Lược sử khám phá khoa học - Phần 2: Tự nhiên và Xã hội

Link phần 1:

Phần 1 đã điểm qua hành trình phát triển của nền khoa học của nhân loại, dưới góc nhìn về khám phá thời gian và không gian. Phần 2 này sẽ là những phát kiến và những tiến bộ trong việc phát triển khoa học tự nhiên và khoa học xã hội.

Một trong những điều kiện tiên quyết để phát triển khoa học tự nhiên là việc con người phải thấy được cái mà họ cần nghiên cứu, từ những thứ khổng lồ như thiên thể và thiên hà đến những thứ nhỏ bé như vi trùng và phân tử.

Trong suốt thời cổ và trung đại, con người đã luôn tin vào thuyết địa tâm, tức là các hành tinh xoay quanh trái đất. Điều này đã ăn sâu trong tâm trí nhân loại trong cả ngàn năm, mặc cho một số nhà quan sát chuyên nghiệp đã phát hiện ra những bất thường trong chuyển động của các thiên thể mà người không chuyên sẽ khó mà thấy được. Những điều bất thường đó thường sẽ bị bỏ qua bằng cách đắp vào một số niềm tin tôn giáo.

Rồi Copernicus xuất hiện. Ông tin vào toán học, giác quan, quan sát và đo đạc nhiều hơn là ông tin vào những điều dạy trong sách thánh. Ông đã cho ra những ý tưởng về thuyết nhật tâm, nhưng nó được phổ biến vào thời của ông, mà sau này mới được Galileo quan sát, kiểm chứng và tái khẳng định.

Dù sao thì việc quan sát vũ trụ bằng mắt thường cũng chỉ có một giới hạn cụ thể. Mắt người khó có thể thấy được những ngôi sao rất nhỏ hoặc độ sáng rất yếu, vì vậy việc kính viễn vọng được phát minh đã mở rộng tầm mắt con người hơn bao giờ hết.

Ý tưởng về kính viễn vọng được nhen nhóm khi những thợ thuỷ tinh tình cờ phát hiện ra sự khúc xạ của ánh sáng khi đi qua kính. Qua nhiều thử nghiệm, họ làm ra những dạng thấu kính đầu tiên. Những bộ kính viễn vọng đầu tiên là sự kết hợp giữa một thấu kính lồi và một thấu kính lõm, phóng to hình ảnh nhìn được gấp nhiều lần.

Nhiều người đã biết Galileo là một nhà thiên văn nổi tiếng, với việc ủng hộ thuyết nhật tâm của Copernicus. Nhưng ít người biết rằng trong hành trình đi đến thành quả đó, ông là người cải tiến công nghệ làm kính viễn vọng. Từ những mẫu kính đầu tiên mà ông có được với độ phóng đại tầm 3x, ông đã liên tục cải tiến để tăng độ phóng đại lên tới 30x. Với việc có công cụ mạnh mẽ trong tay, ông đã thực hiện nhiều quan sát thiên văn để rồi tái khẳng định thuyết nhật tâm và tự kiếm cho mình chỗ chết trong phiên tòa dị giáo. Dù sao thì trái đất vẫn quay, và thuyết nhật tâm ngoài việc sinh ra một lời giải ăn nhập với những quan sát thiên văn, còn thay đổi cách mà con người nhìn nhận vị trí của họ trong vũ trụ.

Có trong tay kính viễn vọng để nhìn tới những thứ khổng lồ xa xăm, chẳng có lý gì mà con người không muốn nhìn được những thứ tí hon quanh mình. Sử dụng công nghệ tương tự, kính hiển vi ra đời. Cũng giống như với kính viễn vọng, các thế hệ thợ kính và nhà khoa học đã dần cải tiến kính hiển vi để nhìn thấy những thứ nhỏ hơn. Kính hiển vi đã giúp con người tiến sâu vào thế giới vi trùng và thế giới phân tử, thúc đẩy hoá học, y học và sinh học phát triển mạnh mẽ thời cận và hiện đại. Việc y học phát triển nhờ nhận thức về vi trùng đã tiêu diệt được nhiều bệnh phổ biến như kiết lị, sốt rét, sởi, tăng tỉ lệ người sống sót đến tuổi trưởng thành của con người. Điều này đã làm bùng nổ dân số thế giới.

Y học và giải phẫu học là những ngành khoa học lâu đời, song hành cùng với lịch sử loài người. Chừng nào còn có người ốm, chừng đó còn có y học.

Suốt thời cổ đại, thuyết thể dịch của Hippocrates và Galen thống trị nền y học. Về cơ bản, thuyết thể dịch tin rằng cơ thể con người được cấu thành bởi bốn chất cơ bản, gọi là thể dịch. Cân bằng của bốn chất này là điều kiện cơ bản để con người khỏe mạnh. Bệnh tật là hậu quả của tình trạng mất cân bằng của ít nhất một trong bốn chất. Bốn thể dịch là: máu, mật đen, mật vàng và niêm dịch - tương ứng với bốn nguyên tố cơ bản cấu thành vũ trụ là không khí, đất, lửa và nước.

Thời bấy giờ, tôn giáo tín ngưỡng nghiêm cấm việc mổ xẻ cơ thể người chết. Vì vậy, con người sở hữu tương đối ít kiến thức về những thứ bên trong cơ thể. Kiến thức y dược được con người sưu tầm qua kinh nghiệm trong quá trình thử và sai với các bài thuốc và phương pháp dân gian, còn kiến thức giải phẫu thì gặp cản trở của quan niệm xã hội nên Galen chỉ dừng lại ở mức giải phẫu khỉ, gây ra nhiều sự hiểu lầm về giải phẫu cơ thể người.

Tới tận khoảng năm 1300 thì cơ thể người mới được phép mổ xẻ phục vụ dạy học giải phẫu. Mặc dù tri thức về giải phẫu dần được mở rộng và hệ thống hoá, nhưng những tay bác sĩ lại không muốn đảm nhiệm việc mổ xẻ cơ thể người. Những tay đồ tể, thợ cạo hoặc người phẫu thuật sẽ thực hiện việc trực tiếp động chạm vào thi thể, còn bác sĩ sẽ đứng từ xa và đưa ra chỉ dẫn bằng một cái gậy dài. Việc được phép mổ xẻ cơ thể người thật đã đem lại nhiều kiến thức đúng đắn về cơ thể người hơn là dùng nội tạng khỉ để tưởng tượng ra nội tạng chúng ta.

Thời phục hưng, Leonardo Da Vinci đã nổi lên như một nhà giải phẫu học tiên phong lừng danh. Ông quan niệm rằng các bộ phận cơ thể cần được quan sát từ mọi hướng để có thể có được góc nhìn khách quan và kiến thức đầy đủ nhất. Ông chủ trương mổ xẻ có hệ thống và lặp đi lặp lại:

Sau thế hệ của Leonardo, Andreas Vesalius đã nối tiếp những quan sát và thực hành trong giải phẫu. Ông tận dụng mọi cơ hội, dù hợp pháp hay phi pháp, để có được các thi thể hay một phần của thi thể để phục vụ việc nghiên cứu. Học trò của ông thường thấy ông đi lại với một cái cẳng tay hay một cái bắp đùi lủng lẳng trong túi áo. Và để đáp lại cống hiến của ông, trong vòng nửa thế kỷ, giải phẫu học theo Vesalius đã thịnh hành khắp các trường đại học châu Âu. Điều quan trọng mà ông truyền lại là tầm quan trọng của việc nghi ngờ những kiến thức đi trước, cố gắng kiểm chứng chúng qua thực nghiệm và đối chiếu lặp đi lặp lại.

Theo Galen, tim có tác dụng như một lò nung giữ nhiệt khắp cơ thể. Nhưng bác sĩ William Harvey đã phản biện điều này. Harvey đã tập trung nghiên cứu mạch máu người, và phát hiện ra một số cơ chế đóng mở van của các mạch máu. Rồi ông đi đến những kết luận như tim đóng vai trò như một máy bơm máu đi nuôi các bộ phận cơ thể, với các mạch máu đóng vai trò đường dẫn và van khóa, điều hoà máu đi đến toàn cơ thể người. Và đó là cách mà nền y học biết đến khái niệm hệ tuần hoàn.

Mặc dù việc nền khoa học vẫn tiến lên từng ngày, nhưng hệ thống chia sẻ kiến thức và kết nối giữa các nhà khoa học vẫn chưa có một giải pháp tốt. Nhiều nhà khoa học vẫn hoạt động độc lập hoặc bó hẹp trong một cộng đồng tri thức nhỏ trong quốc gia của họ. Đầu thế kỷ 17, Martin Mersenne xuất hiện như một người trung gian trong giới khoa học. Ông làm quen, kết nối và giữ liên lạc qua thư với nhiều nhà khoa học ở các quốc gia khác nhau. Thư từ của ông lan đến tận London, Syria, Tunisia, Constantinople, tập hợp được những ý niệm và phát minh mới nhất của các nhà khoa học. Ông du nhập sách tiếng Anh vào Pháp và cung cấp sách tiếng Pháp cho các nhà khoa học Anh. Ông đã lập ra mạng lưới quen biết giữa các nhà khoa học và tổ chức các hội nghị khoa học nhằm khuyến khích việc chia sẻ kiến thức trong cộng đồng khoa học. 

Tiếp nối những ý tưởng của Mersenne là Henry Oldenburg. Nhờ khả năng vượt trội về giao tiếp và ngoại ngữ, ông trở thành một nhà ngoại giao khoa học. Oldenburg chu du qua nhiều quốc gia, tạo dựng nhiều mối quan hệ với các nhà khoa học nổi tiếng. Khi trở về Anh, ông góp sức lập ra Hội hoàng gia, một cộng đồng với mục tiêu gắn kết các nhà khoa học và các ý tưởng khoa học trên thế giới. Các nhà khoa học gửi thư từ và sách vở cho ông, để rồi ông sẽ tổng hợp, phân loại, chuyển tiếp và trả lời thư từ của họ.

Dần dà việc làm cầu nối trung gian này cho ra đời việc xuất bản tạp chí khoa học, tổng hợp công trình nghiên cứu của nhiều nhà khoa học từ nhiều nơi rải rác trên châu Âu nói riêng và thế giới nói chung và mang đến công chúng. Đến bây giờ, các tạp chí khoa học vẫn là một nguồn đáng tin cậy và danh giá mà giới khoa học hướng đến.

Để thống nhất về quy tắc cho nền khoa học thế giới, một hệ thống đo lường được đưa lên làm chuẩn mực là một điều cần thiết. Thế giới lúc đó có quá nhiều hệ đo lường cho những thứ như trọng lượng và độ dài, làm cho việc thống nhất về con số trong nghiên cứu khoa học giữa các quốc gia vô cùng khó khăn. Con người nói những ngôn ngữ khác nhau đã là một cản trở, và việc có nhiều hệ đo lường cũng rắc rối không kém gì.

Qua hàng thế kỷ thử nghiệm những hệ đo lường khác nhau, giới khoa học dần ngả về một vài hệ như là hệ thập phân trong việc đếm, hệ gram trong trọng lượng, hệ mét trong độ dài. Thống nhất quy tắc đo lường là một chuyện, tăng tính chính xác cho các dụng cụ đo lường cũng chẳng kém phần quan trọng. Thị trường dụng cụ khoa học dần mở rộng, với nhiều kỹ sư liên tục nghiên cứu, phát minh và cải tiến dụng cụ quan sát, đo lường và thí nghiệm, mở rộng bộ công cụ của nền khoa học.

Với danh vọng và tiền bạc kiếm được từ các phát minh khoa học, giới khoa học xuất hiện nhu cầu về bảo vệ bản quyền. Các nhà khoa học luôn muốn đảm bảo rằng phát minh của họ được công nhận là xuất hiện đầu tiên, sách của họ được xuất bản đến công chúng, và ý tưởng của họ sẽ không bị những đồng nghiệp cướp mất trước khi họ kịp bố cáo thiên hạ. Vì thế, các cơ chế để bảo vệ quyền tác giả và công nhận người đầu tiên khám phá ra kiến thức mới đã được các viện hàn lâm và các hội khoa học lớn dần đưa vào thực tiễn, bảo vệ và tăng động lực sáng tạo cho các nhà khoa học.

Với khối lượng kiến thức ở khắp các ngành ngày càng mở rộng, việc kiến thức bị phân mảnh, rời rạc, thiếu sự thống nhất và hệ thống hoá là một cản trở lớn khi các nhà khoa học cần truy cập, tìm kiếm, phân loại và bổ sung vào kho trí thức nhân loại. Và ý tưởng về những bộ bách khoa toàn thư ra đời. 

Ví dụ điển hình như ngành sinh vật học, từ thời Hy Lạp cổ đại đến tận thời phục hưng, các thầy thuốc đã ghi chép lại nhiều loại cây cối và động vật nhưng không theo một quy tắc phổ quát nào cả. Mỗi dân tộc, mỗi vùng miền có một cách gọi một loại sinh vật khác nhau. Carolus Linnaeus là người tiên phong trong việc phân loại sinh vật một cách có hệ thống, chia động vật và thực vật thành các lớp, bộ, chi, loài. Từ đó mà có câu nói:

Với nền tảng hiểu biết từ các cơ sở dữ liệu sinh vật đồ sộ được tạo nền tảng bởi Linnaeus cộng với kinh nghiệm và quan sát từ rất nhiều chuyến thám hiểm các vùng đất xa xôi, Darwin đã nghiên cứu và cho ra đời thuyết tiến hoá, một trong những thuyết quan trọng nhất trong lịch sử sinh học.

Trong lịch sử, con người đã có nhiều phương pháp lưu trữ kiến thức. Thời cổ đại, cách duy nhất để lưu trữ kiến thức là nhớ và truyền miệng. Do phần lớn con người thời cổ và trung đại không biết chữ, nên đó là lí do vì sao có các câu châm ngôn, các bài hát, bài thơ, tượng, hình ảnh giúp cô đọng, vần điệu hoá kiến thức, làm con người dễ nhớ và dễ truyền đạt lại cho người khác. Thời đó, thường thì chỉ những nhà bác học, quan lại, vua chúa, thầy tu và các gia đình thượng lưu mới biết chữ.

Thời trung cổ, những người hiếm hoi biết chữ trong cộng đồng là các tu sĩ. Họ dành phần lớn thời gian để cầu nguyện, đọc sách, chép sách và giảng đạo. Giới giáo sĩ liên tục khuyến khích việc chép sách (nhất là Kinh thánh), xúc tác cho việc những tu viện đã trở thành những thư viện trong cộng đồng.

Tốc độ chậm rãi, tốn nhân công, dễ sai sót của việc chép sách đã thúc đẩy nhu cầu tìm ra một giải pháp tốt hơn trong việc nhân bản sách. Và ngành in ấn đã ra đời. Gutenberg đã đúc rút kinh nghiệm từ những thế hệ thợ in trước để cho ra một giải pháp in ấn nổi bật về tính hữu dụng, tính hiệu quả và giá thành cạnh tranh. 

Với sự bùng nổ của ngành in ấn, các ngôn ngữ địa phương dần nổi lên trong đại chúng và giới khoa học. Trước đó, phần lớn các tác phẩm khoa học và văn học được in bằng tiếng Latin. Giờ đây, mỗi quốc gia lại xuất bản các tác phẩm khoa học và văn học bằng tiếng bản ngữ. Khoa học trở nên đại chúng hơn, khi mà phần lớn người dân các nước sẽ không phải bỏ công học thêm tiếng Latin để có thể đọc hiểu các cuốn sách trên thị trường. Điều này một mặt giúp tri thức sách vở tiến gần hơn đến đại chúng, nhưng lại chia cách tri thức giữa các quốc gia qua một bức tường ngôn ngữ. 

Sách trở nên rẻ hơn rất nhiều, thúc đẩy người dân ở các tầng lớp lao động và các trường đại học mua sách với số lượng lớn. Các nhà cầm quyền thúc đẩy việc xây dựng các thư viện công cộng ở các đơn vị hành chính.

Do việc sử dụng sách viết bằng tiếng bản ngữ tại các quốc gia phần nào cản trở sự đồng nhất trong giao tiếp của cộng đồng khoa học, họ tìm lại về phương pháp sử dụng một ngôn ngữ duy nhất làm chuẩn cho khoa học. Họ cần một tiếng Latin thứ 2. Và qua nhiều thử nghiệm và vận động, tiếng Anh đã dần dần trở thành ngôn ngữ tiêu chuẩn cho khoa học thế giới.

Mỗi thế hệ con người được sinh ra và chết đi là những câu chuyện, những kinh nghiệm và những sự kiện độc nhất. Nhân loại vẫn luôn nhìn về quá khứ để rút ra những bài học, làm tiền đề cho những ý tưởng mới được ra đời. Từ nhu cầu cơ bản đó mà khái niệm sử học ra đời. Từ sử học, nhiều ngành khoa học khác đã nở rộ.

Ở thời kỳ sơ khai của các nền văn minh, lịch sử tồn tại ở dạng truyền thuyết hay thần thoại, được truyền miệng trong cộng đồng. Nói ngắn gọn thì lịch sử thời đó giống huyền sử hơn. Các sự kiện thường mang tính ước lệ về mốc thời gian, các nhân vật thì mang nhiều màu sắc thần thánh và hư cấu, các câu chuyện thường kể về nguồn gốc dân tộc hoặc tín ngưỡng.

Với người Hy Lạp, từ “lịch sử”, hay "historia" có nghĩa là “biết bằng tìm hiểu”. Bắt đầu bằng những người ngâm thơ sử thi kể về các vị thần và các vị anh hùng, sử gia Hy Lạp dần biến chuyển thành những người viết sử qua văn xuôi. Herodotus, một sử gia Hy Lạp, cảm thấy thích thú với văn hoá những sắc dân hàng xóm của Hy Lạp. Ông chu du khắp các nước như Ai Cập, Syria, Phoenicia, Babylon, tiểu Á. Qua những chuyến đi này, ông tạo ra tác phẩm Historiai, ghi chép về chiến tranh Ba Tư - Hy Lạp, về huyền sử, lịch sử và phong tục các chủng tộc mà ông đã gặp và tiếp xúc. Tác phẩm này được coi là khởi đầu của nền sử học phương Tây.

Ở Trung Hoa thế kỷ 2 TCN, nhà Hán đang trong công cuộc thống nhất toàn cõi Trung Hoa. Các tiểu quốc dần bị thu phục, và sử liệu của họ là nguồn tư liệu đầy ắp cho nhà Hán. Tuy vậy, mỗi nước lại dùng một bảng niên đại riêng, khiến cho việc đặt tất cả các sự kiện lên cùng một dòng thời gian là việc vô cùng khó khăn. Thời thế tạo anh hùng, một quan chép sử là Tư Mã Thiên đã tập hợp sử liệu của hàng trăm tiểu quốc thành một bộ sử xoay quanh bảng niên đại của nhà Chu. Ông còn phát minh ra các chuẩn mực việc chép sử: chia sử liệu thành các đề tài nhỏ hơn như thân thế quân vương, các sự kiện chính trị kinh tế xã hội, tiểu sử những người nổi bật về đức hạnh. Việc này đặt ra quy tắc viết sử của Trung Hoa cho đến hơn 2000 năm sau. Nhưng việc chép sử của Trung Hoa cũng phần nào bị quản lý bởi các bậc cầm quyền, vậy nên nội dung đã có phần nói giảm nói tránh và ít tính phê phán với quá khứ.

Thời Trung Cổ, lịch sử phương Tây được gắn liền với Kito giáo. Cái nhìn Kito về quá khứ bao bọc các tài liệu xưa trong màn sương của các biểu tượng và nhân vật mang nhiều màu sắc thần thánh. Các sách Phúc Âm nói về tiểu sử và những câu chuyện đời của Jesus. Các tác phẩm lịch sử thường trích dẫn nhiều nội dung trong kinh Thánh để tấn công ngoại giáo và dị giáo. Lịch sử thời đó đã trở thành ghi chú cho chánh tín.

Thời kỳ Phục Hưng là lúc mà một số người bắt đầu nhìn lại quá khứ với con mắt khám phá hơn. Tiên phong của việc tìm hiểu quá khứ dưới sự khách quan là nhà nhân văn học người Ý Francesco Petrarch. Khi không ai tò mò về những phế tích của đế chế La Mã hay Hy Lạp, ông lại dành hàng giờ rong ruổi quanh các phế tích, tìm hiểu những câu chữ khắc trên đá, thu thập những đồng xu cổ, nghiên cứu những thư tịch cổ còn sót lại.

Đi đầu trong việc phê bình lịch sử là Lorenzo Valla, một tín đồ của sự thật lịch sử. Bằng vốn kiến thức ngôn ngữ học và sử học uyên thâm cộng với tính cách không thoả hiệp, ông đã phê bình các sách lịch sử của giáo hội, từ các trích bản của các thánh đến tận kinh Tân Ước. Ông đã chứng minh “Hiến tặng của Constantine” là giả mạo dựa trên sự sai lệch về ngôn ngữ Latinh, “Thuật hùng biện” không phải của Cicero, hay “Kinh tin kính” không phải do 12 tông đồ viết. Điều này đủ dọn sẵn cho ông và các tác phẩm của ông chỗ đứng trong toà án dị giáo và vị trí trong danh mục sách cấm của giáo hội.

Trước thời Phục Hưng, ngành buôn bán vật liệu xây dựng là một nghề ăn nên làm ra ở châu Âu. Nhiều người khai quật và đập phá các phế tích La Mã đem bán. Đến thời Phục Hưng thì một số nhà cầm quyền đã cho ban hành các luật bảo vệ di tích cổ đại. Việc các di tích được để ý và bảo tồn đã truyền cảm hứng cho những thế hệ các nhà khảo cổ học tiên phong. Các tiêu chuẩn kiến trúc và nghệ thuật La Mã cổ điển đã trở thành trào lưu trong giới thượng lưu, dần dần chiếm thế thượng phong mà trở thành chuẩn mực của cái đẹp trên cả lục địa. Trường phái Tân cổ điển vẫn là một trường phái kiến trúc có tầm ảnh hưởng đến tận ngày nay.

Thế kỷ 18 là lúc mà con người đã có một nền tảng tương đối về ngành sử học. Nhu cầu lúc này là phân loại các thời kỳ trong lịch sử nhằm các mục đích tra cứu và nghiên cứu, phần nào đó giống như việc phân loại các loài sinh vật của khoa học tự nhiên. Các sử gia đã tìm ra nhiều cách phân loại lịch sử dựa trên những mốc thời gian và những nhóm sự kiện, ví dụ như phân loại lịch sử nhân loại thành tiền sử, cổ đại, trung đại, phục hưng, cận đại, etc.

Với sự phát triển của sử học, ngày càng nhiều công trình và phát kiến về quá khứ được ra đời. Điều này giúp cho con người có được tập dữ liệu lớn về xã hội loài người trước đây, cách tổ chức xã hội, lịch sử các cuộc xung đột tôn giáo và chính trị, văn hoá của các dân tộc khác nhau. Đây là nền tảng cho các nhà tư tưởng trên con đường thay đổi thế giới.

Dựa trên những bài học và dữ kiện từ lịch sử, các ngành khoa học như triết học, khoa học chính trị, kinh tế học, tâm lý học, nhân chủng học ra đời. Những cái tên lớn như Voltaire, Adam Smith, Marx, John Locke, Rousseau, Freud đã sản sinh ra những lý thuyết về chính trị như khế ước xã hội, các lý thuyết kinh tế thị trường, lý thuyết về phân tâm học, chủ nghĩa cộng sản. Những lý thuyết này phần nào đó tạo nên những cuộc cách mạng từ nhận thức cá nhân đến hệ thống xã hội, định hình thế giới chúng ta sống ngày nay.

Khoa học đã luôn là một hành trình không hồi kết. Những phát kiến của ngày hôm nay đều phần nào dựa trên, hoặc là phản bác lại, những ý tưởng của ngày hôm qua. Trong game Civilization V, mốc cuối cùng của cây công nghệ, Future Tech, là một sự lặp đi lặp lại của chính nó: công nghệ tương lai là tiền đề cho chính công nghệ tương lai. Tương lai của khoa học là một bí ẩn mà con người cảm thấy đáng dấn thân, đáng chờ đợi, đáng hi vọng và cũng đáng cẩn trọng, vì ai biết được tương lai sẽ ra sao.