Trong suốt chiều dài lịch sử phát triển của nền toán học thế giới, người Babylon và nền văn minh cổ đại cùng tên của họ đã có công đóng góp rất nhiều. Không chỉ là những người đầu tiên sử dụng "khái niệm số 0", họ còn phát minh ra các phép tính bình phương, số Pi, khai căn và định lý tam giác vuông...
Nhờ tư duy toán học vĩ đại, tìm ra hệ thống số đếm cơ số 60 (lục thập phân), người Babylon cổ đại (ở phía nam Lưỡng Hà, Nam Iraq ngày nay) đã biến hệ thống này bớt phức tạp hơn để phục vụ đời sống con người. Đó chính là cơ sở để lập bản đồ, giờ 60 phút và ngày 24 giờ ngày nay.
Ở trường học, chắc hẳn bạn đã từng nghe đến vòng tròn 360 độ. Nhưng 360 độ để tạo ra một vòng tròn hoàn chỉnh đó đến từ đâu? Tại sao không phải là con số khác? Nguồn gốc của nó là gì? Câu trả lời vẫn lại đến từ nền văn minh Babylon cổ đại, và lần này liên quan đến thiên văn học Babylon.
Giống như người dân ở các nền văn minh cổ đại khác, người Lưỡng Hà (Mesopotamia) rất quan tâm và yêu thích quan sát bầu trời. Họ quan sát vị trí thay đổi của Mặt Trời, Mặt Trăng và 5 hành tinh có thể nhìn thấy là sao Thủy, sao Kim, sao Hỏa, sao Mộc và sao Thổ trên nền của các ngôi sao trên bầu trời.
Trước năm 2000 trước Công nguyên, một người ghi chép sống ở miền nam thành bang Uruk (Uruk nằm bên bờ đông dòng sông Euphrates (cùng với sông Tigris) tạo thành Lưỡng Hà) khi viết về Nữ thần Inanna - nữ thần Lưỡng Hà cổ đại gắn liền với tình yêu, sắc đẹp, sinh sản, chiến tranh, công lý và quyền lực - đã gắn hình ảnh sao Kim với vị nữ thần này và nói rằng:
Hiện thân của sao Kim có thể xuất hiện trên bầu trời khi là ngôi sao ban sáng và khi là ngôi sao ban tối, tùy thuộc vào việc bà xuất hiện trước khi Mặt Trời mọc hay sau khi Mặt Trời lặn (dân gian vẫn gọi là sao Mai và sao Hôm).
Người Babylon rất thích quan sát bầu trời. Ảnh minh họa: Internet
Đối với người dân Lưỡng Hà cổ đại, sao Kim là một vật thể duy nhất và quan sát tỉ mỉ vị trí thay đổi của nó. Song song việc quan sát sao Kim (hiện thân của nữ thần của họ) thì người Lưỡng Hà cũng quan sát Mặt Trời, Mặt Trăng và các hành tinh khác.
Càng quan sát, họ càng nhận thấy, tất cả các vị trí của các thiên thể này này đều nằm trên cùng một vòng tròn cực lớn, được gọi là hoàng đạo (hay mặt phẳng hoàng đạo) được xác định bởi đường đi biểu kiến của Mặt Trời khi nhìn từ Trái Đất trong chu kỳ suốt 1 năm. Chiêm tinh học cổ đại cho rằng, thiên cầu là hình cầu (tưởng tượng) rất lớn, đồng tâm với Trái Đất, nơi chứa tất cả các thiên thể trên bầu trời quan sát từ Trái Đất.
Tuy nhiên, để ghi lại chuyển động của các thiên thể này một cách chính xác cần có 2 điều kiện: Lịch cố định và phương pháp ghi vị trí trên đường hoàng đạo.
- Đầu tiên là lịch: Người Lưỡng Hà xác định các giai đoạn của Mặt Trăng tạo nên những hình dáng khác nhau và chúng có tính chu kỳ rõ ràng. Họ bắt đầu tính lịch theo chu kỳ đó. Một tháng bắt đầu khi Mặt Trăng xuất hiện dưới hình dạng lưỡi liềm, giữa tháng là khi Trăng tròn, dần về cuối tháng Trăng lại xuất hiện dưới dạng hình lưỡi liềm. Một tháng âm lịch kéo dài khoảng từ 29 đến 31 ngày.
Các ghi chép giúp người Lưỡng Hà khám phá ra chu kỳ này bắt đầu vào giữa thế kỷ 8 TCN khi các nhà thiên văn học Babylon viết lại những quan sát hàng đêm trong nhật ký thiên văn của họ.
Đến cuối thế kỷ 7 TCN, các nhà thiên văn học dù đã tìm ra âm lịch chính thức, nhưng đối với việc quan sát Mặt Trời và các hành tinh phức tạp hơn, họ cần một lịch ổn định hơn vì thế họ đã lấy ý tưởng từ "Lịch lý tưởng" cũ từng được sử dụng trong thiên niên kỷ thứ ba: 12 tháng 30 ngày trong 1 năm, tạo thành chu kỳ 360 ngày.
"Lịch lý tưởng" xuất hiện trong truyền thuyết sáng thế của người Babylon có tên "Seven Tablets of Creation", trong đó có nói rằng thần Marduk (vị thần của sáng tạo) đã thiết lập 3 ngôi sao trong 12 tháng. Bộ ba ngôi sao này chia tương ứng với 12 cung hoàng đạo, mỗi cung ứng cho mỗi "tháng lý tưởng" có 30 ngày.
Người Lưỡng Hà tính toán, thời gian 1 ngày bắt đầu từ khi Mặt Trời mọc đến khi Mặt Trời lặn. Với mỗi tháng lý tưởng (có 30 ngày) sẽ được chia thành 30 phần bằng nhau, mỗi phần gọi là uš. Như vậy, một năm sẽ có 360 uš.
- Tiếp đến là phương pháp ghi vị trí trên đường hoàng đạo: Vào thế kỷ 5 TCN, người Lưỡng Hà xác định: Mặt phẳng hoàng đạo tạo thành đường trung tâm của một dải có độ rộng 20° gọi là cung hoàng đạo. Dải này chia thành 12 phần bằng nhau (12 phần này tương ứng với 12 chòm sao).
Hình minh họa.
Trong thiên văn học, người ta cần một hệ tọa độ thiên thể để cố định vị trí của tất cả các thiên thể trong thiên cầu. Điều này tương tự như cách chúng ta sử dụng vĩ độ và kinh độ để xác định vị trí trên bề mặt Trái Đất so với khoảng cách góc của nó so với Xích đạo và Kinh tuyến Greenwich.
Giống như Kinh tuyến Greenwich được chọn làm điểm 0 để đo kinh độ trên bề mặt Trái Đất, "Điểm đầu tiên của Bạch Dương" đã được chọn là điểm 0 trong thiên cầu. "Điểm đầu tiên của Bạch Dương" hay còn gọi gọn lại là "Điểm của Bạch Dương" là một trong hai điểm trên bầu trời mà tại đó các đường xích đạo thiên cầu đi qua mặt phẳng hoàng đạo.
Các nhà chiêm tinh học Babylon cổ đại đã phát minh ra 12 cung Hoàng đạo nhằm biểu đạt 12 chòm sao tạo thành 12 cung trong "Vòng tròn Hoàng đạo" - hay còn gọi là "Đường đi của Mặt Trời".
Về sau người Hy Lạp kế thừa phương pháp chiêm tinh học này và đặt tên các chòm sao theo tiếng Hy Lạp (ví dụ như Gemini, Cancer, Leo...).
Câu chuyện tưởng dừng ở đó, nhưng khi hình học Hy Lạp phát triển, nó đã tạo ra khái niệm góc và độ. Một trong những bộ óc đặt nền móng cho hình học Hy Lạp chính là nhà toán học Euclid (sống ở thế kỷ thứ 3 TCN) với bộ sách về toán học và hình học có tên "Những cơ sở".
Hipparchus (190-120 TCN).
Sau đó, vào thế kỷ thứ 2 TCN, nhà thiên văn học, toán học, địa lý học người Hy Lạp Hipparchus (190-120 TCN) bắt đầu áp dụng hình học vào thiên văn học Babylon.
Ông cần một phương pháp đo các góc và tự nhiên tuân theo sự phân chia của mặt phẳng hoàng đạo thành 360 độ của người Babylon để chia vòng tròn theo cùng một cách.
Khi đó, Hipparchus nhận thấy Trái Đất tiến thêm 1 độ sau mỗi ngày theo đường elip quay quanh Mặt Trời của nó. Đó là lý do, 360 ngày sẽ tạo thành vòng tròn hoàn chỉnh có 360 độ.
Cùng với việc phát hiện vòng tròn hoàn chỉnh có 360 độ, Hipparchus còn phát minh ra lượng giác, tính được khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng, cũng như là người đầu tiên đưa ra khái niệm "cấp sao biểu kiến" (thang đo độ sáng biểu kiến của một thiên thể)...
Mặc dù, phương pháp tính cách góc đến từ các bộ óc vĩ đại của người Hy Lạp nhưng nếu không có 360 độ từ thiên văn học Babylon thì ngày nay chúng ta chưa chắc đã biết về khái niệm vòng tròn 360 độ hoàn chỉnh như bây giờ.
Bài viết sử dụng nguồn: TIME Magazine
* Đọc bài cùng tác giả Trang Ly tại đây.