Достижение арабских ученых

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. 

 Омар Хайям  вместе со своим учеником аль-Хазини  занимался теорией взвешивания.  Он, например, ставил задачу «узнать  количество серебра и золота  в состоящем из них теле». Исходными данными служили вес в воздухе и в воде двух произвольных слитков серебра и золота и вес рассматриваемого тела. Здесь Хайям распространяет закон Архимеда на предметы, находящиеся в воздухе.  

 Поставленную  задачу Хайям решил двумя способами. В сочинении аль-Хазини «Книга о весах мудрости», написанной в 1124 г., описаны специально сконструированные для этих целей весы. Их основными частями являлись градуированное коромысло и пять чашек, которые можно было передвигать по коромыслу и подвешивать одну под другой. Автор «Книги» так описывал весы:  

 – отличают  изменение веса на один мискаль  (4,464 г), хотя полная нагрузка составляет 1000 мискалей; – отличают чистый  металл от подделки; – дают  сведения о компонентах металлических  тел без отделения одного от другого; – позволяют определить вещество взвешиваемого предмета по его виду, отличаясь от других весов, которые не отличают золото от камня. 

 Таким образом,  «весы мудрости» позволяли решать  ряд практических задач: определять  чистоту металла, распознавать сплавы, устанавливать истинную ценность денежной монеты, отличать подлинные камни от подделок. 
 

Ученые Древнего Востока достигли значительных успехов  в таком разделе физики, как  оптика. Крупный шаг в области  развития оптики после Птолемея был сделан Абу Али ибн аль-Хайсамом из города Басры (965–1039). В Европе этот ученый стал известен под именем Альгазена. Его труд «Сокровище оптики» дошел до нас в латинском переводе, изданном в Базеле в 1572 г. 

 Трактат разделен  на семь книг, из них первые три посвящены глазу и зрению. Альгазен впервые в истории оптики дает анатомическое описание глаза. Для него, бесспорно, что зрение вызывается внешними лучами, приходящими в глаз от предметов, причем изображение формируется внутри хрусталика, прежде чем достигает зрительного нерва. 

 Последняя  книга трактата – об отражении  и преломлении в прозрачных  средах. Альгазен развивал теорию  Лукреция о том, что свет  – это поток частиц, и отражение  рассматривал как механическое  явление: «Свет отражается в  те части, откуда прибыл, вдоль по прямой так же наклонной, как и первоначальная». 

 Изучая преломление  света, Альгазен повторил опыты  Птолемея, достигнув большей точности, но до понятия показателя преломления  не дошел. Правда, ему принадлежит  заслуга открытия того факта, что лучи падающий, преломленный и перпендикуляр к границе раздела лежат в одной плоскости. 

 Изучал Альгазен  и зеркала. Он различал семь  видов зеркал: плоские, выпуклые, вогнутые, цилиндрические, конические, выпуклые и вогнутые сферические.  Изучая отражение света от вогнутых зеркал, ученый установил, что фокусировка тем лучше, чем больше диаметр зеркала. В Европе это значительно позднее обнаружил Роджер Бэкон. 

 Улугбек (1394–1449) – внук завоевателя Тимура. За  тридцать пять лет своих походов  Тимур создал огромную империю, ядром которой была страна между Амударьей и Сырдарьей со столицей в Самарканде. Благодаря огромным богатствам, награбленным Тимуром, Самарканд украшался и процветал. Строились дворцы, мечети, медресе, разбивались роскошные сады. Самарканд был центром ремесел, торговли и научной мысли. 22 марта 1394 г. у третьего сына Тимура, Шахруха, родился сын Мухаммед Тарагай. Именно этого мальчика стали называть впоследствии великим беком – Улугбеком. С юности он проявлял большую склонность к наукам, особенно к математике и астрономии. Читая рукописи и общаясь с видными учеными, он приобрел обширные познания. Свою власть, а с пятнадцати лет юноша становится правителем Самарканда, Улугбек направляет на развитие наук и образования, строит медресе, читает в них лекции. 

 В 1428–1429 гг. в двух километрах от Самарканда  по проекту Улугбека была построена  астрономическая обсерватория, ставшая  самой знаменитой на Востоке.  Ее трехъярусное цилиндрическое  здание диаметром более 48 м  и высотой не менее 30 м было сооружено на холме и возвышалось над местностью на высоту современного 12–13-этажного здания. Главным ее инструментом был громадный стенной квадрант радиусом 40,2 м. Мраморная дуга квадранта имела ширину 2 м. Верхним концом она упиралась в крышу обсерватории, а нижним уходила на 10 м под землю, в вырубленную в скале траншею. Свет от небесного светила проникал в помещение сквозь отверстие в верхней части. Изображение получалось на экране, который мог перемещаться в желобе, проходившем по центральной части дуги квадранта. Общая длина дуги составляла 60 м, градус соответствовал 70,2 см. 

Основные результаты наблюдений оставались непревзойденными несколько веков. Главный труд Улугбека – «Новые астрономические таблицы» с каталогом 1018 звезд. Там также  были рассмотрены системы летосчисления разных народов, представлены таблицы переходов между ними, определены координаты 638 городов Европы и Азии, включая Русь, наклон эклиптики к экватору, моменты затмений Луны и Солнца, рассчитана продолжительность звездного года: 365 сут. 6 ч 10 мин 8 с, истинная продолжительность звездного года – 365 сут. 6 ч 9 мин 15 с, т.е. ошибка не превышала 1 мин! Интерес к трудам Улугбека был настолько велик, что его звездные таблицы издавались в Лондоне трижды в течение пятнадцати лет (в 1650, 1652, 1665 гг.). В середине XIX в. таблицы вновь были изданы Лондонским королевским астрономическим обществом.  

 Научные труды  Улугбека восстановили против  него шейхов, которые нашли опору  в старшем сыне Улугбека, Абдуллатифе.  Между сыном и отцом возникла вражда. Абдуллатиф восстал против отца, опираясь на часть войска, и выиграл решающее сражение. Тайный суд шейхов выдал разрешительную «фетву на убийство», и 27 октября 1449 г. Улугбек был убит. Сейчас тело великого ученого покоится в мавзолее Гур-Эмир в Самарканде. 

 Принято считать,  что на Востоке большое значение  имела астрология. Оказывается, древние  ученые Востока относились к  астрологии скептически. Например, аль-Бируни в своем сочинении  «Хронология древних народов»  писал: «Арабы приписывают все изменения влиянию восхода или захода звезд вследствие своего невежества». Какие-либо изменения уже потому не могут зависеть от сочетания звезд, что звезды «постоянно восходят и заходят в одном и том же порядке».  
 

 Заключение 
 

 Таким образом,  эпоху Средневековья были сделаны первые шаги вперед от того рубежа, на котором остановились античные мыслители, но наука еще не могла подняться до раскрытия объективных законов природы; естествознание - в его нынешнем понимании - еще не сформировалось. Оно находилось в стадии своеобразной «преднауки», «протонауки». Вместе с тем следует признать, что решающий переход из Средневековья в Новое время европейцы совершили, когда изобрели книгопечатный станок с подвижным металлическим шрифтом. В 1454 году немецкий книгопечатник Иоганн Гутенберг (1394-1468) напечатал первые 300 экземпляров Библии. Изобретение машинного книгопечатания положило начало информационной революции - настолько же важного события, как появление алфавита в Элладе в VIII веке до н.э. или электронных вычислительных машин в середине XX веке. В 1482 году в Венеции была впервые напечатано сочинение Евклида «Начала». Для естествознания это стало знаком того, что закончилось Средневековье и началось Возрождение и переход к Новому времени. 
 

 Литература 
 

Дорфман Я.Г. Всемирная  история физики с древнейших времен до конца XVIII века.– М.: Наука, 1974.  

Кедров Б.М., Розенфельд Б.А. Абу Райхан Бируни. – М.: Наука, 1973.  

Кудрявцев П.С. Курс истории физики. – М.: Просвещение, 1982.  

Леонов Н.И. Улугбек  – великий астроном XV века. – М.: Издательство технико-теоретической литературы, 1950.  

Спасский Б.И. История физики. – М.: Высшая школа, 1977.