Khoa học được đóng góp từ các nền văn minh như thế nào?

Thay vào đó, nó là sản phẩm của hàng nghìn năm đóng góp từ nhiều nền văn minh trên khắp thế giới. Nếu chúng ta hỏi nơi khoa học hiện đại được hệ thống hóa, câu trả lời có thể là châu Âu trong Cách mạng Khoa học. Nhưng nếu chúng ta hỏi nơi nền tảng của tư duy khoa học được đặt ra, câu trả lời phải bao gồm Mesopotamia, Ai Cập, Ấn Độ, Trung Quốc, thế giới Hồi giáo, và nhiều nơi khác. Câu chuyện về nơi khoa học ra đời thực sự là câu chuyện về sự trao đổi toàn cầu của ý tưởng qua nhiều thiên niên kỷ.

Mesopotamia và Ai Cập: Cái nôi của quan sát có hệ thống

Lưỡng Hà (Mesopotamia), vùng đất giữa hai sông Tigris và Euphrates (ngày nay là Iraq), là nơi sinh của một số nền văn minh sớm nhất và cũng là một số thành tựu khoa học sớm nhất. Người Sumer, từ khoảng 3000 TCN, đã phát triển hệ thống viết (cuneiform), toán học, và thiên văn học. Họ đã phát triển hệ thống số cơ số 60, di sản của nó vẫn còn trong cách chúng ta đo thời gian (60 giây trong một phút, 60 phút trong một giờ) và góc (360 độ trong một vòng tròn).

Người Babylon, kế thừa của người Sumer, đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong thiên văn học. Từ khoảng 1800 TCN, họ đã thực hiện các quan sát thiên văn có hệ thống và ghi chép chúng trên các bảng đất sét. Các bản Ephemerides Babylon từ thế kỷ thứ 4-1 TCN chứa các dự đoán toán học chi tiết về vị trí của Mặt Trời, Mặt Trăng và các hành tinh. Otto Neugebauer, người đã nghiên cứu chi tiết các văn bản này, viết: “Thiên văn học toán học, trong hình thức phát triển nhất của nó, đạt được ở Babylon vào thế kỷ thứ 4 và 3 TCN một mức độ độ phức tạp mà không có gì sánh được cho đến thời Copernicus.”

Mathieu Ossendrijver, trong nghiên cứu gần đây, đã phát hiện ra rằng các nhà thiên văn Babylon đã sử dụng các kỹ thuật toán học tiên tiến, bao gồm một hình thức nguyên thủy của tính toán, để tính toán vị trí của Sao Mộc. Ông viết: “Các phương pháp này cho thấy rằng người Babylon đã nghĩ về chuyển động thiên thể theo cách trừu tượng hơn chúng ta từng tưởng tượng. Họ đã sử dụng các khái niệm gần với những gì chúng ta gọi là tích phân.”

Ai Cập cổ đại (từ khoảng 3100 TCN) cũng đạt được những tiến bộ đáng kể. Người Ai Cập đã phát triển một lịch dương dương chính xác dựa trên chu kỳ lũ lụt của sông Nile và chuyển động của ngôi sao Sirius. Trong y học, giấy cối Ebers (khoảng 1550 TCN) mô tả hàng trăm bệnh và các phương pháp điều trị, trong khi giấy cối Edwin Smith (khoảng 1600 TCN) trình bày các ca phẫu thuật một cách có hệ thống, như đã đề cập trong bài trước.

Trong toán học, người Ai Cập đã phát triển các phương pháp thực tế để tính toán diện tích và thể tích, cần thiết cho xây dựng kim tự tháp và quản lý đất đai. Giấy cối Rhind (khoảng 1650 TCN) chứa 84 bài toán toán học với các giải pháp. Tuy nhiên, John Ritter, nhà sử học toán học, lưu ý rằng toán học Ai Cập chủ yếu là thực tế và thuật toán hơn là lý thuyết – họ biết cách giải quyết các vấn đề cụ thể nhưng không phát triển các lý thuyết trừu tượng về số hay hình học.

Hy Lạp: Nơi tư duy lý thuyết nở rộ

Như đã thảo luận trong bài trước, Hy Lạp cổ đại đại diện cho một bước ngoặt quan trọng trong lịch sử khoa học. Điều đặc biệt về người Hy Lạp không phải là họ biết nhiều hơn các nền văn minh trước đó, mà là cách họ tiếp cận kiến thức. Họ đã phát triển ý tưởng về chứng minh diễn dịch, tranh luận hợp lý, và tìm kiếm các nguyên tắc phổ quát.

Geoffrey Lloyd, trong nhiều tác phẩm của mình về khoa học Hy Lạp, lập luận rằng môi trường chính trị và văn hóa đặc biệt của Hy Lạp cổ đại đã tạo điều kiện cho sự phát triển của khoa học. Các thành bang Hy Lạp (polis) có các hình thức dân chủ nguyên thủy nơi công dân tự do tranh luận về chính sách công khai trong hội đồng. Lloyd viết: “Việc phát triển khoa học và triết học Hy Lạp không thể tách rời khỏi việc phát triển các thể chế chính trị và xã hội của họ. Tranh luận công khai, cạnh tranh giữa các trường phái tư tưởng khác nhau, và giá trị được đặt vào lập luận hợp lý đã tạo ra một môi trường thuận lợi cho tư duy khoa học.”

G.E.R. Lloyd cũng chỉ ra rằng người Hy Lạp đã có lợi thế từ việc tiếp xúc với kiến thức của các nền văn minh khác thông qua thương mại và chinh phục. Thales, thường được coi là nhà triết học và nhà khoa học Hy Lạp đầu tiên, đã du hành đến Ai Cập và có thể đã học được một số kiến thức toán học và thiên văn học của họ. Pythagoras cũng được cho là đã du hành rộng rãi, có thể cả đến Babylon.

Sự đóng góp độc đáo của Hy Lạp là việc hệ thống hóa kiến thức thành các lý thuyết nhất quán. Euclid, trong “Elements” (khoảng 300 TCN), đã tổ chức toàn bộ hình học thành một hệ thống diễn dịch xuất phát từ một số tiên đề và định nghĩa nhỏ. Đây là một trong những ví dụ đầu tiên và có ảnh hưởng nhất của tư duy tiên đề, và nó đã đặt ra mô hình cho toán học và khoa học trong nhiều thế kỷ. Wilbur Knorr viết: “Elements của Euclid là một trong những tác phẩm có ảnh hưởng nhất mọi thời đại, không chỉ trong toán học mà trong toàn bộ lịch sử tư tưởng phương Tây.”

Trung Quốc: Một truyền thống khoa học song song

Trong khi khoa học phương Tây phát triển từ nền tảng Hy Lạp, Trung Quốc đã phát triển truyền thống khoa học song song và độc lập của riêng mình. Joseph Needham, trong công trình bách khoa toàn thư đồ sộ “Science and Civilisation in China,” đã ghi chép chi tiết về các thành tựu khoa học và công nghệ của Trung Quốc qua nhiều thiên niên kỷ.

Người Trung Quốc cổ đại đã có những đóng góp quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Trong thiên văn học, họ đã ghi chép các quan sát thiên văn liên tục trong hơn 2,000 năm, bao gồm các bản ghi chi tiết về sao chổi, siêu tân tinh, và nhật thực. Họ đã phát triển máy đo địa chấn đầu tiên (132 CN) và đã xác định độ nghiêng từ (magnetic declination) nhiều thế kỷ trước châu Âu.

“Bốn phát minh vĩ đại” của Trung Quốc – giấy, in ấn, thuốc súng, và la bàn – đã có tác động sâu sắc đến văn minh nhân loại. Francis Bacon, trong “Novum Organum” (1620), đã viết: “Các phát minh in ấn, thuốc súng, và la bàn… đã thay đổi bộ mặt và trạng thái của mọi thứ trên toàn thế giới.” Thật châm biếm, Bacon không biết rằng cả ba đều có nguồn gốc từ Trung Quốc, không phải châu Âu.

Nathan Sivin, một học giả hàng đầu về khoa học Trung Quốc, lập luận rằng khoa học Trung Quốc không nên được đánh giá theo tiêu chuẩn châu Âu mà nên được hiểu theo các điều khoản riêng của nó. Ông viết: “Khoa học Trung Quốc có mục tiêu, giá trị, và phương pháp khác với khoa học châu Âu. Nó được nhúng trong một bối cảnh văn hóa và xã hội khác, và nó đã phục vụ các chức năng xã hội khác nhau.”

Tuy nhiên, Needham đã đặt ra câu hỏi nổi tiếng được gọi là “Câu hỏi Needham”: Tại sao, mặc dù có những thành tựu ấn tượng trong công nghệ và khoa học thực tế, Cách mạng Khoa học không xảy ra ở Trung Quốc? Needham và những người khác đã đề xuất nhiều yếu tố, bao gồm cấu trúc xã hội và chính trị, triết học, và hệ thống giáo dục. Justin Lin đề xuất một giải thích kinh tế: ông lập luận rằng Cách mạng Khoa học ở châu Âu là phản ứng với những thiếu hụt lao động tăng sau Cái chết Đen (Black Death), trong khi Trung Quốc có dân số lớn và lao động rẻ, làm giảm động lực kinh tế cho đổi mới công nghệ.

Thế giới Hồi giáo: Cầu nối giữa Đông và Tây

Như đã thảo luận trong bài trước, thế giới Hồi giáo từ thế kỷ thứ 8 đến thế kỷ thứ 14 đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn, phát triển và truyền bá kiến thức khoa học. Các học giả Hồi giáo không chỉ dịch các tác phẩm Hy Lạp sang tiếng Ả Rập mà còn tích hợp kiến thức từ Hy Lạp, Persia, Ấn Độ và Trung Quốc, và đóng góp các phát hiện ban đầu quan trọng của riêng họ.

Nhà Khôn ngoan (Bayt al-Hikma) ở Baghdad, được thành lập vào thế kỷ thứ 9 dưới triều đại Abbasid, trở thành trung tâm học thuật hàng đầu của thế giới. Dimitri Gutas, trong “Greek Thought, Arabic Culture,” mô tả nó như một dự án dịch thuật khổng lồ mà “không có gì sánh được trong lịch sử cho đến các nỗ lực dịch thuật ở thế kỷ 19 và 20.” Các học giả như Hunayn ibn Ishaq đã dịch hàng trăm tác phẩm khoa học và triết học Hy Lạp sang tiếng Ả Rập với độ chính xác đáng kinh ngạc.

Các học giả Hồi giáo đã có những đóng góp quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Al-Khwarizmi đã phát triển đại số và giới thiệu hệ thống số Ấn Độ-Ả Rập (hệ thống số “Ả Rập” mà chúng ta sử dụng ngày nay). Ibn Sina (Avicenna) đã viết “Canon of Medicine,” một bách khoa toàn thư y học trở thành sách giáo khoa tiêu chuẩn ở cả châu Âu và châu Á trong nhiều thế kỷ. Ibn al-Haytham đã cách mạng hóa quang học và phương pháp khoa học, như đã đề cập trước đó.

George Saliba lập luận mạnh mẽ chống lại quan điểm Eurocentric truyền thống rằng khoa học Hồi giáo chỉ là một “cầu nối” giữa khoa học Hy Lạp và Cách mạng Khoa học châu Âu. Ông viết: “Khoa học Hồi giáo không phải là một giai đoạn chuyển tiếp… Nó là một truyền thống khoa học sôi động với các đặc điểm riêng, phương pháp riêng, và đóng góp ban đầu quan trọng.” Saliba chỉ ra rằng các nhà thiên văn Hồi giáo đã phát triển các mô hình toán học tinh vi để giải quyết các vấn đề trong thiên văn học Ptolemaic, và các mô hình này sau này đã ảnh hưởng đến Copernicus.

Toby Huff, trong “The Rise of Early Modern Science,” lập luận rằng mặc dù thế giới Hồi giáo có những thành tựu khoa học ấn tượng, nó cuối cùng không phát triển các thể chế khoa học tự trị như đại học, tạp chí khoa học, và các học hội đã trở thành đặc trưng của khoa học hiện đại ở châu Âu. Tuy nhiên, quan điểm này vẫn còn được tranh luận.

Châu Âu: Nơi khoa học hiện đại được thể chế hóa

Cách mạng Khoa học ở châu Âu (khoảng 1500-1700) không xảy ra trong chân không. Nó đã xây dựng trên kiến thức được truyền từ thế giới Hồi giáo, được bổ sung bởi các phát minh từ Trung Quốc, và kích thích bởi việc tái khám phá các tác phẩm Hy Lạp cổ đại trong thời kỳ Phục hưng. Tuy nhiên, châu Âu đã đóng góp một số yếu tố độc đáo dẫn đến khoa học hiện đại.

Peter Dear, trong “Revolutionizing the Sciences,” lập luận rằng Cách mạng Khoa học liên quan đến một sự thay đổi cơ bản trong cách kiến thức được sản xuất và xác thực. Thay vì dựa vào uy quyền của các văn bản cổ đại hoặc suy đoán triết học, nhà khoa học hiện đại nhấn mạnh quan sát thực nghiệm, thử nghiệm có thể lặp lại, và mô tả toán học.

Sự phát triển của các thể chế khoa học là quan trọng. Các đại học trung cổ, bắt đầu từ thế kỷ 12, đã tạo ra các không gian cho việc nghiên cứu và tranh luận học thuật. Các học hội khoa học, như Royal Society of London (1660) và Académie Royale des Sciences ở Paris (1666), đã cung cấp diễn đàn cho nhà khoa học để chia sẻ và tranh luận về phát hiện của họ. Việc phát triển in ấn đã cho phép phổ biến kiến thức rộng rãi và nhanh chóng hơn.

Steven Shapin và Simon Schaffer, trong “Leviathan and the Air-Pump,” phân tích cách Robert Boyle đã thiết lập “các vấn đề thực tế” (matters of fact) thực nghiệm như nền tảng cho kiến thức khoa học. Boyle đã thực hiện các thí nghiệm công khai với máy bơm không khí của mình và mời các “nhân chứng đáng tin cậy” để chứng kiến và xác nhận kết quả. Shapin và Schaffer viết: “Boyle đã tạo ra một cách mới để sản xuất kiến thức – dựa trên thử nghiệm, quan sát công cộng, và chứng ngôn của các nhân chứng đáng tin cậy.”

Tổng kết series: Khoa học như một dự án toàn cầu

Khi chúng ta nhìn lại bốn bài viết trong series này, một bức tranh rõ ràng xuất hiện: khoa học không phải là sản phẩm của một nền văn minh duy nhất hay một thời điểm duy nhất trong lịch sử. Thay vào đó, nó là kết quả của hàng thiên niên kỷ tích lũy kiến thức, với các đóng góp từ nhiều nền văn minh trên khắp thế giới.

Chúng ta đã thấy rằng khoa học, trong ý nghĩa rộng nhất như tìm kiếm kiến thức có hệ thống về thế giới tự nhiên, có nguồn gốc từ các nền văn minh cổ đại nhất. Mesopotamia và Ai Cập đã đặt nền móng với các quan sát thiên văn và kiến thức thực tế. Hy Lạp đã đóng góp tư duy lý thuyết, logic diễn dịch, và ý tưởng về chứng minh. Trung Quốc đã phát triển một truyền thống khoa học song song phong phú với nhiều phát minh công nghệ quan trọng. Thế giới Hồi giáo đã bảo tồn và mở rộng kiến thức cổ đại trong khi đóng góp những phát hiện ban đầu quan trọng. Và châu Âu đã phát triển các thể chế và phương pháp của khoa học hiện đại.

Toán học xuất hiện như một chủ đề xuyên suốt, từ hệ thống số Babylon đến hình học Hy Lạp đến đại số Hồi giáo đến vật lý toán học của Cách mạng Khoa học. Chúng ta đã thấy cách toán học trở thành “ngôn ngữ của khoa học,” cho phép mô tả chính xác và dự đoán các hiện tượng tự nhiên.

Quan trọng nhất, series này đã nhấn mạnh rằng khoa học là một dự án nhân loại chung. Không có nền văn minh nào có độc quyền về khoa học. Thay vào đó, khoa học đã phát triển nhất khi có sự trao đổi ý tưởng giữa các nền văn minh khác nhau – khi các học giả Hồi giáo tích hợp kiến thức Hy Lạp, Persia, Ấn Độ và Trung Quốc; khi châu Âu học hỏi từ thế giới Hồi giáo; và trong khoa học toàn cầu hóa ngày nay, nơi nhà khoa học từ mọi quốc gia cộng tác để giải quyết các thách thức chung.

Câu chuyện về khoa học là một lời nhắc nhở mạnh mẽ về những gì nhân loại có thể đạt được khi chúng ta làm việc cùng nhau, chia sẻ kiến thức qua các biên giới, và xây dựng trên nền tảng do những người đi trước đặt ra. Trong một thế giới ngày càng phải đối mặt với các thách thức toàn cầu – từ biến đổi khí hậu đến đại dịch đến an ninh năng lượng – tinh thần hợp tác toàn cầu này quan trọng hơn bao giờ hết.