CHINH PHỤC KHÔNG GIAN VÀ THỜI GIAN
Không một loài động vật nào ngước nhìn bầu trời phía trên. Chỉ có con người - một sáng tạo kỳ lạ của thiên nhiên là bỏ thời gian một cách vô ích để ngắm nhìn bầu trời.
Hơbơt Oenxơ
“Chuyện xảy ra trong thời đại đồ đá” Bầu trời sao mênh mông kỳ diệu. Hàng ngàn ngôi sao nhấp nháy xao động như kêu gọi như dẫn dụ những ánh mắt, những tâm hồn khao khát hiểu biết. Con người đã và đang suy ngẫm về vị trí của mình trong Vũ Trụ bao la: Vũ Trụ là gì, nó sắp xếp ra sao nó có tồn tại mãi mãi hay không nó tự nảy sinh hay được thượng đế sáng tạo ra. Sự hiểu biết về thế giới các vì sao là vô tận nhưng nhận thức ban đầu về trời đất lại rất đơn giản, bởi vì phần lớn các hiện tượng của trời đất đều lặp đi lặp lại không biết bao nhiêu lần. Ngày ngày Mặt Trời lặp đi lặp lại con đường của mình trên bầu trời các chòm sao tuần tự lại mọc và lặn, các pha của Mặt Trăng và sự thay đổi của bầu trời tuần tự theo các mùa trong năm. Các hiện tượng thiên văn ấy đã bám rễ vào cuộc sống đến nỗi con người, động vật, cây cỏ đều biết và sử dụng đến chúng. Cây sồi “biết” khi nào các chồi non của mình có thể nở ra còn con người không cần đồng hồ báo thức cũng có thể thức dậy đúng thời gian ấn định đến từng phút. Loài chim có thể định hướng tuyệt vời theo Mặt Trời, dựa vào sự chuyển động hàng ngày của Mặt Trời trên bầu trời chúng thậm chí còn biết định vị theo các vì sao nhờ đó chúng có thể tìm đường bay về tận châu Phi và ngược lại. Loại bướm “vua” ở Bắc Mỹ bay về trú đông ở Trung Mỹ hàng năm mà không bao giờ lạc đường.
Đó là những ví dụ về hiện tượng định vị thiên văn mà các cơ thể sinh vật đã thực hiện một cách máy móc trong quá trình tiến hóa của mình. Khi con người có lý trí xuất hiện họ bắt đầu có ý thức định vị theo thời gian và không gian vì nhu cầu cuộc sống, vì đòi hỏi của quá trình lao động sản xuất túc đó chiếm hầu như toàn bộ thời gian của họ. Những người thợ săn thú hoặc đánh cá thời tiền sử cần phải biết vòng đời và đường di cư của các loài động vật. Những người mục đồng cần phải di chuyển đúng lúc đoàn gia súc của mình sang đồng cỏ mới, phải biết làm thế nào đó để định hướng theo địa hình, đoán được lúc nào mùa mưa và mùa khô sẽ đến, hay như ở phương Bắc đoán được thời gian bắt đầu mùa đông hoặc mùa hạ. Những người nông dân còn phụ thuộc nhiều hơn vào sự biến đổi của các mùa trong năm: công việc của họ là gieo trồng và gặt hái không thể làm được nếu thiếu nông lịch.
Chính những nhu cầu thực tiễn về sự định vị trong không gian và thời gian ấy đã làm con người phải chú ý tới các hiện tượng thiên văn, quan sát theo dõi sự chuyển động của Mặt trời và Mặt Trăng sự chuyển động hằng ngày của các vật sao.
Hàng nghìn năm rồi, khi ngủ đêm bên đống lửa và ngước nhìn lên bầu trời, con người đã hiểu được là đêm nào cũng chỉ có ngần ấy các ngôi sao và vị trí của chúng so với nhau là không thay đổi. Con người đã gộp một số ngôi sao lại theo các hình dễ nhớ thành các chòm sao. Bốn vạn năm trước đây chúng không có hình dạng giống như hiện nay. Chòm Gấu Lớn giường như “cái mõ”, trong chòm Thợ Săn thì thắt lưng còn chưa có hình dạng quen thuộc hiện nay. Những chòm sao ban đầu ấy giúp con người định hướng được vào ban đêm và theo dõi được sự chuyển động của bầu trời đêm.
Ban đầu con người nghĩ rằng, các ngôi sao treo lơ lửng ngay trên Trái Đất phẳng. Sau này họ mới khám phá ra rằng, bầu trời xoay quanh chúng ta tựa như một vòm cầu vớí các chòm sao được gắn trên đó. Khi đó phần lớn các chòm sao cũng giống như Mặt Trời và Mặt Trăng mọc lên và lặn đi, nhưng ở vùng tranh tối tranh sáng (vùng cực Bắc) nơi Mặt Trời không mọc vào ban ngày, có những ngôi sao không bao giờ lặn. Cần phải quan sát chúng trong những đêm mùa đông dài dằng dặc. Nếu như ta đứng nguyên một chỗ và quan sát sự mọc lên của một ngôi sao rực sáng nào đó hàng đêm, ta sẽ thấy rõ là nó luôn mọc lên tại một điểm cố định trên đường chân trời. Điều này có thể nhân thấy nếu như ta định vị theo một mốc nào đó - một cái cây hay một đỉnh núi. Điều đó cũng đúng với các ngôi sao khi lặn xuống.
Thế nhưng Mặt Trăng lại thay đổi điểm mọc lên và lặn xuống của mình. Nó không chỉ cùng các ngôi sao chuyển động từ trái sang phải mà còn dịch chuyển từ phải sang trái giữa các ngôi sao nếu so sánh đêm này với đêm sau. Nếu như ta ghi nhận rằng, vào đêm này Mặt Trăng ở sát bên cạnh một ngôi sao sáng nào đó thì nó sẽ trở lại vị trí cũ sát ngôi sao đó sau 27,3 ngày, (mỗi ngày ở đây được hiểu là bao gồm cả đêm). Một chu kỳ thời gian đã được phát hiện, đó là tháng vũ trụ hay tháng sao (tiếng Anh: sidereal month gốc từ chữ La tinh sideris = “sao”).
Còn sự thay đổi liên tiếp của các pha Mặt Trăng là một tháng giao hội (tiếng Anh: synodic month, gốc tiếng Hy Lạp: synodos = “giao hội”) diễn ra trong vòng 29,5 ngày tức (một tuần trăng). Nó được coi là cơ sở cho lịch Mặt Trăng (âm lịch) đầu tiên. Sự xuất hiện của lịch này là vào khoảng từ thiên niên kỷ thứ IX đến thiên niên kỷ thứ III trước Công nguyên. Vào thời gian này các quốc gia cổ đại đầu tiên đã xuất hiện; ngôn ngữ, tư duy và kho tàng thần thoại nói chung đã phong phú và phức tạp. Trong một cuốn sách cổ giải nghĩa Kinh Thánh có nói rằng “Mặt Trăng được tạo ra để tính ngày”.
Khi quan sát sự chuyển động hàng tháng của Mặt Trăng giữa các ngôi sao, con người phát hiện ra rằng nó di chuyển theo một hành lang tương đối hẹp trên vòm trời, hành lang này nay được gọi là Hoàng đới.
Hoàng đới được chia làm 27 hoặc 28 “trạm Mặt Trăng”. Đó là những nhóm sao không lớn, cách nhau khoảng 130 do đó Mặt Trăng khi di chuyển trên bầu trời mỗi đêm lại xuất hiện ở nhóm sao kế tiếp. Trong số chúng có các nhóm sao dễ nhận thời nay đó là các cụm sao Đầu Cừu, Tua Rua, Hyades với sao Alđebaran (sừng con trâu), Song Tử với các sao Castor và Pollux, đầu Sư Tử với sao Regulus, chòm Bọ Cạp nổi bật, nhưng cũng có các trạm trống vắng, không có sao nào.
Một khám phá vĩ đại nữa là trên Hoàng đới còn có các “ngôi sao lang thang”, tức là hành tinh. Chúng cũng được phát hiên ra từ thời rất xa xưa. Những ngôi sao đầu tiên được khám phá là sao Hôm và sao Mai. Phải sau đó nhiều thế kỷ các nhà thiên văn mới hiểu rằng đó chỉ là một hành tinh (sao Kim). Có lẽ người đầu tiên đoán ra điều đó là Pitago (xứ Xamôt) vào thế kỷ 6 trước Công nguyên. Trước ông vài thế hệ. Hôme đã nhắc tới “hai” ngôi sao đó như là hai vì tinh tú khác nhau. Sau đó có lẽ đến lượt sao Mộc được phát hiện ra, rồi tiếp theo là đến sao Hỏa theo mức độ sáng sao Thổ mà độ sáng của nó phải chú ý lắm mới nhận ra giữa các vì sao sáng, và sao Thủy - một hành tinh rất khó nhìn thấy, chắc chắn là chỉ có những người chuyên quan sát bầu trời (ví dụ: các vị tư tế) mới nhận ra mà thôi.
Sự chuyển động của Mặt Trời có phức tạp hơn: vì ban ngày không thể nhìn thấy các vì sao để đối chiếu. Nhưng con người cũng đoán rằng Mặt Trời sẽ dịch chuyển so với các vì sao. Quan sát Mặt Trời khi mọc và khi lặn, con người thấy rằng vị trí mà nó xuất hiện trên đường chân trời cứ thay đổi mỗi ngày một ít. Đánh dấu vị trí mọc và lặn của Mặt Trời con người phát hiện ra một quy luật mới quan trọng trong chuyển động của nó. Vào ngày hạ chí Mặt Trời mọc và lặn gần điểm chính Bắc nhất và trong suốt vài ngày dài nhất trong năm vị trí mọc và lặn của nó không thay đổi. Sau đó điểm mọc và lặn của nó rời xa dần điểm chính Bắc cho đến nửa năm sau nó đạt đến vị trí gần điểm chính Nam nhất, điều đó có nghĩa là đã đến ngày đông chí. Trong khoảng giữa hai ngày hạ chí và đông chí ấy theo đường Đông - Tây, có những điểm mà từ đó hai lần trong một năm Mặt Trời sẽ mọc lên để rồi ta có ngày dài bằng đêm. Khi mà đường đi của Mặt Trăng trên Hoàng đới được chia ra theo các chòm sao, người ta mới phát hiện ra rằng có một chòm sao nào đó nhất định sẽ xuất hiện lúc bình minh trên điểm Mặt Trời mọc và một chòm sao khác sẽ lấp lánh vào lúc chiều tà nơi Mặt Trời vừa lặn. Khi biết các chòm sao sẽ xuất hiện trên bầu trời trước lúc Mặt Trời mọc và các chòm sao sẽ hiện lên ngay sau khi Mặt Trời lặn, dễ dàng xác định được rằng Mặt Trời sẽ nằm ở vị trí chòm sao nào trong số đó. Chuyển động hàng năm của Mặt Trời trên Hoàng đạo đã được khám phá ra như vậy đấy. Đặc biệt quan trọng trên đường đi của Mặt Trời là các chòm sao mà ở đó theo sự quan sát các điểm Mặt Trời mọc thì Mặt Trời sẽ đi qua bốn điểm đặc biệt chia đường đi của nó trong năm thành bốn phần gần như đều nhau.
Đó là những điểm mà ở vùng ôn đới người ta nhận thấy có sự giao mùa. Điểm xuân phân vào ngày thiên nhiên hồi sinh. Sau ngày đó Mặt Trời khi mọc lên theo Hoàng đạo đi từ chòm sao này đến chòm sao khác đạt tới điểm hạ chí là điểm xa nhất về phía Bắc. Sau đó nó sẽ hạ thấp dần và ở điểm thu phân nó sẽ vượt qua ranh giới giữa bán cầu Bắc và Nam. Cùng lúc thiên nhiên ngày càng úa tàn và Mặt Trời ngày càng lưu lại trên bầu trời ngắn hơn. Cuối cùng vào giữa mùa đông sau điểm đông chí, dường như đã thắng được nỗi nhọc mệt, Mặt Trời lại chầm chậm quay về với “thế giới của sự sống”. Những người cổ đại tôn sùng Mặt Trời. Khi thực hiện các nghi lễ thần thánh họ cố gắng giúp” Mặt Trời vượt qua một cách thuận lợi những khó khăn mà nó có thể gặp phải trên con đường giữa các vì sao. Những người tiền sử biết rằng khi nào thì đến những ngày chí hoặc ngày nhân vì vào thời điểm đó sẽ có những cơn lũ của các dòng sông hay bắt đầu của một mùa này hay khác. Ví dụ ngày lễ hội mùa xuân của những người chăn gia súc. Nó được ấn định vào đầu xuân, tức là vào ngày Mặt Trời đi qua điểm xuân phân và vào ngày trăng tròn. Ngày hội diễn ra vào những ngày khác nhau theo lịch. Cần phải tính ra những ngày đó.
Như vậy những quan sát thiên văn gắn với sự cần thiết định vị trong không gian và thời gian đã nay sinh ngay từ buổi sơ khai của nền văn hóa nhân loại. Ngay từ thời đó, rất lâu trước khi văn tự và nhà nước ra đời nhiều khám phá quan trọng đã xuất hiện liên quan tới vị trí và chuyển động biểu kiến của các tinh tú trên bầu trời. Thiên văn học - một trong những khoa học cổ đại nhất đã nảy sinh như vậy đấy.
Vào cuối thời đại đồ đá (thiên kỷ thứ IV - III trước Công nguyên) ở ven các con sông vĩ đại như sông Nin, sông Tigrơ, Ơphơrat, sông Ấn và sau đó là sông Hằng sông Hoàng Hà và muộn nữa là sông Dương Tử, nơi có những điều kiện khí hậu thuận lợi đã xuất hiện các bộ lạc làm nông nghiệp. Ở những nơi đó đã nảy sinh các nền văn minh cổ đại. Việc quan sát bầu trời đã trở thành công việc quan trọng nhất của các tu sĩ (thầy tư tế). Vài thiên kỷ gom góp những tri thức thiên văn cứ thế trôi qua. Có thể đánh giá một cách tương đối chính xác về trình độ phát triển của nền văn minh cổ đại trên cơ sở trình độ phát triển của thiên văn học. Kỳ diệu hơn nữa là các dân tộc văn minh hàng đầu luôn cho rằng các tri thức thiên văn của mình có từ thời kỳ tiền sử xa xôi trong lịch sử tồn tại của mình.
Như vậy là từ rất sớm, trước khi con người học được cách định vị trên Trái Đất và tạo ra ngành địa lý, họ đã định vị trong Vũ Trụ, bằng cách tạo ra những mô hình đầu tiên của nó. Sự chinh phục không gian bắt đầu từ Vũ Trụ và chỉ sau đó mới lan rộng trên Trái Đất.
