Edmond Halley (còn gọi là Edmund Halley) là nhà thiên văn, nhà toán học, và chuyên gia vẽ bản đồ người Anh sinh ngày 08/11/1656 tại Haggerston, Shoreditch và mất ngày 14/01/1742 tại Greenwich. Tên ông được đặt cho ngôi sao chổi được ông tính toán quỹ đạo và dự đoán chính xác sẽ bay gần Trái Đất vào năm 1758. Ông còn đi thám hiểm nhiều nơi và có nhiều đóng góp khoa học đáng kể, trong đó có việc xuất bản cuốn “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” của Isaac Newton.
Tranh sơn dầu chân dung Edmond Halley do Richard Phillips vẽ vào khoảng năm 1720 - Ảnh: National Portrait Gallery tại London
Những năm tháng đầu đời
Halley được may mắn sinh ra ngay trong thời cách mạng khoa học thế kỷ 17. Lúc đó, vua Charles II ban hiến chương hội tụ những nhà triết học tự nhiên trên khắp đất nước thành nhóm nhỏ sau này gọi là Hội Hoàng gia London, cũng là viện hàn lâm gắn liền với tên tuổi của Halley.
Con đường học vấn của ông bắt đầu tại trường St. Paul, London và tiến đến bước ngoặt khi ông đặt chân vào Queen’s College ở Oxford, nơi ông gặp John Flamsteed, người được phong chức Nhà thiên văn Hoàng gia vào năm 1676. Qua vài lần đến Đài Thiên văn Hoàng gia Greenwich, nơi Flamsteed làm việc, Halley được khuyến khích theo đuổi thiên văn học. Năm 19 tuổi, ông trình bài nghiên cứu khoa học đầu tiên lên Hội Hoàng gia London bàn về cách tính quỹ đạo các hành tinh. Kỹ năng thu thập cứ liệu từ những khu vực xa xôi giúp ông trở thành một trong số những gương mặt quan trọng nhất trong thời kỳ cách mạng khoa học ở Châu Âu.
Công tác tại St. Helena
Được truyền cảm hứng bởi công trình nghiên cứu các chòm sao phương bắc của Flamsteed, Halley nảy ra ý định làm điều tương tự với các chòm sao phương nam, lúc đó chưa được tìm hiểu kỹ càng. Ghi chép chính xác vị trí các ngôi sao và chòm sao còn có ý nghĩa to lớn cho ngành hàng hải, lúc bấy giờ vẫn còn dựa vào các cột mốc thiên văn để điều hướng tàu thuyền. Được Công ty Đông Ấn (EIC) hậu thuẫn về mặt tài chính và tàu thám hiểm, Halley bỏ ngang chương trình học tại Oxford, lên đường tiến đến St. Helena vào tháng 11/1676. Đây là một đảo núi lửa nhỏ tại phía Nam Đại Tây Dương, thuộc sở hữu của EIC.
Tuy hòn đảo này thường xuyên bị mây mù bao phủ, Halley vẫn dày công quan sát bằng kính viễn vọng và lập nên bản đồ của 341 ngôi sao trên bầu trời Nam Bán cầu. Bên cạnh đó, ông còn đo được khí áp trên đảo bằng áp kế thuỷ ngân, ghi chép cẩn thận về một kỳ nguyệt thực cùng hiện tượng Sao Thủy đi ngang Mặt Trời vô cùng hiếm, và phát hiện một số ngôi sao được quan sát từ thời xa xưa giờ đã mờ nhạt hơn.
Trở về Anh năm 1678, ông cho xuất bản các ghi chép cùng bản đồ sao đã lập tại St. Helena, khẳng định vị thế bản thân trong giới thiên văn. Cũng nhờ công trình này mà Halley được kết nạp vào Hội Hoàng gia London khi chỉ mới 22 tuổi, rồi được nhà vua đặc cách trao cho bằng Thạc sĩ Đại học Oxford. Về sau, ông còn lên chức thành viên hội đồng cấp cao và làm thư ký hội đồng năm 1686.
Sao chổi Halley
Halley dành sự quan tâm đặc biệt cho sao chổi, thời điểm đó vẫn còn bị cho là sứ giả của những điềm báo chẳng lành. Tuy có chú ý được sao chổi bay ngang Trái Đất năm 1682, phải tới 13 năm sau, ông mới tìm hiểu kỹ và thấy sao chổi này giống hệt mô tả của những sao chổi đã từng được chứng kiến năm 1607 và 1531. Ông kết luận cả ba thực chất chỉ là một. Phát hiện này tuy gây chấn động giới thiên văn Châu Âu, nhưng đã được người Trung Quốc biết đến từ lâu.
Dựa theo giả thuyết quỹ đạo ê-líp của các hành tinh do nhà thiên văn người Đức Joseph Kepler (1571-1630) đề xuất vào năm 1609 cùng các công thức tính của Isaac Newton, Halley cho rằng sao chổi cũng di chuyển xung quanh Mặt Trời với quỹ đạo như vậy và dự đoán sao chổi năm 1682 sẽ một lần nữa bay ngang Trái Đất vào cuối năm 1758, đầu năm 1759. Đến đúng Giáng Sinh năm 1758, sau khi Halley qua đời hơn 10 năm, sao chổi kia quả nhiên quay lại bầu trời đêm, chứng minh cho giả thuyết của Halley. Từ đó, nó được đặt tên là Sao chổi Halley nhằm vinh danh nhà thiên văn lỗi lạc ngày nào.
Tổng cộng Halley đã mô tả được quỹ đạo của 24 sao chổi khác nhau tập hợp từ những lần quan sát trải dài hơn 300 năm, từ 1337 đến 1698. Tất cả những ghi chép này đều xuất hiện trong công trình “Synopsis of the Astronomy of Comets” (tạm dịch: “Tổng quan thiên văn học sao chổi”) được xuất bản năm 1705. Vì lần cuối cùng Sao chổi Halley “ghé thăm” Trái Đất là 1986, nên dựa theo chu kỳ 75-76 năm đã đưa ra trong công trình nói trên, lần tiếp theo chúng ta được chiêm ngưỡng vị khách vãng lai này sẽ là năm 2061.
Ảnh chụp Sao chổi Halley năm 1986 - Ảnh: NASA
Halley và Newton
Halley gặp Newton lần đầu tại Cambridge vào năm 1684. Khi đó, Newton, Halley, cùng hai nhân vật tầm cỡ khác thuộc Hội Hoàng gia là nhà khoa học Robert Hooke và kiến trúc sư Christopher Wren đều đang đau đầu tìm ra nguyên lý vận động của các hành tinh. Câu hỏi hóc búa lúc bấy giờ là những lực nào đã giúp chúng quay xung quanh chứ không đâm sầm vào Mặt Trời hay bị văng ra xa vào khoảng không vô tận. Cuộc tranh luận diễn ra rất sôi nổi, Wren còn đề xuất tiền thưởng cho người đầu tiên tìm ra nguyên lý. Mặc dù Hooke và Halley đã suy luận chính xác rằng lực hút giữa hai thiên thể tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng, cả hai lại không tìm ra mô hình thỏa đáng với những dữ kiện quan sát được.
Đến khi Halley gặp lại Newton, ông mới biết Newton đã tìm ra lời giải, song lại không ghi lại các tính toán của mình. Nhờ Halley động viên, Newton mới bắt đầu mở rộng nghiên cứu về các thiên thể, từ đó cho ra bản thảo cuốn “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” hay “Các nguyên lý toán học của triết học tự nhiên”, một trong những công trình quan trọng nhất sự nghiệp của cha đẻ vật lý cổ điển. Hội Hoàng gia lúc đó đồng thuận Halley nên là người biên tập và xuất bản quyển sách này. Nhận trọng trách trên, ông đứng ra hòa giải những bất đồng giữa Newton và Hooke, hiệu đính bản thảo, viết lời mở đầu quyển sách, chỉnh sửa một số minh chứng, và giám sát quá trình xuất bản sách vào năm 1687.
Một số công trình nổi bật khác
Halley có khả năng tổng hợp, đơn giản hóa một lượng lớn dữ liệu. Như vào năm 1686, ông công bố bản đồ đầu tiên trên thế giới thể hiện hướng gió chủ đạo trên biển. Sau đó, vào năm 1693, ông lập bảng thể hiện tử suất (hay tỷ lệ người chết) của vùng Breslau (nay là Wrocław, Ba Lan). Công trình này có sức ảnh hưởng lớn đến công tác phân tích dân số ngày nay, đặc biệt là vấn đề định phí bảo hiểm nhân thọ.
Halley là người chế tạo bộ đồ lặn thám hiểm đầu tiên và tự mình thử nghiệm nó. Ngoài ra, ông còn chế tạo chuông lặn giúp trục vớt những báu vật bị chìm theo những con tàu đắm. Một trong số đó là Guynie thuộc sở hữu của Công ty Hoàng gia Châu Phi, vốn chở một lượng lớn vàng bạc và ngà voi từ các thuộc địa Châu Phi về Anh nhưng lại bị chìm ngoài khơi Sussex năm 1691. Tuy lần trục vớt này không thành công lắm về mặt tài chính, đóng góp của nó đối với công nghệ thám hiểm biển sâu lại rất đáng ghi nhận.
Chuyến hải trình vượt Đại Tây Dương
Một trong những vấn đề hóc búa mà Halley lúc nào cũng chú ý là định vị chính xác tọa độ của tàu trong suốt chuyến hải trình. Lúc đó, đồng hồ hàng hải chưa xuất hiện và các hoa tiêu chủ yếu dựa vào la bàn để định hướng. Ông nảy ra ý tưởng vẽ bản đồ thể hiện độ biến thiên từ trường Trái Đất ở các vị trí khác nhau trên biển mà hoa tiêu có thể dựa vào để biết la bàn hiện tại đang lệch bao nhiêu so với hướng chính bắc.
Halley vẽ bản đồ thể hiện độ lệch la bàn so với từ trường, hy vọng rằng đây sẽ là công cụ trợ giúp đắc lực cho các hoa tiêu. Nhưng vì từ trường Trái Đất lúc nào cũng biến đổi, bản đồ này không được sử dụng rộng rãi - Ảnh: NASA
Trong khoảng 1698-1700, Halley tự chỉ huy chiếc Paramore Pink vượt Đại Tây Dương đến ba lần. Đó là những chuyến hải trình đầu tiên trong lịch sử phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học thuần tuý. Miệt mài ghi lại kinh độ, vĩ độ cùng độ lệch la bàn ở mỗi nơi đi qua, chống chọi với điều kiện thời tiết khắc nghiệt, ông cuối cùng cũng thu thập đủ dữ kiện cho mục tiêu đặt ra.
Năm 1700, Halley công bố bản đồ từ trường thể hiện chi tiết độ lệch la bàn, với mỗi đường cong vạch từ bắc xuống nam thể hiện những nơi có cùng độ lệch la bàn. Ông hy vọng bản đồ này sẽ là cứu tinh cho hoa tiêu, xóa đi vấn đề định vị kinh độ rối rắm. Bản đồ này sau đó được trưng bày trang trọng tại phòng họp Hội Hoàng gia.
Không may cho Halley, ít lâu sau người ta phát hiện từ trường Trái Đất biến động theo từng năm và độ lệch theo đó cũng đổi khác qua thời gian, vậy là bản đồ mà ông dày tâm tạo dựng trở nên vô dụng. Tuy nhiên, nhờ công trình này mà Halley được phong cho chức Giáo sư Hình học Savile tại Đại học Oxford năm 1704. Những năm sau đó, Halley tiếp tục các chuyến hải trình thám hiểm của mình và chu du đó đây, từ Anh sang Pháp, Ý, và những hòn đảo nhỏ tại Địa Trung Hải, từ phía bắc tới phía Nam Châu Âu và từ bờ này sang bờ bên kia Đại Tây Dương.
Những năm cuối đời
Năm 1712, tranh cãi nổ ra giữa Halley và tiền bối John Flamsteed. Trong khi Flamsteed chưa muốn công bố những dữ liệu có được trong công trình mà ông đã đổ kha khá tiền của vào, Halley lại thấy những dữ liệu ấy sẽ rất có ích trong công cuộc tìm hiểu trọng lực đang thịnh hành, đồng thời còn cho rằng Flamsteed là người làm công vụ, thành quả của ông ta là của cộng đồng chứ không nên thuộc về bất kỳ cá nhân nào. Vậy là Halley, với sự ủng hộ của Newton, cho công bố những dữ liệu trên mặc cho phản đối dữ dội từ phía Flamsteed.
Hai năm sau, ông trở thành biên tập viên Philosophical Transactions, tạp chí có liên hệ với Hội Hoàng gia. Dưới sự chỉ đạo của Halley, tờ tạp chí chuyển trọng tâm sang thiên văn và toán học. Lúc này, ông tập trung nghiên cứu hình nón và bắt đầu cho phát hành ấn phẩm “Conics” (hay “Các đường conic”) của nhà toán học cổ đại người Hy Lạp Apollonius xứ Perga (262-190 TCN).
Năm 1715, Halley dự đoán kỳ nhật thực sắp tới sẽ đi qua vùng phía Nam nước Anh. Ông còn công bố bản đồ trình bày hiện tượng này nhằm trấn an người dân rằng đây không phải điềm gở nhắm vào vị quân chủ mới của Anh lúc bấy giờ, George I.
Năm 1716, Halley đề xuất phương pháp theo dõi chuyển động của Sao Kim đi ngang Mặt Trời, vốn được ông dự đoán sẽ xảy ra vào năm 1761 và 1769. Với những tính toán này, cộng với thông số thị sai Mặt Trời, ông cho rằng việc xác định khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là hoàn toàn có thể.
Năm 1718, kết hợp dữ liệu thiên văn hiện có cùng với những ghi chép từ quá khứ, Halley phát hiện vị trí Sao Thiên Lang và Sao Đại Giác có thay đổi so với vị trí các ngôi sao kế cận - hiện tượng mà các nhà thiên văn ngày nay gọi là chuyển động riêng của các thiên thể.
Ngoài ra, Halley còn có nhiều đóng góp đáng chú ý khác về thiên văn cũng như toán học. Ông tìm ra được gia tốc của Mặt Trăng, chứng minh được công trình của nhà thiên văn Ả Rập Al-Battani (850-929) là chuẩn xác, và đốc thúc các nghiên cứu chuyên sâu hơn về vấn đề kinh độ trước đây ông luôn say mê tìm hiểu.
Năm 1720, Halley được phong chức Nhà thiên văn Hoàng gia, thay thế tiền bối và cũng là đối thủ sau này của ông - John Flamsteed, người qua đời đầu năm. Với chức vụ này, ông đã trang bị lại kính viễn vọng tối tân cho Đài Thiên văn Greenwich, tiến hành hoàn thiện các bản đồ sao sẵn có, và tính được thời điểm Mặt Trăng đi qua kinh tuyến gốc mỗi ngày, từ đó có thể tìm được lời giải cho bài toán lệch kinh độ. Cũng nhờ Halley quá chú tâm vào câu hỏi này mà không lâu sau khi ông mất, John Harrison (1693-1776) đã phát minh ra đồng hồ hàng hải - vật không thể thiếu trong bất cứ chuyến hải trình nào ngày nay.
Bảng tưởng niệm Edmond Halley tại Điện Westminster có ghi những thành tựu nổi bật của nhà thiên văn học người Anh này - Ảnh: Colin McLaughlin
Halley qua đời ngày 14/01/1742. Ông được mọi người nhớ đến với cương vị một trong những tên tuổi nổi trội nhất trong cuộc cách mạng khoa học thế kỷ 17. Tất nhiên, ngày nay người ta còn nhớ đến ông qua sao chổi nổi tiếng mà đời người chỉ được chứng kiến một hoặc hai lần nếu may mắn. Những thiên thể như Sao chổi Halley nhắc ta nhớ thời gian của chúng ta trên tinh cầu này ngắn ngủi và vô thường đến nhường nào so với vũ trụ rộng lớn vô tận.
Huỳnh Trọng Nhân
(Lược dịch)