Nội dung

VẬT LÝ HỌC PHƯƠNG ĐÔNG TRUNG THẾ KỈ (TRUNG ĐẠI)

Thành Alexandria, từng được khởi xướng làm thành phố chính của đế quốc của Alexandres Maxêđônia, dần dần đã chuyển thành một tỉnh của La Mã, rồi của Đông La Mã - Byzatin, và cuối cùng, vào năm 642, lại rơi vào tay chủ mới. Cư dân bán đảo Arập, được kích thích bởi thuyết tôn giáo - quân sự hoá và đạo hồi (Islam), bắt đầu tiến về phương Tây đẩy lùi những người La Mã thua trận trước các bộ tộc “mọi rợ” phương bắc láng giềng. Các học giả Arập được tiếp cận các văn bản chép tay của Hi Lạp đã biểu lộ mối quan tâm lớn hơn nhiều so với người La Mã. Chính nhờ công dịch thuật ra tiếng Arập và bình chú của người Arập, mà các thư tịch cổ đại Hi Lạp mới còn lưu giữ được và sau này được văn hoá châu Âu tìm lại.

Tư duy Hi Lạp cổ đại đã cuốn hút người Arập không chỉ bởi khả năng ứng dụng thực tiễn mà còn vì vẻ đẹp cân xứng của lý luận. Đối với các nhà tư tưởng Arập, các bài giảng triết học Hi Lạp, đã bị mất đi nhiều phần sinh động và trực quan nên đã trở thành một loại sách thiêng liêng (điều này về sau cũng lại lặp lại ở châu Âu). Nội dung của chúng dường như đã đóng cứng lại và trở thành nguồn cho vô số các bài tập kinh viện. Ngay cả những vật đơn giản trong sinh hoạt của người Hi Lạp cổ đại như cái cân và đòn bẩy cũng mang ý nghĩa thiêng liêng nào đó. Có thể suy đoán về điều đó theo ''khảo luận về cái cân La Mã'' của nhà toán học Arập Sabit ibn Kurra (836 - 901). Sinh ra ở Syrial, ông buộc phải trốn chạy khỏi nơi đó do sự kì thị tôn giáo. Những năm cuối đời Sabit ibn Kurra giữ chức quan thiên văn của triều đình ở Baghdad - kinh đô Arập, lúc này đã tiêm nhiễm nhiều truyền thống của Alexandria Hi Lạp. Ông dành thời gian rỗi để soạn thảo các khảo luận toán học, thiên văn học và cơ học.

Về bố cục thì ''Khảo luận về cái cân La Mã'' nhắc ta nhớ đến các tác phẩm tương tự của Euclid và Archimedes, nhưng về công cụ toán học, thì thay cho cách xây dựng kiểu hình học, ông lại dùng phương pháp đại số học Ban đầu quy tắc đòn bẩy được chứng minh bằng phương thức Euclid và Archimedes từng đưa ra, sau đó ông chứng minh rằng quy tắc này không phụ thuộc độ dài đòn treo trọng vật, và khi không có sự vuông góc giữa đòn treo với đòn bẩy, thì phải lấy các khoảng cách từ một điểm cố định đến chân các đường vuông góc hạ từ trọng vật xuống đường thẳng đòn bẩy làm tay đòn của lực. Sau này định lý ấy còn được mở rộng cho trường hợp có nhiều trọng vật.

Các lĩnh vực vật lý Aristotle khác, trong đó có các luận điểm về chuyển động, cũng đã được nhiều triết gia Arập bình chú trong các tác phẩm của mình: Farabi, Ibn Sina, Ibn Rushd (được biết đến nhiều hơn bằng tên Latinh hoá Averroes), và Al Biruni… Đặc biệt nổi tiếng, ở Trung Á rồi sau đó ở châu Âu, là những tác phẩm của Abu Ali lbn Sina (khoảng 980 - 1037), dưới tên La tinh hoá là Avicenna. Vinh quang cao nhất là do các khảo luận y học mang lại, nhưng ông còn viết cả về vật lý học âm nhạc, toán học, giả kim thuật, triết học... Trong bộ Bách khoa toàn thư nổi tiếng ''Sách trị bệnh'' của ông có chương về vật lý học, nghiên cứu khía cạnh triết học của các vấn đề, chuyển động, không gian, lực và cả các vấn đề quang học. Ibn Sina phê phán học thuyết Aristotle về chuyển động, do nhà khoa học Alexandria là Johann (John) Philoponus (thế kỷ VI) xuất bản. Theo Philoponus, vào thời khắc truyền vận tốc cho vật, có một khả năng chuyển động (sức mạnh động học) nào đó nhập vào vật giúp cho vật tiếp tục chuyển động sau khi rời khỏi ''vật gây động'' (chẳng hạn bàn tay đẩy vật), còn Ibn Sina thì đưa vào khái niệm ''tiến tới'', (về sau được chuyển ngữ sang tiếng Latinh là ''impetus'' tức là động lực thúc đẩy).

Cấu tạo của mắt. Hình trong sách “Kho tàng quang học” của Al Haytham. Được dịch ra tiếng La tinh và xuất bản vào thế kỷ XVII

Cái ''xung động'' đó duy trì sự chuyển động của vật thể được ném đi, giúp nó vượt trở lực của môi trường (như không khí chẳng hạn). Chừng nào cái động lực thúc đẩy đưa vào vật lúc ném còn chưa tiêu thụ hết, thì vật vẫn tiếp tục thực hiện chuyển động cưỡng bức và chỉ sau đó nó mới trở về chuyển động tự nhiên của mình, là rơi về tâm Trái Đất. Vào thế kỷ XII  học thuyết Ibn Sina về impetus đã biết đến ở Đại học Paris. Albert Vĩ Đại (Albert le Grand, 1193 – 1280, nhà triết học và thần học Pháp) từng trích dẫn Ibn Sina. Sau nữa học thuyết ấy đã được Jean Buridan, nhà triết học kinh viện Pháp phát triển một cách có hệ thống.

Điều thú vị lớn đối với lịch sử khoa học là khảo luận ''Về khoáng vật học'' mà Abu Reyhan Muhammed ibn Ahmed al - Biruni (973 - khoảng 1050) đã viết không lâu trước khi chết. Trong khảo luận này ông chứng minh tính không thay đổi và tính khả tri của các quy luật Tự nhiên không phụ thuộc vào lòng tin ở Thượng đế. Biruni cho rằng con người có khuynh hướng quy vào trí thông minh thần thánh'' những điều mà họ còn chưa biết về các quy luật của Tự nhiên. Chỉ sau khi nhận thức được những quy luật đó, mới hiểu vì sao nước lại phun lên từ các vòi phun nước, hiểu do đâu mà sinh ra mưa giông... Người nào chỉ cầu nguyện hay đọc thần chú để thoát khỏi mưa gió hay giông tố, thì cũng nực cười giống như người cầu cúng với hy vọng nước sẽ dâng lên trong cái vòi phun nước! Họ chẳng hiểu gì về nguyên nhân thực sự của các hiện tượng''.

Biruni cho rằng bài toán đặc biệt quan trọng trong các bài toán là xác định trọng lượng riêng của các khoáng vật, điều này đã dẫn ông tói một số vấn đề lý thuyết của tĩnh học. Nhưng phần lớn thành tựu đạt được ở đây lại thuộc về al - Hazini một học trò của ông. Ông này vào những năm 1121 - 1122, ở Khorezm (Trung Á ngày nay) đã viết sách về cái cân thông minh''. Cái cân này cho phép phân biệt kim loại tinh khiết với đồ giả, phát hiện hợp kim, xác định trị giá thực của các đồng tiền... Câu chuyện về nguyên lý hoạt động của cái công cụ này được kèm theo khảo sát các vấn đề cơ học: xác định trọng tâm các vật thể, tình trạng mất trọng lượng của vật ngâm trong nước, sự cân bằng của các vật nổi…

Thành tựu rực rỡ nhất trong quang học gắn liền với tên tuổi của Ibn al Haytham (965 - 1039) (mà châu Âu gọi là Alhazen). Chính ông đã thực hiện nhiều bổ sung quan trọng vào quang học của Ptolemy và những quy luật quang học được trình bày trong tác phẩm ''Kho tàng quang học'' (7 quyển, có bản dịch tiếng La tinh vào thế kỷ XII) vẫn giữ nguyên không thay đổi cho tới khi có các tác phẩm của Johann Kepler.

Ibn al - Haytham dứt khoát đoạn tuyệt với lý thuyết Platon về ''tia nhìn'', (“ánh sáng của mắt”), theo đó vai trò chủ yếu của cơ chế thị giác là các tia do mắt phát ra. Ông khẳng định ánh sáng tự nhiên và các tia màu tác dụng lên mắt”. Ibn al – Haytham đã thiết lập quy tắc như sau: các tia sáng xuất phát từ vật tác dụng lên cơ quan cảm thụ thị giác của mắt (mà theo ông là mặt trước của thuỷ tinh thể - một sai lầm mà sau này Kepler đính chính). Khi đó giữa các điểm của vật và ảnh của nó có sự tương ứng theo quy tắc: hai điểm tương ứng của chúng phải nằm trên cùng một đường thẳng di qua tâm điểm hình học của mắt. Một phần đáng kể của ''Kho tàng quang học'' dành cho việc mô tả các chuyện kì lạ, ảo giác, ảo ảnh; nó chứa đựng rất nhiều thông tin quan sát thú vị, thể hiện một xu hướng phổ biến, vào thời Phục Hưng.