Hiểu về vũ trụ qua 'bách khoa thư', khoa học sự sống, toán học

Thiên văn học có lịch sử rất lâu đời từ thời cổ đại, khi con người bắt đầu quan sát bầu trời và ghi nhận các hiện tượng thiên nhiên. Con người thuở ấy đã chú ý đến sự di chuyển của Mặt trời, Mặt trăng và các ngôi sao và vận dụng kiến thức này phục vụ cho canh tác, săn bắn, đo lường thời gian.

Thiên văn học tiếp tục phát triển mạnh mẽ qua các thế kỷ, song hành với các ngành khoa học khác và đặc biệt được những khám phá mới về vật lý, sinh học, hóa học... bổ trợ. Từ những quan sát đầu tiên thuở ban sơ đến những hiểu biết mới nhất trong thế kỷ qua, thiên văn học đã trở thành một ngành khoa học quan trọng, giúp con người hiểu sâu hơn về vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó.

Ba cuốn sách trong bài viết này giới thiệu những cách tiếp cận lĩnh vực thiên văn học khác nhau cho độc giả không chuyên, đều hướng đến phác họa một thế giới vừa kỳ diệu, vừa bí ẩn còn nhiều điều đang chờ được khám phá.

Sách Thiên văn học - Khái lược những tư tưởng lớn. Ảnh: Đông A.

Thiên văn học - Khái lược những tư tưởng lớn

Thuộc bộ sách Khái lược những tư tưởng lớn (Big Ideas Simply Explained) của DK, tập sách Thiên văn học là hướng dẫn toàn diện giải mã lĩnh vực khoa học phức tạp và hấp dẫn này, theo cách dễ tiếp cận đối với đông đảo độc giả. Cuốn sách chia nhỏ lịch sử, nguyên lý và các khám phá của thiên văn học thành những giải thích rõ ràng và súc tích, kèm hình ảnh minh họa sinh động.

Sách vừa là tài liệu "nhập môn" lý tưởng cho người mới bắt đầu tìm hiểu thiên văn học, đồng thời cũng mang lại nhiều hiểu biết có giá trị cho những ai quan tâm sâu hơn về chủ đề này. Cấu trúc theo thứ tự thời gian, sách dẫn dắt người đọc từ những quan sát đầu tiên của con người về bầu trời đêm đến những phát triển tiên tiến nhất trong vật lý thiên văn hiện đại.

Xuyên suốt lịch sử, ngành thiên văn học luôn hướng đến mục tiêu lý giải vũ trụ. Thời cổ đại, các nhà thiên văn học từng vò đầu bứt tai nghiên cứu về cách thức và nguyên nhân các hành tinh chuyển động trên nền trời đầy sao, ý nghĩa đằng sau sự xuất hiện đầy bí ẩn của sao chổi, cũng như khoảng cách xa xôi của Mặt Trời và các vì sao.

Ngày nay, trọng tâm của ngành khoa học này đã chuyển sang các câu hỏi mới liên quan đến sự hình thành, cấu tạo và biến đổi của vũ trụ. Cách các cấu phần của vũ trụ như thiên hà, ngôi sao và hành tinh khớp lại với nhau tạo thành một bức tranh tổng thể, hay việc có hay không sự sống ngoài Trái Đất, là một số câu hỏi mà con người vẫn đang nỗ lực giải đáp. Biết bao thế kỷ trôi qua, thiên văn học đã mở rộng ranh giới tri thức của con người trong nỗ lực tìm hiểu vũ trụ và vị trí của chúng ta trong đó.

Nội dung sách bao quát các cột mốc quan trọng của lịch sử thiên văn học, như công trình thiên văn học cổ đại của Ptolemy, các lý thuyết cách mạng của Copernicus và Galileo, những khám phá mang tính đột phá của Newton, Einstein và Hubble. Mỗi phần đều làm nổi bật những nhân vật, lý thuyết và tiến bộ công nghệ quan trọng đã định hình sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.

Cuốn sách giải thích các khái niệm thiên văn học phức tạp một cách đơn giản. Cấu trúc của hệ Mặt trời, vòng đời của các ngôi sao, bản chất của hố đen và sự giãn nở của vũ trụ được trình bày một cách rõ ràng, giúp người đọc dễ hiểu ngay cả khi không có nền tảng khoa học. Đội ngũ tác giả cũng khám phá các công cụ và kỹ thuật mà các nhà thiên văn học sử dụng, từ kính thiên văn ban đầu đến các tàu vũ trụ và đài quan sát hiện đại, mang lại cái nhìn tổng quan về cách chúng ta nghiên cứu vũ trụ.

Ngoài nội dung giáo dục, Thiên văn học còn đi sâu vào tác động triết học và văn hóa của những khám phá thiên văn, đồng thời cho thấy hiểu biết của chúng ta về vũ trụ đã phát triển cùng với những tiến bộ trong khoa học và công nghệ.

Sách Khởi nguyên của vũ trụ: Lịch sử 14 tỉ năm tiến hóa. Ảnh: O.P.

Khởi nguyên của vũ trụ

Khởi nguyên của vũ trụ: Lịch sử 14 tỉ năm tiến hóa của Neil deGrasse Tyson và Donald Goldsmith là hành trình khám phá lịch sử vĩ đại của vũ trụ, từ thời điểm Vụ Nổ Lớn đến khi xuất hiện sự sống trên Trái Đất. Cuốn sách vừa là chuyên luận khoa học vừa là câu chuyện hấp dẫn, chấp bút bởi hai nhà phổ cập khoa học nổi tiếng với biệt tài biến ý tưởng phức tạp trở nên dễ hiểu với đông đảo độc giả.

Một chủ đề chính trong cuốn sách là mối liên kết giữa các sự kiện vũ trụ với sự sống trên Trái Đất. Khám phá quá trình hình thành các thiên hà, ngôi sao và hành tinh, các tác giả nhấn mạnh rằng những sự kiện vũ trụ này tạo ra các điều kiện cần thiết cho sự sống. Các tác giả đi sâu vào quá trình tiến hóa của các nguyên tố bên trong các ngôi sao, chỉ ra rằng quá trình hạt nhân trong các ngôi sao cổ xưa đã tạo ra các nguyên tố như carbon, oxy và các nguyên tố khác tạo nên các phân tử của sự sống.

Quá trình "luyện kim vũ trụ" này đã đạt đến đỉnh cao với sự hình thành của hệ mặt trời và cuối cùng là xuất hiện sự sống trên hành tinh của chúng ta. Câu chuyện minh họa cách mà các ngành thiên văn học, vật lý và sinh học giao thoa, hội tụ trong khoa học nghiên cứu về nguồn gốc.

Bằng giọng văn mạch lạc, hài hước, Tyson và Goldsmith giải thích các lực cơ bản của tự nhiên - lực hấp dẫn, lực điện từ và các lực hạt nhân - đã định hình cấu trúc của vũ trụ và dẫn đến các hiện tượng đa dạng mà chúng ta quan sát ngày nay ra sao.

Tyson và Goldsmith cũng chất vấn những câu hỏi sâu sắc về vị trí của loài người trong vũ trụ. Hai tác giả thảo luận về các điều kiện cần thiết cho sự sống, công cuộc khám phá khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái Đất và tìm kiếm trí tuệ ngoài hành tinh.

Cuốn sách nhấn mạnh những tiến bộ mới nhất trong vũ trụ học, như việc phát hiện các ngoại hành tinh và nghiên cứu về vật chất tối và năng lượng tối, mang lại cho người đọc cái nhìn sâu sắc về biên giới chừng như vô hạn của khám phá không gian và nghiên cứu khoa học.

Xuyên suốt cuốn sách, các tác giả nhấn mạnh rằng hiểu nguồn gốc của vũ trụ không chỉ đơn thuần là hoạt động học thuật mà còn liên hệ mật thiết với bản tính tò mò sâu thẳm nhất của con người về sự tồn tại: "mỗi tiến bộ trong hiểu biết của chúng ta về vũ trụ lại tiết lộ rằng ta đang sống trên một hạt bụi vũ trụ, quay quanh một ngôi sao điển hình ở vùng ngoại biên xa xôi của một thiên hà thuộc loại phổ biến trong ít nhất hàng trăm tỉ thiên hà của vũ trụ".

Sách Sức mạnh vô hạn - Giải tích toán khám phá bí mật của Vũ trụ như thế nào? Ảnh: NXB Trẻ.

Sức mạnh vô hạn

Tác phẩm khoa học thường thức Sức mạnh vô hạn - Giải tích toán khám phá bí mật của Vũ trụ như thế nào? của Steven Strogatz khám phá tác động sâu rộng của giải tích đến thế giới, giải thích bộ môn toán học này đã định hình nền văn minh hiện đại ra sao, lật mở từ bí ẩn của thế giới tự nhiên, chuyển động của các hành tinh đến thiết kế vi mạch.

Cuốn sách không chỉ là một luận văn toán học mà còn là một hành trình qua lịch sử, khoa học và triết học, minh chứng cách mà giải tích đưa cái vô hạn trở thành hữu hạn.

Trong lời Mở đầu, Strogatz nhận mình viết cuốn sách với tư cách một nhà toán học ứng dụng, chứ không như những nhà lịch sử toán học hay những nhà toán học thuần túy. Ông khâm phục "mối liên hệ giữa thế giới hiện thực xung quanh và thế giới các ý niệm ở trong đầu chúng ta". Do đó mà Strogatz biến các ý tưởng phức tạp trở nên dễ hiểu, cho thấy giải tích kết nối với cuộc sống hàng ngày, khoa học, và công nghệ như thế nào.

Chương 3 Khám phá các định luật chuyển động phân tích kỹ lưỡng mối quan hệ của giải tích với thiên văn học và khám phá không gian. Steven Strogatz đi sâu thảo luận cách mà Isaac Newton đã sử dụng giải tích để phát triển các định luật chuyển động và vạn vật hấp dẫn, vốn là những yếu tố quan trọng để hiểu được chuyển động của các thiên thể và đặt nền móng cho khám phá không gian hiện đại.

Một ví dụ trực quan là giải tích được ứng dụng để dự đoán chính xác quỹ đạo của các hành tinh, mở đường cho những phát triển sau này trong thiên văn học. Công trình của Newton đặt nền móng cho hiểu biết về cách vật thể di chuyển trong không gian, từ đó điều hướng và lập kế hoạch cho tàu vũ trụ đến các hành tinh khác.

Qua những ví dụ này, cuốn sách nhấn mạnh rằng giải tích là không thể thiếu trong việc khám phá và hiểu biết về vũ trụ. Dù không phải toàn bộ cuốn sách dành riêng cho khám phá không gian, nhưng các chủ đề này được lồng ghép vào câu chuyện rộng lớn hơn về cách mà giải tích đã định hình sự hiểu biết của chúng ta về vũ trụ.