Claudius Ptolemy (thường được gọi là Claudius Ptolemaeus, Ptolomaeus, Klaudios Ptolemaios, hay đơn giản là Ptolemeus) là một nhà khoa học và triết học sống ở Alexandria, Ai Cập gần 2.000 năm trước. Ông không chỉ là nhà thiên văn học, toán học, chiêm tinh học, mà còn nghiên cứu địa lý và sử dụng điều mình học được để lập bản đồ chi tiết của thế giới đã biết.
Chúng ta có rất ít thông tin về cuộc đời của Ptolemy, gồm cả ngày sinh và ngày mất của ông. Các nhà sử học có thêm thông tin về những quan sát của ông kể từ khi chúng trở thành cơ sở cho các biểu đồ và lý thuyết sau này. Ta có thể xác định chính xác quan sát đầu tiên của ông diễn ra vào ngày 12/3/127. Quan sát cuối cùng được ghi lại là vào ngày 2/2/141. Một số chuyên gia cho rằng ông sinh ra vào năm 87 và qua đời vào năm 150. Tuy chúng ta không biết được ông sống bao lâu, nhưng có một điều chắc chắn là Ptolemy đã cống hiến rất nhiều để thúc đẩy khoa học tiến bộ, và ông rất thành công trong việc quan sát các ngôi sao cùng các hành tinh.
Vào khoảng năm 1360, Theodore Meliteniotes tuyên bố Ptolemy được sinh ra ở Hermiou (thuộc Thượng Ai Cập chứ không phải Hạ Ai Cập, nơi Alexandria tọa lạc), nhưng vì tuyên bố này xuất hiện lần đầu sau thời Ptolemy sống hơn một nghìn năm, nên ta khó có thể tin rằng điều này là đúng. Trên thực tế, không có bằng chứng nào cho thấy Ptolemy đã từng cư trú ở nơi nào khác ngoài Alexandria.
Nhà khoa học PtolemyChúng ta biết Ptolemy đã sử dụng các quan sát mà “nhà toán học Theon” thực hiện, gần như chắc chắn người này là Theon vùng Smyrna và là giáo viên của ông. Điều này hợp lý bởi vì Theon vừa là nhà quan sát vừa là nhà toán học, ông đã viết về các chủ đề thiên văn như sự giao hội, nhật thực và nguyệt thực, tình trạng che khuất và hành tinh đi qua mặt trăng hay mặt trời. Hầu hết các tác phẩm ban đầu của Ptolemy là đề tặng Syrus, đây cũng có thể là một trong các giáo viên của ông ở Alexandria, nhưng ta không tìm thấy thông tin gì về Syrus.
Công trình nghiên cứu của Ptolemy khá cấp tiến, vì ông không có những loại công cụ mà các nhà thiên văn học ngày nay sử dụng. Thời ông sống, các nhà quan sát nhìn “bằng mắt thường”; thời đó kính thiên văn chưa ra đời đã trợ giúp cho việc quan sát. Ngoài ra, Ptolemy đã viết về quan điểm địa tâm của người Hy Lạp về vũ trụ (đặt Trái đất vào trung tâm của mọi thứ). Quan điểm đó dường như cũng đặt con người vào trung tâm của sự vật, một khái niệm khó có thể lay chuyển cho đến thời của Galileo.
Ptolemy cũng tính toán chuyển động biểu kiến của các hành tinh đã quan sát được. Ông thực hiện điều này bằng cách tổng hợp và mở rộng công trình của Hipparchus vùng Rhodes, nhà thiên văn học đã nghĩ ra hệ thống ngoại luân và đường tròn lệch tâm để giải thích vì sao Trái đất là trung tâm của hệ Mặt trời. Ngoại luân là những vòng tròn nhỏ có tâm di chuyển xung quanh chu vi của các vòng tròn lớn hơn. Ông sử dụng ít nhất 80 “quỹ đạo” hình tròn nhỏ bé này để giải thích chuyển động của Mặt trời, Mặt trăng và năm hành tinh được biết đến trong thời của ông. Ptolemy đã mở rộng khái niệm này và thực hiện nhiều tính toán tinh vi để tinh chỉnh nó.
Hệ thống này được gọi là Hệ Ptolemaic. Trong gần một thiên niên kỷ rưỡi, đây là trụ cột cho các lý thuyết về chuyển động của các vật thể trên bầu trời. Hệ Ptolemaic dự đoán vị trí của các hành tinh chính xác đủ để quan sát bằng mắt thường, nhưng hóa ra hệ thống này lại sai lầm và quá phức tạp. Giống như hầu hết các ý tưởng khoa học khác, càng đơn giản lại càng tốt, và do đó việc tạo ra các vòng tròn lặp không phải câu trả lời đúng cho lý do vì sao các hành tinh quay theo quỹ đạo như vậy.
Tác giả PtolemyPtolemy cũng là một cây bút viết nhiều về các chủ đề và chuyên ngành mà mình nghiên cứu. Đối với thiên văn học, ông mô tả hệ thống mình nghĩ ra trong Almagest (còn được gọi là Tuyển tập toán học), bởi ông tin rằng có thể dùng các thuật ngữ toán học để giải thích các chuyển động của thiên thể. Được hoàn thành vào khoảng năm 150 TCN, đây là bộ sách lớn đầu tiên của ông gồm 13 tập về thiên văn học, ghi lại thông tin về các khái niệm số học và hình học đằng sau các chuyển động của Mặt trăng cùng những hành tinh đã biết trong một phần tư thế kỷ trước. Ông cũng đưa vào trong pho sách này danh mục các vì sao, bao gồm 48 chòm sao (kiểu hình ngôi sao) mà mình quan sát được. Tất cả các chòm sao đó vẫn được giữ nguyên tên và sử dụng cho tới ngày nay.
Ptolemy còn là một nhà chiêm tinh học. Ông đã viết nên Tetrabiblos (Bốn cuốn sách) hay còn gọi là Apotelesmatika (Hiệu ứng) về tác động của thiên thể đối với cuộc sống của con người.
Một ví dụ khác về thành tựu học thuật của Ptolemy là ông thường xuyên quan sát bầu trời vào lúc điểm chí và điểm phân, điều này giúp ông tìm ra độ dài của các mùa. Từ thông tin này, ông tiếp tục thử và mô tả chuyển động của Mặt trời xung quanh hành tinh của chúng ta. Tất nhiên, ông đã sai lầm vì Mặt trời không quay quanh Trái đất. Tuy vậy, cách tiếp cận có hệ thống của ông để lập biểu đồ và đo lường các sự kiện cùng vật thể trên bầu trời là một trong những nỗ lực khoa học đầu tiên nhằm lý giải những điều xảy ra trên bầu trời.
Qua hàng thế kỷ, hệ Ptolemaic là quan niệm phổ biến về chuyển động của các thiên thể trong hệ Mặt trời và tầm quan trọng của Trái đất trong hệ thống đó. Năm 1543, học giả người Ba Lan Nicolaus Copernicus đề xuất quan điểm nhật tâm: đặt Mặt trời ở trung tâm của hệ Mặt trời. Những phép tính nhật tâm mà ông nghĩ ra cho chuyển động của các hành tinh đã được các định luật chuyển động của Johannes Kepler cải tiến thêm. Điều thú vị là, một số người nghi ngờ liệu Ptolemy có thực sự tin vào hệ thống của mình không, hay ông chỉ sử dụng nó làm phương pháp tính toán vị trí.
Ptolemy cũng có vai trò rất quan trọng trong lịch sử địa lý và bản đồ học. Ông nhận thức rõ Trái đất có hình cầu và là người vẽ bản đồ đầu tiên phóng chiếu hình cầu của hành tinh lên một mặt phẳng. Tác phẩm của ông, Địa lý (gồm tám cuốn sách) không được biết tới ở châu Âu cho tới khoảng năm 1300, khi các học giả của Đế quốc Đông La Mã bắt đầu tạo ra nhiều bản chép tay, một số trong đó minh họa bằng bản sao từ các bản đồ của Ptolemy. Người Ý Jacopo d’Angelo đã dịch tác phẩm sang tiếng Latin vào năm 1406. Nhiều nhà nhân văn thời Phục hưng đã khám phá lại vô số bản thảo bằng tiếng Latin và các ấn bản in ban đầu của Hướng dẫn địa lý của Ptolemy. Người ta đã sử dụng nghiên cứu của ông để vẽ bản đồ. Nó chứa thông tin chính xác tới đáng kinh ngạc vào thời đó, đưa ra tọa độ của các địa điểm chính theo vĩ độ và kinh độ. Nhưng nó có một số vấn đề, bao gồm quy mô và phạm vi của vùng châu Á bị ước tính quá lớn. Một số học giả cho rằng những tấm bản đồ mà Ptolemy tạo ra có thể là yếu tố quyết định trong việc Columbus chọn giương buồm về phía Tây đến Ấn Độ và cuối cùng lại khám phá ra các lục địa ở Tây bán cầu.