Ученые Востока

Эпоха Средневековья в Европе сопровождалась закатом классической греко-римской  культуры и значительным усилением  влияния церкви на общество, особенно на культурную, научную жизнь. Следствием этого явилось возникновение  и усиление противоречий между наукой и схоластическим догматическим богословием.

 

Со второй половины VIII века естествознание стало  развиваться в основном на Востоке, а не в Европе. Для Средневекового Востока — восточной окраины  Римской империи - характерно отсутствие религиозного давления на науку, здесь в X веке возникают первые университеты, сначала - в Багдаде, потом в Каире. Отметим, что в Европе первые университеты появились гораздо позже - лишь в ХП-ХШ веках. Благодаря усилиям арабских ученых возникает алгебра, разрабатывается учение об очень точном взвешивании - теория весов, появляются прецизионные измерения, что позволяет точно измерять плотность, объем. Арабский язык стал языком науки, чему способствовало учение о двойственности истины - религиозная и научно-философская, что позволяло арабской цивилизации обходиться без инквизиции. До ХП-ХШ веков европейское естествознание переживало длительный период упадка, тогда как на Востоке, напротив, наблюдалось интенсивное развитие науки. Благодаря интенсивной переводческой деятельности арабских ученых в IX веке были изданы все основные сочинения великих мыслителей античности, в частности, на арабский язык были переведены «Начала» Евклида и трактаты Аристотеля. Так европейские - древнегреческие - естественнонаучные достижения получили известность в арабском мире, способствуя развитию в странах Востока астрономии, математики, механики.

 

Средневековым арабским ученым принадлежат и наибольшие успехи в становлении химии. Арабские химики достигли в своих исследованиях  существенного прогресса, благодаря их работам алхимия постепенно превращалась в химию. Эти достижения способствовали возникновению во времена позднего Средневековья европейской химии.

 

В XI веке европейская  цивилизация пришла в соприкосновение  с культурными богатствами арабской цивилизации - научные трактаты, переведенные с арабского языка на европейские языки стали мощными стимулами восприятия, усвоения знаний Востока представителями европейских народов.

 

Большую роль в подъеме средневекового европейского естествознания сыграли университеты (Парижский, Болонский, Оксфордский, Пражский, Кембриджский и др.), которые стали образовываться, начиная с XII века. Первоначально университеты предназначались для подготовки духовенства, но уже тогда в них преподавались математические и естественнонаучные дисциплины. Вместе с тем, процесс познания в эпоху Средневековья ограничивался в основном изучением отдельных явлений и легко укладывался в умозрительные натурфилософские схемы мироздания, выдвинутые еще в период античности (главным образом в учении Аристотеля).

 

 

Достижения  арабских ученых

 

IX–XII вв. –  расцвет науки в арабоязычных  странах. Багдад, ставший столицей  халифата, превратился в крупный  научный центр. Здесь трудилась  большая группа ученых, переводчиков  и переписчиков, переводя и комментируя произведения Платона, Аристотеля, Евклида, Архимеда, Птолемея. Работа не сводилась к простому копированию чужих исследований. Арабские ученые продолжали эти исследования и выполняли новые, строили обсерватории, конструировали приборы, вели самостоятельные наблюдения. Материал для математических задач давала широко развитая торговля восточных купцов. Дальние путешествия способствовали развитию астрономии и географии, развитию ремесел, развитию экспериментальной науки.

 

С 786 по 809 гг. халифатом правил Гарун аль-Рашид, известный нам по сказкам «Тысячи и одной ночи». Этот халиф покровительствовал развитию естественных наук и математики. При нем в Багдаде была открыта большая библиотека. Каждый знатный человек желал иметь в своей свите как можно больше выдающихся поэтов, ученых, знатоков Корана. Чем более известные люди его окружали, тем выше были его престиж и слава. В больших городах при мечетях строились высшие мусульманские школы – медресе.

 

Сын Гаруна аль-Рашида, халиф аль-Мамун, объединил  ученых в своего рода академию, названную Домом мудрости. При Доме мудрости имелась хорошо оборудованная обсерватория. Интересно, что в мирный договор с византийским императором по требованию аль-Мамуна был внесен пункт о передаче ему многочисленных греческих рукописей. Среди них в руки арабов попало, и было переведено на арабский язык «Великое математическое построение» Птолемея. Именно в арабских переводах пришли на кафедры средневековой Европы «Механика» Герона, «Пневматика» Филона, труды Аристотеля, Птолемея, Архимеда.

 

Одним из ученых, работавших в Доме мудрости в Багдаде был Мухаммед аль-Хорезми (787–ок. 850 гг.). Заслуги аль-Хорезми  в математике и астрономии столь  велики, что даже имя его, которое  в средневековой Европе записывали как Algoritmus, стало математическим термином. В сочинении аль-Хорезми впервые в литературе на арабском языке была дана таблица синусов и введен тангенс, зиджи (таблицы) аль-Хорезми по астрономии использовали впоследствии астрономы, как Востока, так и Европы. Наибольшую славу ученому принесли его математические труды. Арифметический трактат аль-Хорезми познакомил Европу с индийской позиционной системой чисел, нулем, арабскими цифрами, арифметическими действиями с целыми числами и дробями.

 

В алгебраическом трактате аль-Хорезми  «Краткая книга восполнения и противостояния» введены два особых действия. Первое – восполнение (аль-джебр) – состоит в перенесении отрицательного числа из одной части уравнения в другую. От арабского аль-джебр и произошло современное слово алгебра. Некий математик так выразил правило аль-джебр:

 

При решении уравнения, Если в части  одной, Безразлично какой, Встретится член отрицательный, Мы к обеим частям Равный член придадим, Только с знаком другим, И найдем результат положительный.

 

Второе действие – валь-мукабала (противопоставление) – сокращение равных членов в обеих частях уравнения.

 

Трактаты аль-Хорезми были в  числе первых сочинений по математике, которые оказались переведенными  в Европе с арабского на латынь. До XVI в. алгебру в Европе называли искусством алгебры и мукабалы. Унаследованное от восточных математиков учение о линейных и квадратных уравнениях стало основой развития алгебры в Европе.

 

Занимался аль-Хорезми и механикой. Этой науке посвящена одна из глав его «Книги наук». В этой книге  даны описания машин и руководство по их применению, есть раздел, посвященный военным машинам и пневматическим устройствам.

 

Великими  учеными средневекового Востока  были Абу Али ибн Сина (ок. 980–1037), которого в Европе звали Авиценной, и аль-Бируни (973–ок. 1050). До нас дошла переписка этих ученых в связи с комментированием сочинений Аристотеля (трактаты «О небе», «Физика»). Переписка состоит из вопросов аль-Бируни и ответов Ибн-Сины. Например, Авиценна считал, как и Аристотель, что тяжелые элементы стремятся к центру Земли, легкие – удаляются от него. Аль-Бируни полагал, что все без исключения тела стремятся к центру Земли. Интересно, что на момент переписки аль-Бируни было 25 лет, Ибн Сине – 18.

 

Великий энциклопедист  Авиценна был философом, врачом, поэтом, астрономом. Его знаменитый трактат по медицине «Канон врачебной науки», переведенный на латынь, а затем на европейские языки, был в течение ряда веков настольной книгой врачей Запада и Востока. Эта медицинская энциклопедия содержит сведения по анатомии и физиологии человека, терапии, фармакологии, открытия Ибн-Сины в области внутренних и кожных заболеваний. По авторитету его «Канон» можно сравнить лишь с трудом Аристотеля по философии.

 

Была написана Авиценной и «Книга знаний» –  средневековая энциклопедия. В ней  есть главы, посвященные механике. Ибн-Сина рассматривает простые механизмы: рычаг, блок – ворот, клин, винт и их комбинации, которые частью отсутствуют у Герона.

 

Ибн-Сина, сыгравший  огромную роль в развитии философии  и естественных наук, неоднократно в течение своей жизни заключался в тюрьму и изгонялся, а труды его, признававшиеся еретическими, сжигались, что подчеркивает его новаторство в науке и расхождение с догмами ислама.

 

Абу Райхан аль-Бируни родился в 973 г. в городе Кяте – главном городе Хорезма (теперь это город Бируни в Узбекистане). В возрасте двадцати одного года он начал заниматься астрономией, проводить астрономические измерения. После государственного переворота Бируни покидает Хорезм и десять лет живет на чужбине, но и здесь занимается наукой. По возвращении становится одним из государственных деятелей Хорезма. В 1017 г. властитель Хорасана и Афганистана Махмуд завоевал Хорезм, и Бируни вместе с другими пленными был отправлен в Газни, где прожил тринадцать лет. Все эти годы аль-Бируни вел научную работу, став ученым-энциклопедистом, охватывавшим весь спектр современных ему наук. За двенадцать лет до смерти аль-Бируни подсчитал, что написал сто тринадцать научных трудов, многие из которых имели по семьсот и более страниц. Ему принадлежат «Книга о лечебных веществах», «Минералогия», книга по географии и астрономии «Индия», большой труд по астрономии и геометрии «Канон Масуда».

 

«Канон» этот состоит из одиннадцати книг и  охватывает общую картину мира, хронологию, тригонометрию, астрономию, географию, движение Солнца и Луны, затмения, звезды, движение планет. Начинается сочинение описанием картины мира, согласно системе Птолемея, далее рассматриваются календари различных народов, приводятся результаты измерений диаметра и окружности Земли, координаты шестисот населенных пунктов, положения планет.

 

Правитель страны, султан Масуд, за этот труд прислал  ученому вьюк серебра. Но аль-Бируни не принял дара: «Этот груз удержит  меня от научной работы. Мудрые люди знают, что серебро уходит, а наука  остается. Я же исхожу из веления разума и никогда не продам вечное, непреходящее научное знание за кратковременный мишурный блеск».

 

Мудрецу аль-Бируни принадлежат слова: «...наслаждения  телесные тому, кто испытывает их, оставляют  после себя страдания и приводят к болезням. И это в противоположность наслаждению, которое испытывает душа, когда она что-нибудь познает, ибо такое наслаждение, начавшись, все время возрастает, не останавливаясь у какого-либо предела».

 

Достижения  аль-Бируни огромны, отметим важнейшие:

 

– изготовил один из первых научных глобусов, на котором были отмечены населенные пункты, так что можно было определять их координаты; – сконструировал несколько приборов для определения географической широты, которые описал в «Геодезии»: широта Бухары, по его данным, 39° 20', по современным – 39° 48'; широта Чарджоу соответственно 39° 12' и 39° 08'; – тригонометрическим способом определил радиус Земли, получив примерно 6403 км (по современным данным – 6371 км); – определил угол наклона эклиптики к экватору, установив его вековые изменения. Расхождения между его данными (1020 г.) и современными составляют 45''; – оценил расстояние до Луны как 664 земных радиуса; – составил каталог 1029 звезд, положения которых вычислил заново из более ранних арабских зиджей; – считал Солнце и звезды огненными шарами, Луну и планеты – темными телами, отражающими свет; утверждал, что звезды в сотни раз больше Земли и подобны Солнцу; – заметил существование двойных звезд; – создал шаровую астролябию, что позволило следить за восходом и заходом звезд, за их движением на разных широтах и решать большое число задач.

 

Аль-Бируни научился определять неприступные расстояния, и его способом пользуются до сих пор. Рассмотрим этот способ.

 

Чтобы определить ширину оврага ВС, аль-Бируни предлагает построить два прямоугольных  треугольника АВС и ACD с общей  стороной АС. Наблюдатель в точке  А при помощи астролябии измеряет угол ВАС и строит такой же – САМ. Точку на отрезке АМ закрепляет вехой. После этого, продолжив направление прямой ВС в сторону вехи М, отыскивает точку D, которая лежит на пересечении ВС и АМ. Теперь измеряет DC, это расстояние равно искомому расстоянию ВС.

 

 

 

 

Измерить радиус Земли аль-Бируни удалось во время поездки в  Индию. Угол «понижения горизонта» а  он определил с помощью астролябии, а высоту горы, с которой производил измерения, – с помощью сконструированного им высотомера. Пусть h = AD – высота горы, AB и AM – касательные к поверхности Земли, OD – радиус Земли, CMB – видимый горизонт.

 

 

 

Из рисунка видно, что R=(R+h)cosa, т.е.

 

 

 

Заслугой аль-Бируни является определение  удельных весов (плотностей) драгоценных  камней и металлов. Для измерения объема им был сконструирован отливной сосуд. Измерения отличались высокой точностью (сравните данные аль-Бируни и современные в г/см3):

 

 

 

 

– золото: 19,05 и 19,32; – серебро: 10,43 и 10,50; – медь: 8,70 и 8,94; – железо: 7,87 и 7,85; – олово: 7,32 и 7,31.

 

Бируни выяснил, что удельные веса холодной и горячей, пресной и  соленой воды различны, и измерил  их. В Европе аналогичные измерения  были проведены в эпоху Возрождения, после того как Галилей соорудил гидростатические весы.

 

Определением удельных весов, техникой и теорией взвешивания занимались мудрецы Востока Омар Хайям и его ученик ал-Хазини. Выдающийся поэт и ученый арабского мира Омар Хайям (ок. 1048–ок. 1123) родился в городе Нишапуре на востоке Ирана. В течение жизни Омар Хайям жил и работал в Самарканде, Бухаре, Исфахане. Хайям развил теорию кубических уравнений, написал математический трактат «Комментарий к трудным постулатам книги Евклида», труд «Трактат о доказательствах задач алгебры и валь-мукабалы».

 

Когда ученый был молодым, Среднюю Азию и Иран завоевали турки-сельджуки. В 1074 г. Омар Хайям был приглашен в столицу сельджуков Исфахан для работы в обсерватории, где ему покровительствовал султан Малик-шах. Хайям стал главой обсерватории, работал над реформой календаря, составил «Астрономические таблицы Малик-шаха». Придуманный им солнечный календарь Лаплас спустя семьсот лет назвал самым точным. В основу календаря был положен 33-летний цикл смены високосных лет (в течение 33 лет восемь високосных). Год начинался с весеннего равноденствия. Весенние и летние месяцы длились тридцать один день, все остальные – тридцать. В простые годы последний месяц имел двадцать девять дней. Ошибка в сутки в таком календаре накапливалась за пять тысяч лет. Почти тысячу лет пользовались этим календарем в Иране и отменили его лишь в 1976 г.

 

В 1092 г. султан Малик-шах умер, обсерваторию закрыли, Хайяма обвинили в безбожии, он вынужден был совершить паломничество  в Мекку. Скончался Омар Хайям  в бедности в родном Нишапуре.

 

Свои научные труды Омар Хайям  писал по-арабски, а на языке фарси он писал четверостишия – рубаи, известные сейчас всему миру.