Thí nghiệm của Galilei về sự bảo toàn vận tốc của các vật:Một trong nhữngluận cứ của những người theo học thuyết Aristotle đưa ra để phủ nhận mô hình nhật tâm Copernics là việc thả rơi một con tàu. Họ lí giải như sau: Nếu ta thả rơi một qu cầu trên đỉnh cột buồm của một con tàu đứng yên thì quả cầu sẽ rơi xuống đúng vào chân cột buồm. Cái đó không có gì phải bàn. Mặt khác khi con tàu đang chạy thì quả cầu sẽ rơi cách cột buồm một đoạn. Đó là vì trong khi quả cầu rơi trong không khí thì con tàu đã chạy được một đoạn rồi. Như vậy thì suy ra nếu Trái Đất thật sự có quay thì trong khi thả quả cầu ngay cả khi con tàu đứng yên thì nó vẫn cứ phi chạy được một đoạn cùng với Trái Đất. Như thế thì quả cầu phi rơi cách cột buồm một đoạn, vậy mà nó vẫn cứ rơi đúng chân cột buồm, điều đó chứng tỏ một điều là Trái đất không hề có một chuyển động nào cả. Thế nhưng những người đó, họ chỉ biết lí luận chứ chưa hề làm thí nghiệm kiểm chứng. Galilei đã chứng minh rằng ngay cả khi con tàu chuyển động thì quả cầu vẫn rơi đúng chân cột buồm, và như vậy thì quả cầu vẫn phi rơi đúng chân cột buồm ngay cả khi Trái Đất có chuyển động như thế nào chăng nữa. Ông nêu rõ rằng vì quả cầu và con tàu luôn mang theo cùng một vận tốc, khi ngưòi đứng trên cột buồm nắm tay cầm quả cầu thì quả cầu cùng chuyển động với con tàu. Khi người đó th tay ra thì quả cầu vẫn mang theo được vận tốc ban đầu này mà nó đã được nhận từ trước đó. Do đó việc quả cầu chạm chân cột buồm không thể kết luận rằng con tàu có chuyển động hay không. Cũng như vậy, vì mọi vật luôn luôn bảo toàn chuyển động của mình nên không thể kết luận xem Trái đất có chuyển động hay không dựa vào thí nghiệm này.
Khi ta ngồi trên một con tàu kéo dèm kín, ta không thể xác định được là nó có chuyển động hay không và nếu có thì nó đang chuyển động theo chiều nào. Cũng vậy, Galilei cho rằng đó chính là lí do khiến ta không thể cảm nhận thấy sự chuyển động của Trái Đất khi ta đứng trên nó. Và như vậy, Galilei chính là người đầu tiên khám phá ra nội dung chính của định luật quán tính mà sau này trở thành nội dung của định luật thứ nhất của Newton – một trong những định luật cơ bản nhất của động lực học.
Tác phẩm thiên văn học lớn nhất của Galilei là cuốn sách “đối thoại về hai hệ thống vũ trụ” trong đó ông chỉ ra sự khác biệt giữa 2 hệ thống Ptolemy và Copernics để rồi kết luận sự đúng đắn của hệ nhật tâm Copernics và nêu lên sự sụp đổ hoàn toàn của mô hình địa tâm Ptolemy. Năm 1604, một ngôi sao rất sáng bỗng xuất hiện trên bầu trời, các nhà khoa học thời đó xôn xao. Nhiều người cho rằng đó là sự xuất hiện của một ngôi sao băng, có ý kiến lại cho rằng đó là một thiên thạch khổng lồ. Galilei đã chỉ ra rằng đó thực chất chỉ là một vụ bùng nổ thời kì cuối của một ngôi sao mà ông tạm gọi là hiện tượng siêu tân tinh (Super Nova).
Bằng quan sát qua kính thiên văn của mình, Galilei cũng chỉ ra rằng Trái đất không thể là trung tâm của vũ trụ như mô hình vũ trụ địa tâm Ptolemy. Qua kính thiên văn, Galilei nhận thấy Mặt Trăng cũng có núi non và các thung lũng như Trái Đất, như vậy thì khó mà tin rằng Trái Đất lại có một vị trí ưu tiên nào trong vũ trụ và Mặt Trăng thì không thể là “quả cầu lửa” như Ptolemy đã nói. Trong khi đó, Galilei lại đồng thời phát hiện ra 4 vệ tinh lớn của sao Mộc (mà khi đó ông tạm gọi là các vệ tinh Medici với mục đích lấy lòng vị giáo hoàng yêu thích thiên văn này), một minh chứng cho thấy rằng không chỉ Trái Đất mới có vệ tinh quay quanh. Nếu như sao Mộc cũng có các vệ tinh quay quanh như Mặt Trăng quay quanh Trái Đất thì bản thân tất cả chúng, cả sao Mộc và Trái đất cũng đều cần phải quay quanh một tâm chung nào đó. điều này đã được Galilei đưa vào cuốn “Đối thoại” làm một bằng chứng thực nghiệm góp phần vào việc khẳng định mô hình nhật tâm Copernics. Những năm cuối của cuộc đời mình, Galilei không nhìn được nữa. Đôi mắt của ông đã dành quá nhiều cho những quan sát Mặt Trời và đôi mắt đó đã loà đi vì ánh Mặt Trời. Linh mục Casstelli, một người bạn của Galilei khi đó đã viết :”Thế là cặp mắt tinh anh nhất mà tự nhiên tạo ra nay đã tắt rồi!”
Cùng với sự ra đời của vật lí thực nghiệm Galilei, một người nữa có đóng góp hết sức quan trong trong việc ra đời của môn cơ học thiên thể là Johanne Kepler (1571 – 1630). Chính Kepler là người đã gửi cho Galilei toàn bộ nội dung của hệ nhật tâm Copernics để từ đó ra đời cuốn “Đối thoại…”. Bằng những phương pháp toán học chính xác của mình, Kepler đã cho ra đời một ngành khoa học mới trong lịch sử khám phá vũ trụ của con người – cơ học thiên thể. Nội dung cơ ban trong những nghiên cứu của Kepler có thể tóm gọn trong 3 định luật sau:
1-Các hành tinh chuyển động quanh Mặt trời theo quĩ đạo hình elip mà Mặt Trời nằm tại một trong 2 tiêu điểm của elip quĩ đạo.
2-Bán kính vectơ của hành tinh quét những diện tích bằng nhau trong nhưng khoảng thời gian bằng nhau
3-Bình phương chu kì chuyển động của hành tinh tỷ lệ với luỹ thừa bậc ba của nửa trục lớn quĩ đạo
4.3. Newton – Các nguyên lí của triết học tự nhiênRa đời đúng vào năm mất của Galilei (1642), Newton chính là người đưa toàn bộ các lí thuyết của Galilei lên tuyệt đỉnh vinh quang. Để thuật lại và đánh giá hết những đóng góp của Newton cho vật lí - thiên văn học một cách ngắn gọn nhất, xin được trích ra những dòng sau (đây là những dòng được viết trên bia mộ của Newton):
Ở đây yên nghỉ
Ngài Isaac Newton
Người mà dường như với sức mạnh thần diệu của trí tuệ riêng
Lần đầu tiên
Bằng phương pháp toán học của mình
Đã giải thích
Hình dạng và chuyển động của các hành tinh
Đường đi của các sao chổi, thuỷ triều của đại dương
Ông là người đầu tiên nghiên cứu sự đa dạng của các tia sáng
Và rút ra từ đó các đặc điểm của màu sắc mà trước đó chưa ai hề nghĩ tới
Là một người giải thích sáng suốt, siêng năng và đúng đắn
Về tự nhiên, về cổ đại và các bút tích thiêng liêng
Bằng học thuyết của mình, ông làm quang vinh cho đấng sáng tạo toàn năng
Bằng cuộc đời của mình, ông chứng minh điều giản đơn mà kinh thánh đòi hỏi
Hỡi những người quá cố, hãy vui mừng vì có niềm tự hào của nhân loại sống cùng
Sinh ngày 25 tháng 12 năm 1642
Mất ngày 20 tháng 3 năm 1727
Có lẽ những dòng trên đủ để nói lên toàn bộ những đóng góp của Newton cho thiên văn cũng như vật lí học. Với cuốn sách “Các nguyên lí của triết học tự nhiên”, Newton đã phát triển và thống nhất toàn bộ các định luật và các nghiên cứu của Galilei để cùng với các định luật cơ bản của động lực học do ông đưa ra, lập nên toàn bộ cơ học cổ điển (ngày nay vẫn gọi là cơ học cổ điển Newton). Chính với 3 định luật cơ bản của động lực học và sự ra đời của định luật vạn vật hấp dẫn (một định luật hoàn toàn xứng đáng với cái tên của nó vì chẳng có vật nào mà lại không có hấp dẫn), Newton chính là người thực hiện bước quan trọng nhất trong việc chứng minh hệ nhật tâm Copernics. Và cũng thật kì lạ rằng Newton không chỉ sinh ra đúng vào năm mất của Galilei mà còn sinh ra vào đúng ngày 25 tháng 12 (ngày sinh của JESUS), có phải vì thế mà trong căn nhà nơi Newton chào đời còn được lưu lại dòng chữ của đức giáo hoàng trao tặng :
”Tự nhiên và các qui luật của tự nhiên còn chìm trong đêm tối, Thượng Đế truyền Newton hạ giới, và tất cả đều bừng sáng”.
Khi ta ngồi trên một con tàu kéo dèm kín, ta không thể xác định được là nó có chuyển động hay không và nếu có thì nó đang chuyển động theo chiều nào. Cũng vậy, Galilei cho rằng đó chính là lí do khiến ta không thể cảm nhận thấy sự chuyển động của Trái Đất khi ta đứng trên nó. Và như vậy, Galilei chính là người đầu tiên khám phá ra nội dung chính của định luật quán tính mà sau này trở thành nội dung của định luật thứ nhất của Newton – một trong những định luật cơ bản nhất của động lực học.
Tác phẩm thiên văn học lớn nhất của Galilei là cuốn sách “đối thoại về hai hệ thống vũ trụ” trong đó ông chỉ ra sự khác biệt giữa 2 hệ thống Ptolemy và Copernics để rồi kết luận sự đúng đắn của hệ nhật tâm Copernics và nêu lên sự sụp đổ hoàn toàn của mô hình địa tâm Ptolemy. Năm 1604, một ngôi sao rất sáng bỗng xuất hiện trên bầu trời, các nhà khoa học thời đó xôn xao. Nhiều người cho rằng đó là sự xuất hiện của một ngôi sao băng, có ý kiến lại cho rằng đó là một thiên thạch khổng lồ. Galilei đã chỉ ra rằng đó thực chất chỉ là một vụ bùng nổ thời kì cuối của một ngôi sao mà ông tạm gọi là hiện tượng siêu tân tinh (Super Nova).
Bằng quan sát qua kính thiên văn của mình, Galilei cũng chỉ ra rằng Trái đất không thể là trung tâm của vũ trụ như mô hình vũ trụ địa tâm Ptolemy. Qua kính thiên văn, Galilei nhận thấy Mặt Trăng cũng có núi non và các thung lũng như Trái Đất, như vậy thì khó mà tin rằng Trái Đất lại có một vị trí ưu tiên nào trong vũ trụ và Mặt Trăng thì không thể là “quả cầu lửa” như Ptolemy đã nói. Trong khi đó, Galilei lại đồng thời phát hiện ra 4 vệ tinh lớn của sao Mộc (mà khi đó ông tạm gọi là các vệ tinh Medici với mục đích lấy lòng vị giáo hoàng yêu thích thiên văn này), một minh chứng cho thấy rằng không chỉ Trái Đất mới có vệ tinh quay quanh. Nếu như sao Mộc cũng có các vệ tinh quay quanh như Mặt Trăng quay quanh Trái Đất thì bản thân tất cả chúng, cả sao Mộc và Trái đất cũng đều cần phải quay quanh một tâm chung nào đó. điều này đã được Galilei đưa vào cuốn “Đối thoại” làm một bằng chứng thực nghiệm góp phần vào việc khẳng định mô hình nhật tâm Copernics. Những năm cuối của cuộc đời mình, Galilei không nhìn được nữa. Đôi mắt của ông đã dành quá nhiều cho những quan sát Mặt Trời và đôi mắt đó đã loà đi vì ánh Mặt Trời. Linh mục Casstelli, một người bạn của Galilei khi đó đã viết :”Thế là cặp mắt tinh anh nhất mà tự nhiên tạo ra nay đã tắt rồi!”
Cùng với sự ra đời của vật lí thực nghiệm Galilei, một người nữa có đóng góp hết sức quan trong trong việc ra đời của môn cơ học thiên thể là Johanne Kepler (1571 – 1630). Chính Kepler là người đã gửi cho Galilei toàn bộ nội dung của hệ nhật tâm Copernics để từ đó ra đời cuốn “Đối thoại…”. Bằng những phương pháp toán học chính xác của mình, Kepler đã cho ra đời một ngành khoa học mới trong lịch sử khám phá vũ trụ của con người – cơ học thiên thể. Nội dung cơ ban trong những nghiên cứu của Kepler có thể tóm gọn trong 3 định luật sau:
1-Các hành tinh chuyển động quanh Mặt trời theo quĩ đạo hình elip mà Mặt Trời nằm tại một trong 2 tiêu điểm của elip quĩ đạo.
2-Bán kính vectơ của hành tinh quét những diện tích bằng nhau trong nhưng khoảng thời gian bằng nhau
3-Bình phương chu kì chuyển động của hành tinh tỷ lệ với luỹ thừa bậc ba của nửa trục lớn quĩ đạo
4.3. Newton – Các nguyên lí của triết học tự nhiênRa đời đúng vào năm mất của Galilei (1642), Newton chính là người đưa toàn bộ các lí thuyết của Galilei lên tuyệt đỉnh vinh quang. Để thuật lại và đánh giá hết những đóng góp của Newton cho vật lí - thiên văn học một cách ngắn gọn nhất, xin được trích ra những dòng sau (đây là những dòng được viết trên bia mộ của Newton):
Ở đây yên nghỉ
Ngài Isaac Newton
Người mà dường như với sức mạnh thần diệu của trí tuệ riêng
Lần đầu tiên
Bằng phương pháp toán học của mình
Đã giải thích
Hình dạng và chuyển động của các hành tinh
Đường đi của các sao chổi, thuỷ triều của đại dương
Ông là người đầu tiên nghiên cứu sự đa dạng của các tia sáng
Và rút ra từ đó các đặc điểm của màu sắc mà trước đó chưa ai hề nghĩ tới
Là một người giải thích sáng suốt, siêng năng và đúng đắn
Về tự nhiên, về cổ đại và các bút tích thiêng liêng
Bằng học thuyết của mình, ông làm quang vinh cho đấng sáng tạo toàn năng
Bằng cuộc đời của mình, ông chứng minh điều giản đơn mà kinh thánh đòi hỏi
Hỡi những người quá cố, hãy vui mừng vì có niềm tự hào của nhân loại sống cùng
Sinh ngày 25 tháng 12 năm 1642
Mất ngày 20 tháng 3 năm 1727
Có lẽ những dòng trên đủ để nói lên toàn bộ những đóng góp của Newton cho thiên văn cũng như vật lí học. Với cuốn sách “Các nguyên lí của triết học tự nhiên”, Newton đã phát triển và thống nhất toàn bộ các định luật và các nghiên cứu của Galilei để cùng với các định luật cơ bản của động lực học do ông đưa ra, lập nên toàn bộ cơ học cổ điển (ngày nay vẫn gọi là cơ học cổ điển Newton). Chính với 3 định luật cơ bản của động lực học và sự ra đời của định luật vạn vật hấp dẫn (một định luật hoàn toàn xứng đáng với cái tên của nó vì chẳng có vật nào mà lại không có hấp dẫn), Newton chính là người thực hiện bước quan trọng nhất trong việc chứng minh hệ nhật tâm Copernics. Và cũng thật kì lạ rằng Newton không chỉ sinh ra đúng vào năm mất của Galilei mà còn sinh ra vào đúng ngày 25 tháng 12 (ngày sinh của JESUS), có phải vì thế mà trong căn nhà nơi Newton chào đời còn được lưu lại dòng chữ của đức giáo hoàng trao tặng :
”Tự nhiên và các qui luật của tự nhiên còn chìm trong đêm tối, Thượng Đế truyền Newton hạ giới, và tất cả đều bừng sáng”.
