa tâm hoặc theo quan điểm địa tâm Vì Trái đất đứng yên và mọi vật đều rơi xuống trái đất nên Ông kết luận rằng Trái đất là trung tâm của Vũ trụ

Một người khác trong thời giai đoạn này lại có ý kiến trái ngược với Aristotle đó là

Hipparchus (194 − 120 TCN) cho rằng Mặt trời là trung tâm của Vũ trụ và mỗi ngôi

sao chẳng qua là một mặt trời khác mà thôi Ông đã sáng tạo ra kĩ thuật quan sát mới

mẻ và đã thiết lập một danh mục các ngôi sao được phân loại theo cấp sao của chúng Ông cũng phát hiện ra sự thay đổi tuần hoàn đường kính góc của Mặt trời Từ đó Ông kết luận rằng khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời thay đổi trong năm Đây là một quan điểm chống lại Aristotle, chống lại Giáo hội nhưng nó lại góp phần cho khoa học phát triển

2.3 Hai mô hình trái ngược nhau để giải thích Hệ

mặt trời trong lịch sử nhân loại.

2.3.1 Mô hình Địa tâm ( The Geocentric Model)

Từ thế kỉ thứ II sau công nguyên(SCN ), người ta đã biết vị trí và đặc điểm chuyển động của các hành tinh với độ chính xác đáng kể Claudius Plolemy (100 − 170 SCN),

một nhà toán học và thiên văn học Hi Lạp đã phác thảo ra mô hình địa tâm về Vũ trụ trong luận thuyết ”Almagest” vào năm 125 SCN Một số đặc điểm chuyển động của các thiên thể được rút ra trên cơ sở các quan sát vào thời bấy giờ và có thể được tóm tắt như sau:

• Bầu trời quay quanh trái đất với chu kì 24 giờ (nhật động).

• Mặt trời, mặt trăng bên cạnh nhật động còn chuyển động đối với các ngôi sao, theo chiều ngược chiều nhật động, với chu kì tưng ứng là 365 ngày và 27 ngày.

• Các hành tinh cũng chuyển động với các sao theo chiều ngược với chiều nhật động nhưng cũng có những thời kì chúng dịch chuyển theo chiều ngược lại nên chuyển động của chúng có dạng nút so với phông tạo bởi các sao cố định.

• Hai hành tinh Thuỷ tinh và Kim tinh dao động xung quanh Mặt trời với li giác tưng ứng là 28 độ và 48 độ.

Để giải thích vấn đề trên của các thiên thể, Ptolemy đã phác thảo một mô hình vũ trụ địa tâm như sau:

• Trái đất nằm ở trung tâm vũ trụ.

• Vũ trụ bị giới hạn bởi một mặt cầu chứa các ngôi sao cố định Mặt cầu này quay xung quanh nột trục đi qua tâm Trái đất.

• Mặt trời và mặt trăng chuyển động trên các quỹ đạo tròn với vận tốc không đổi, nhưng với chu kì lớn hơn chu kì nhật động.

• Các hành tinh chuyển động với tốc độ không đổi trên những vòng tròn nhỏ (vòng ngoại luân), tâm của ngoại luân chuyển động trên các quỹ đạo tròn xung quanh mặt trời.

• Các thiên thể quay xung quanh Trái đất, theo thứ tự xa dần Trái đất: Mặt trăng, Thuỷ tinh, Kim tinh, Mặt trời, Hoả tinh, Mộc tinh và Thổ tinh.

Mặc dù mô hình địa tâm (hệ địa tâm) không mô tả một cách đúng đắn bản chất của Vũ trụ nhưng nó được dễ dành chấp nhận bởi nó phù hợp với thuyết ”sáng thế” của Giáo hội

La Mã ngoài ra mô hình địa tâm có thể giải thích các quan sát thiên văn trong phạm vi chính xác đạt được ở thời đó

2.3.2 Mô hình Vũ trụ của Copernicus (The Copernican model

of the Universe)

Những thành tựu của người Hi Lạp và Ai Cập cổ đại là rất quan trọng nhưng vẫn hạn chế và còn quá khiêm tốn ở thiên văn quan sát Một câu hỏi đặt ra là khoa học phải chăng dậm chân tại chỗ, phải chăng trái đất là trung tâm vũ trụ Đó là điều mà Giáo hội dựa vào đó để thể hiện uy quyền của mình

Từ thế thế kỉ XV , một số quốc gia ở Châu Âu đã thu được những thành tựu to lớn

trong nghệ thuật, khoa học và kinh tế Christopher Columbus phát hiện ra Châu Mĩ trong khi đi tìm con đường mới tới Ấn Độ Magellan lần đầu tiên đi vòng quanh trái đất Trong khoa học, uy lực của Giáo hội và cách giảng dạy độc đoán của Giáo hội bị lung lay Các vùng đất mới này không có trong kinh thánh, buộc chúng ta phải vẽ lại bản đồ thế giới, đó là điều mà giáo hội không bao giờ mong muốn

Mô hình nhật tâm (The heliocentric model) đã được đề xuất bởi một số nhà thiên văn Hi Lạp Tuy nhiên, nó bị lãng quên bởi hàng ngày con người chứng kiến chuyển động nhật động và quan điểm duy trì bởi Giáo hội đều chống lại mô hình nhật tâm Nhà thiên

văn học Ba Lan tên là Nicolaus Copernicus (19/02/1473 − 19/02/1543) là người đầu

tiên có đủ can đảm để từ bỏ quan điểm được đông đảo mọi người thừa nhận ấy Vào năm

1543, năm cuối đời của Copernicus, Ông đã xuất bản cuốn sách ”Về sự quay của thiên

cầu” (On the Revolutions of Celestial Orbs) trong đó có mô hình vũ trụ nhật tâm:

• Mặt trời nằm yên ở trung tâm vũ trụ.

• Các hành tinh chuyển động xung quanh mặt trời trên các quỹ đạo tròn và cùng chiều.

• Trái đất quay xung quanh trục của nó trong khi chuyển động quanh mặt trời.

• Mặt trăng chuyển động trên quỹ đạo tròn xung trái đất.

• Các hành tinh kể theo thứ tự khoảng cách tăng dần từ mặt trời là: thuỷ tinh, kim tinh, trái đất, hoả tinh, mộc tinh và thổ tinh.

• Các sao ở rất xa và cố định trên thiên cầu.

Sự thay đổi chủ yếu trong hệ nhật tâm Copernicus là Mặt trời ở trung tâm Vũ trụ và xem Trái đất chỉ là một hành tinh bình thường trong Hệ mặt trời

Về cơ bản chúng ta nhận thấy rằng, hệ nhật tâm mô tả Hệ mặt trời một cách đúng đắn Sử dụng mô hình này, người ta có thể giải thích các đặc điểm chuyển động nhìn thấy của các thiên thể một cách dễ dàng Ví dụ: sở dĩ có nhật động là do chúng ta quan sát các thiên thể từ trái đât đang quay; chuyển động dao động của thuỷ tinh và kim tinh xung quanh mặt trời là do hai hành tinh này có quỹ đạo chuyển động gần Mặt trời hơn quỹ đạo của Trái đất Ngoài ra, mô hình nhật tâm cho phép xác định dù chỉ gần đúng chu kỳ chuyển động của các hành tinh và khoảng cách từ chúng tới Mặt trời Hệ nhật tâm của Copernicus đã đánh bước ngoặc trong nhận thức của con người về Vũ trụ và mở đường cho sự tiến triển của Thiên văn nói riêng và khoa học nói chung Rõ rang mô hình nhật tâm mâu thuẫn với giáo lí của nhà thờ nên nó bị chống đối và hoài nghi Các tác phẩm của các nhà khoa học đưng thời khác như Jacdano Bruno, Kepler, Galieo đã làm cho mô hình hệ nhật tâm được chấp nhận

Tuy nhiên, để được chấp nhận nó, cái giá phải trả của các nhà khoa học là rất lớn Jacdano Bruno là nhà văn, nhà hùng biện, giáo sư Đại học người Italia và là một người ủng hộ hệ Copernicus Ông tin rằng mỗi ngôi sao là một Mặt trời khác, chung quanh các ngôi sao cũng có các hành tinh và sự sống không đơn độc trong vũ trụ bao la Ông đã bị toà án dị giáo kết án tà đạo và bị thiêu sống ở quảng trường Roma vào năm 1600

2.4 Các định luật chuyển động của các hành tinh.

Kepler (1571−1630) là một nhà toán học, thiên văn học người Đức, chịu ảnh hưởng

quan điểm của Pythagore về một vũ trụ điều hoà Ông đã xây dựng mô hình để xác định quỹ đạo của các hành tinh trong hệ Copernicus Ông đã gửi công trình của mình tới một

số nhà khoa học, trong đó có Tycho Brahe, khâm phục vốn hiểu biết thiên văn học của Kepler, Tycho mời Kepler làm việc với Ông ở Praha

Trong khi nghiên cứu luật học ở Copenhagen, Tycho Prahe đã chứng kiến một nhật thực đã dự báo trước Bị cuốn hút bởi hiện tượng thiên nhiên kì thú này Ông chuyển sang nghiên cứu thiên văn học Nhà vua Đan Mạch cung cấp kinh phí cho Tycho Brahe xây dựng đài quan sát Tycho Brahe là một nhà khoa học tài ba và cần cù, quan tâm đặc biệt tới độ chính xác trong các quan sát của mình Năm 1572, Ông phát hiện ra một ngôi sao mới Ngôi sao này đã mang tên Ông (Tycho Nova) Số liệu mà Ông thu thập được trong suốt 20 năm quan sát chuyển động của các thiên thể giúp Kepler phát hiện ra định luật chuyển động của các hành tinh

Sau khi hiệu chỉnh các số liệu quan sát của Tycho Brahe đối với sự khúc xạ của khí quyển, Kepler đã làm phù hợp quỹ đạo của Hoả Tinh với kết quả quan sát Ban đầu, cũng giống như các nhà thiên văn khác Kepler chỉ xem với quỹ đạo tròn với vận tốc không đổi Ông đã lặp đi lặp lại việc tính toán một cách không thành công nhằm phù hợp với quỹ đạo Hoả tinh với kết quả quan sát Cuối cùng, Ông tìm ra quỹ đạo Hoả tinh là một hình elíp Năm 1609, Ông công bố hai trong số các định luật của mình về chuyển động các hành tinh:

• Định luật 1 : Các hành tinh chuyển động theo quỹ đạo elíp mà Mặt trời nằm tại một tiêu điểm.

• Định luật 2 : Đoạn thẳng nối hành tinh và Mặt trời quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian như nhau Bởi vậy, Ông đã bác bỏ vận tốc các hành tinh là như nhau của các nhà thiên văn và triết gia trước đó Vận tốc chuyển động của các hành tinh không phải là một hằng số, giá trị lớn nhất khi hành tinh ở gần mặt trời nhất.

Năm 1619, Ông công bố định luật thứ 3: Bình phương chu kì chuyển động của các hành