PHẦN NHẬP MÔN I. THIÊN VĂN HỌC LÀ GÌ.
1. Đối tượng, nội dung nghiên cứu.
Thiên văn học là môn khoa học về các thiên thể - những vật thể tồn tại trên trời. Đó là
cách nói nôm na.
Thực ra, định nghĩa một cách chính xác hơn là: Thiên văn là môn khoa học về cấu tạo,
chuyển động và tiến hóa của các thiên thể (kể cả Trái đất), về hệ thống của chúng và về vũ
trụ nói chung.
Nội dung nghiên cứu có thể chia làm 3 phần chính :
* Về qui luậ
t chuyển động của các thiên thể trong mối quan hệ giữa Trái đất và bầu
trời.
* Về cấu trúc và bản chất vật lý của các thiên thể và các quá trình xảy ra trong vũ trụ.
* Về nguồn gốc hình thành và phát triển của các thiên thể, của hệ thống của chúng và
của vũ trụ.
Việc phân chia các nội dung này rất trùng khớp với lịch sử phát triển của môn thiên văn
học. Sự phức tạp c
ủa nội dung tăng dần cùng với sự phát triển của môn học.
Đối tượng nghiên cứu của thiên văn cũng được xác định ngày càng rộng ra và phức tạp
hơn. Từ “thiên thể” chung chung, chỉ các vật trên bầu trời, được mở rộng ra, cụ thể hơn, đa
dạng hơn. Từ mặt trời, mặt trăng, các hành tinh, các thiên thạch... đến các vệ tinh nhân
tạo, các sao, bụi sao (Tinh vân) các quần sao, các thiên hà. Càng ngày người ta càng phát
hiệ
n ra nhiều vật thể lạ (có những vật được tiên đoán trước bằng lý thuyết) như sao nơ trôn
(pun xa), các quaza, các lỗ đen v.v...
Như vậy ta thấy thiên văn không phải thuần túy là môn khí tượng học hay môn chiêm
tinh như người ta thường nhầm.
2. Phương pháp nghiên cứu.

thiện mãi.
3. Các nội dung vật lý chính của thiên văn.
Các giáo viên vật lý không thể biết hết các phương pháp nghiên cứu thiên văn, các
phương tiện, dụng cụ v.v... Nhưng họ cần phải biết những nguyên tắc cơ bản và các kết quả
nghiên cứu thiên văn để có được cái nhìn đầy
đủ, tổng quát về thế giới tự nhiên.
Những nội dung vật lý chính mà thiên văn có liên quan là:
- Cơ học cổ điển
- Điện từ
- Quang
- Vật lý chất rắn
- Vật lý thống kê và nhiệt động học
- Vật lý Plasma
- Cơ học lượng tử
- Vật lý nguyên tử hạt nhân, hạt cơ bản, vật lý năng lượng cao
- Thuyết tương đối (hẹp, rộng)
- Thuy
ết thống nhất lớn v.v...
Trong khuôn khổ giáo trình này ta sẽ đặc biệt chú ý đến các phần:
- Cơ học
- Điện từ
- Quang
- Nhiệt
- Nguyên tử hạt nhân, hạt cơ bản
- Cơ học lượng tử
- Thuyết tương đối

4. Đặc điểm của việc dạy và học thiên văn.
Thế giới tự nhiên tồn tại một cách khách quan. Nhưng nhận thức c
ủa con người về tự

“khả tri” hay “bất khả tri?” Cuộc đấu tranh tư tưởng giữa hai trường phái triết học xoay
quanh những câu hỏi đó là cuộc đấu tranh gay go, khốc liệt và còn chưa ngã ngũ. Thiên
v
ăn luôn đứng trong hàng đầu của cuộc đấu tranh đó. Trong phần lịch sử phát triển thiên
văn ta sẽ thấy rõ điều này.
Mối quan hệ của thiên văn với vật lý là quá rõ ràng. Trong quá trình học thiên văn ta sẽ
thấy rõ điều này. Các định luật vật lý được ứng dụng trong thiên văn, đem lại phương tiện
để giải quyết những vấn đề của thiên văn. Nhưng đồng th
ời chính thiên văn thường dẫn
đường và nêu ra những ý tưởng mới cho vật lý.
Công cụ tính toán của thiên văn là toán học, nhất là phần thiên văn tính toán. Rất nhiều
nhà thiên văn đồng thời là các nhà toán học. Trước kia môn thiên văn cũng thường được
dạy trong khoa toán. Trong quá trình tìm hiểu cấu tạo của các thiên thể ta không thể không
biết đến hóa học. Ngày nay trong thiên văn có riêng ngành hóa học thiên văn. Sinh vật học
cũng tìm được cách lý giải rất nhiều vấn
đề của mình nhờ thiên văn. Đặc biệt trong sinh
học, mối quan hệ Thiên - Địa - Nhân ngày càng được chú ý. Để hiểu rõ bản chất nguồn gốc
và sự tiến hóa của sự sống không thể không biết gì về thiên văn.
Đối với địa lý môn thiên văn chính là người anh em. Đối tượng nghiên cứu của địa lý
tự nhiên là Trái đất, một thành viên của hệ Mặt trời. Không thể hiểu rõ được Trái đất nếu
không nắ
m được mối quan hệ của nó với các thành viên trong hệ nói riêng và trong toàn vũ
trụ nói chung.
Ngay cả lịch sử, vốn là môn khoa học xã hội tưởng như xa lạ với thiên văn, nhưng để
xác định chính xác các sự kiện trong lịch sử phải biết cách tính thời gian trong thiên văn.
Nhiều công trình cổ của các nền văn minh lớn của loài người đều ghi lại các kiến thức
thiên văn thời đó. Làm sao có thể hiểu đượ
c nếu không có kiến thức thiên văn?
Vũ trụ là một phòng thí nghiệm thiên nhiên vô cùng vĩ đại cho tất cả các ngành khoa
học. Chính thiên văn kích thích các ngành kỹ thuật khác phát triển theo. Tầm quan trọng

lưu ý như: Ý tưởng về hệ Địa tâm, về 4 nguyên tố cấu thành vũ trụ: đất, không khí, lửa,
nước, về sự bất biến của vũ trụ, sự phân chia thế giới phía dưới Mặt trăng và bên trên Mặt
trăng v.v...
Cùng với sự ra đời của Thiên chúa giáo với ý tưởng Chúa (Thượng đế) sáng tạo ra thế
giới và con người là trung tâm ưu ái, hệ địa tâm Ptolemy ra đời (năm 150 trước công
nguyên). Nó đã thống trị trong thiên văn trong suốt một thời gian rất dài. Chỉ bằng những
cuộc đấu tranh kiên trì của biết bao nhiêu nhà thiên văn dũng cảm mới làm thay đổi được
cái nhìn sai lầm về Hệ Mặt trời mà nó đưa ra.
Thiên văn c
ổ điển (Classical Astronomy): Từ thế kỷ 16, mặc dù bị giám sát chặt chẽ
của nhà thờ, các nhà thiên văn vẫn không chịu công nhận hệ địa tâm Ptolemy và kiên trì
đấu tranh cho những tư tưởng mới. Hệ nhật tâm do nhà thiên văn Ba Lan Nicolaus
Copernicus (1473 - 1543) đưa ra trong tác phẩm “Về sự quay của thiên cầu” đã mở ra cho
thiên văn học một kỷ nguyên mới. Sau đó, nhà thiên văn Đức Iohan Kepler (1571 - 1630)
đã tìm ra 3 định luật về sự chuyển độ
ng của các hành tinh trong Hệ măt trời. Đây là thời kỳ
đấu tranh khốc liệt cho sự thắng lợi của thuyết nhật tâm. Tấm gương chiến đấu tiêu biểu là
cái chết trên dàn hỏa thiêu của nhà khoa học Ý G. Bruno tại Roma và sự kiên định của nhà
thiên văn Ý G. Galileo (1564 - 1642). Galileo còn là cha đẻ của kính thiên văn, một công
cụ không thể thiếu được trong việc quan sát bầu trời. Nhưng đặc biệt nhất trong giai đoạn
này là các công trình nghiên cứu v
ề cơ học của nhà bác học Anh I. Newton với tác phẩm
“Principia ( Các nguyên lý” (1643(1727). Ông đã đặt nền móng vững chắc cho môn cơ học
thiên thể cũng như thiên văn quang học. Các phương pháp tính toán của Newton đã đóng
góp rất nhiều cho toán học. Sau ông, các nhà toán học như: Lagranges, Laplace, Le Verrier
(Pháp) đã tính toán tìm được thêm một số hành tinh mới của Hệ Mặt trời, đánh dấu sự toàn
thắng của thiên văn cổ điển.
Thiên văn hiệ
n đại (Modern Astronomy). Vào cuối thế kỷ XVIII bằng những nỗ lực
hoàn thiện công cụ quan sát (kính thiên văn) F.W. Herschel người Anh (1738(1822) đã

Heisenberg, Những kỳ dị toán học (Singularity) của S. Hawking...). Thiên văn đã đặt ra
nhiều vấn đề cho vật lý học hiện đại và vật lý cũng góp phần giải quyết nhiều vấn đề của
thiên văn. Đặc biệt trong việc giải thích ngu
ồn gốc của vũ trụ rất cần sự kết hợp giữa các lý
thuyết vật lý hiện đại thành một lý thuyết thống nhất hoàn chỉnh mà hiện nay vật lý chưa
tìm ra được. Do đó thiên văn vật lý đang là một ngành mũi nhọn trong khoa học.
Không thể không kể đến việc từ những năm 60 của thế kỷ này con người đã thành công
trong việc bước ra khỏi chiếc nôi Trái đấ
t bé bỏng của mình, đã đặt những bước chân đầu
tiên vào vũ trụ. Đó chính là những bước sải dài trong lịch sử thiên văn. Nhờ có ngành hàng
không vũ trụ thiên văn của thế kỷ XX đã thu được nhiều thành tựu rất lớn.
Tuy nhiên, vũ trụ là mênh mông vô tận, so với sự tồn tại của nó thì lịch sử phát triển
của môn thiên văn chỉ chưa đầy một tích tắc. Thiên văn v
ẫn còn chưa viết đoạn kết cho rất
nhiều vấn đề của mình.
III. TỔNG QUAN VỀ VŨ TRỤ.

1. Những quan sát đầu tiên từ Trái đất.
Từ Trái đất ngước mắt nhìn lên bầu trời ta sẽ thấy một vòm cầu trong suốt úp xuống
mặt đất bằng phẳng, nơi ta đứng sẽ là trung tâm. Vì vậy ta có cảm giác trời tròn, đất
vuông và ta là trung tâm của vũ trụ (!).
Thực ra, vòm cầu mà ta nhìn thấy chỉ là ảo giác. Vũ trụ là vô tận, không có đường biên
là vòm cầu, không có nơi tiếp giáp giữa trời và đất như đường chân tr
ời mà ta nhìn thấy. Ta
gọi vòm cầu tưởng tượng đó là thiên cầu.
Ban ngày, Mặt trời xuất hiện rực rỡ từ đường chân trời phía đông, lên cao trên nền trời
trong xanh và lặn xuống chân trời tây. Đêm bắt đầu, bầu trời tối đen thăm thẳm, rải rác trên
vòm cầu là các sao, vị trí giữa chúng dường như không đổi mà nếu như kết nối chúng lại ta
sẽ có được vô số hình ảnh lý thú. Ng
ười xưa đã đặt tên cho chúng theo những nhân vật