حرکت در علوم دقیق دوره اسلامی
ذخیره مقاله با فرمت پی دی اف
در این مقاله به بررسی
حرکت که اصطلاحی در
کلام،
فلسفه،
طبیعیات و علوم دقیق می‌باشد می‌پردازیم.
دانشمندان و فنّاوران
جهان اسلام از
قرن دوم، در ادامه میراث علمی صنعت‌گران و دانشمندانِ پیش از اسلام (بین‌النهرینی، ایرانی، یونانی و بیزانسی)، درگیر حل مسائل عینی مرتبط با مفهوم
حرکت بودند. بعدها، با توسعه علوم و
فلسفه و
کلام، درباره مفهوم حرکت تأملات دقیقی شد. معمولاً جنبه‌های فلسفیِ حرکت در مباحثِ کاربردیِ علوم دقیق نقشی نداشتند، اما مفهوم حرکت در علوم دقیق دوره اسلامی (شامل
نجوم، مکانیک، فیزیک و ریاضیات) اهمیت داشت، چرا که هر کدام از این علوم، با توجه به گستره وسیع خود، به نوعی، از مفهوم حرکت بهره می‌برند، از جمله در پژوهش و الگوسازی حرکت سیارات، بحث درباره فرضیه‌های مرتبط با حرکت وضعی زمین، طراحی و ساخت دستگاه‌های پیچیده مکانیکی، طراحی آزمایش‌های تجربی در فیزیک، طراحی نظریاتی درباره قوانین نورشناسی، و بحث درباره چگونگی تبیین کاربرد مفهوم حرکت در هندسه.
در نجوم کاربردی، مفهوم حرکت، در ساخت ابزارهای نجومی شناخته شده برای
مسلمانان (مانند ذات‌الحَلَق، اسطرلاب مسطح، اسطرلاب جامع) یا تکمیل شده توسط آنها بین قرن‌های دوم تا دوازدهم، و برخی مسائل نجومی که با استفاده از این ابزارها حل می‌شدند (مانند حرکت سیارات مرئی و مقارنه‌های آنها، زمان‌سنجی براساس حرکت ظاهری خورشید و ستارگان) به کار می‌رفت.
در نجوم نظری، قرن‌ها مسئله اساسی، تبیین حرکت
خورشید و
ماه و سیارات (شامل
عطارد،
زهره،
مریخ،
مشتری و
زحل) بود. الگوی سیاره‌ای بطلمیوس «که تنها حرکت‌های مستدیر را برای اجرام آسمانی مجاز می‌دانست
» در سه سده آغازین دوره اسلامی به کار گرفته می‌شد، تا این‌که منجمان مسلمان به تدریج انتقادهای جدّی از الگوهای بطلمیوس را آغاز کردند و بعدها برخی از آنان کوشیدند الگوهای جدیدی، متناسب با مفاهیم علمی و فلسفی آن دوره، عرضه کنند.
ابن‌هیثم نخستین مؤلفی بود که در اثرش، با عنوان الشکوک علی بطلمیوس، از آرای بطلمیوس درباره حرکت سیارات به سختی
انتقاد کرد.
وی نمودهای هندسی‌ای را که بطلمیوس در مجسطی مطرح کرده است، با واقعیت‌های
جهان در تضاد می‌دید. این انتقادها را اشخاصی چون ابوعبید جوزجانی و بعدها ابن‌رشد، جابربن افلح و بطروجی ادامه دادند.
اما اوج این دستاوردها در قرن هفتم از
نصیرالدین طوسی بود. وی با ابداعِ برخی الگوهای هندسی و معرفی سازوکاری هندسی به نام «جفت طوسی»، موفق شد مشکل حرکت طولی ماه و مشکلات مربوط به تغییرات عرض دایرةالبروجی سیارات را حل کند.
این سازوکار، اثباتی بر این ادعا بود که، برخلاف نظر ارسطو، می‌توان حرکت مستدیر را به حرکت خطی تحویل کرد. در آن دوره و در سده‌های بعدی،
دانشمندان جهان اسلام (مانند مؤیدالدین عُرْضی، قطب‌الدین شیرازی و ابن‌شاطر) الگوهای حرکت سیارات را بررسی کردند و با طرح الگوهای جدید، الگوهای بطلمیوسی را اصلاح نمودند.
دیگر مسئله مهم و جالب توجه، حرکت وضعی زمین بود که در میان منجمان مسلمان مباحثاتی ایجاد کرده بود. به نوشته
ابوریحان بیرونی،
برخی معاصرانش فرضیه‌ای درباره حرکت وضعی زمین مطرح کرده بودند و برای برخی دیگر امکان حرکت زمین در فضا مطرح بود.
در بین معاصران ابوریحان بیرونی، ابوسهل
عیسی
بن یحیی مسیحی کتابٌ فی سکون‌الارض او حرکتها را در این‌باره نگاشت.
با وجود این، اخترشناسان مسلمان حرکت اجرام آسمانی را همچنان در چهارچوب فرضیه زمینْ مرکزیِ بطلمیوس تبیین می‌کردند. همچنین نمی‌توان از نقش حرکت در وقوع پدیده‌های نجومی، مانند گرفتگی‌ها،
غفلت کرد، چنان‌که افزون بر رصد و جنبه‌های تجربی، کاربرد ریاضیات و به خصوص هندسه در پژوهش این پدیده‌ها نقش تعیین‌کننده داشت.
علم مکانیک در دوره اسلامی شامل چهار زمینه ساخت دستگاه‌های مهندسی نظامی، ساعت‌سازی، ساخت دستگاه‌های خودکار و دستگاه‌های آبی بود، که همه آنها به نوعی درگیر حل مسائل مرتبط با حرکت بودند. در دوره اسلامی، متخصصان این فن کوشیدند براساس میراث یونانیان و ایرانیان ابزارهایی با عملکرد بهتر بسازند، همچنین سازوکارهای مکانیکی ماهرانه‌ای ابداع کردند. در مهندسی نظامی، آنها عملکرد منجنیق‌ها را، با افزودن وزنه تعادل،
ارتقا دادند.
همچنین توانستند با استفاده از
نفت، پرتابه‌های آتش‌زا را به دوردست پرتاب کنند.
در ساعت‌سازی، آنها به کمک سازوکار دقیقی براساس جریان مایع (
آب یا
جیوه) یا با استفاده از وزنه تعادل، حرکت تناوبی ایجاد می‌کردند.
اما در زمینه ساخت دستگاه‌های خودکار و آبی، به منظور تنظیم حرکت اجزای دستگاه‌های مکانیکی یا انتقال اشیا، نوآوری‌های بیشتری صورت گرفت. مثلا جزری دستگاه‌های پیچیده‌ای را، با استفاده از چرخ‌دنده‌ها و میلْ بادامَک‌ها و میلْ پیستون‌ها و پیستون‌ها،
اختراع کرد تا در یک پمپِ مکشیِ به حرکت درآورنده پیستون‌های متعدد، حرکت دَوَرانی را به خطی تبدیل کند.
اما در آثار به جامانده در علم مکانیک، از نظریه‌پردازی درباره مفهوم حرکت اثری نیست.
در فیزیک مفهوم حرکت در دو زمینه نظری و تجربی مورد توجه بود. در زمینه نظری، سنّت دیرینه و درخور توجهی در
فلسفه وجود داشت که حاوی تفکرات عمیق و غنی‌ای بود که به سبب دسترسی مسلمانان به
فلسفه یونانی، به ویژه آرای
ارسطو و فیلیپون، شکل گرفت.
اما شاخه دیگر، فیزیک هندسی بود که براساس پژوهش در حوزه نورشناسی بسط یافت. نورشناسی دوره اسلامی با فعالیت‌های کِندی آغاز شد و افراد دیگری چون قُسطابن لوقا، ابن‌سهل، ابن‌هیثم و کمال‌الدین فارسی آن را ادامه دادند و بحث حرکت در زمینه‌های گوناگون نورشناسی مطرح گردید؛ به خصوص جابه‌جایی پرتوهای نورانی و پدیده‌هایی که به سبب برخورد نور با سطوح مواد مختلف پدید می‌آیند، مشتمل بر بازتاب نور از سطوح تخت و کروی یا بازتاب نور از سطوح درجه دوم مانند سهمی، هُذلولی و بیضی،
پدیده شکست نور هنگامی که پرتوهای نور از سطوح تخت یا کروی می‌گذرند، و نقش شکست نور در تشکیل رنگین‌کمان.
در میان جنبه‌های نظری نورشناسی دوره اسلامی، باید به فرضیه‌های ارزشمند ابن‌هیثم و کمال‌الدین فارسی اشاره کرد. یونانیان باستان مرئی شدن جسم را به سبب حرکت
نور از
چشم و برخورد آن با جسم می‌دانستند. ابن‌هیثم این فرضیه را رد کرد و، به درستی، آن را به سبب حرکت نور از جسم به سوی چشم دانست.
وی انتشار نور را با سرعت زیاد فرض می‌کرد و آن را امری لحظه‌ای نمی‌دانست.
ابن‌هیثم بازتاب نور را از جسم به سوی چشم، به حرکت برگشتی توپ پس از برخورد به دیوار تشبیه کرده است. این فرضیه را کمال‌الدین فارسی رد کرد، زیرا حرکت نور را مشابه حرکت صوت می‌دانست، نه مانند حرکت اجسام سخت.
افزون بر نوشته‌های متعدد درباره نورشناسی، در برخی منابع به حرکت رفت و برگشتی و دایره‌ای اجسام واقعی یا مجازی اشاره شده است، از جمله در «مقالةٌ فی‌الکرة المتحرکة علی‌السطح» از ابن‌هیثم
رسالةٌ فی حرکةالدحرجة و النسبة بین مستوی و منحنی نصیرالدین طوسی، که
قطب‌الدین شیرازی بر آن
تفسیر نگاشت
و رساله قول علی انّ فی الزمان‌المتناهی حرکة غیرمتناهیة از ابوسهل کوهی، که جنبه ریاضی قوی‌تری دارد و در آن، وی با استفاده از روش هندسی جالب‌توجهی، امکان حرکت یک نقطه را بر مسیر نیم‌دایره‌ای، طوری که تصویر آن بر یک خط مستقیم از بی‌نهایت تا مبدأ (در یک زمان معین) جابه‌جا شود، اثبات می‌کند
افزون بر این باید از سودای ساختِ سازوکارهایی با «حرکت دائم» نیز یادکرد. اگر چه برخی فلاسفه مسلمان، مانند
ابن‌سینا، به لحاظ فلسفی تحقق آن را ناممکن دانسته‌اند.
حرکت در
هندسه برای تبیین برخی تعاریف و قضایا به کار می‌رفت، چنان‌که در قلمرو اسلامی نخستین شارحان و مفسران اصول اقلیدس به این موضوع پی‌بردند که برخی شکل‌های هندسی را می‌توان با استفاده از حرکت برخی عناصر هندسی تعریف کرد. مثلاً دَوَرانِ یک خط مایل حولِ یک خط قائم متقاطع با آن به تشکیل مخروط، دوران یک نیم‌دایره حول قطرش به تشکیل کره، و دوران مستطیل حول یک ضلعش به تشکیل استوانه منجر می‌شود.
همچنین چگونگی امتداد نامحدود یک خط راست، به‌خصوص وقتی که باید با خط راست دیگری موازی بماند، از مسائل پرسش‌برانگیز بود.
کهن‌ترین رساله شناخته شده درباره این موضوع، از ثابت
بن قرّه است با عنوان مقالة فی اَنّ الخطین اذا اُخرجا علی‌اَقَلَّ مِن‌زاویتین قائمتین اِلْتقیا. در این رساله مباحثی درباره
ضرورت کاربرد ذهنی حرکت در هندسه، در مورد یک شکل هندسی برای ایجاد یک شکل جدید یا در مقایسه شکل‌های هندسی با هم، وجود داشته است.
ثابت
بن قرّه در رساله خود،
ضمن بیان این‌که هر چند حرکت (در هندسه) امری ذهنی و فرضی است و در واقع صورت نمی‌پذیرد، اما بر
ضرورت به کارگیری عناصر تکمیلی برای جلوگیری از تغییر شکل اجسام، هنگامی که باید در تصور حرکت کنند نیز تأکید کرده است. فرضاً در حالتی که خط راستی تا بی‌نهایت ادامه می‌یابد، باید آن را به صورت جسمی صُلب تصور کرد که (بدون اعوجاج) شکل خود را در طی حرکت حفظ می‌کند.
ابن‌هیثم در کتابِ شرحُ مُصادَرات اقلیدس در اثبات قضیه خطوط موازی اقلیدس، با معرفی روشی، تصور خطوط موازی نامتناهی را امکان‌پذیر ساخت. وی ابتدا به این نکته اشاره می‌کند که ویژگی دو خط راست موازی که تا بی‌نهایت به هم نمی‌رسند این است که نمی‌توان آنها را با اشیای متناهی نشان داد. سپس فرایندی را که به واسطه آن دو خط راست موازی شکل می‌گیرند، وصف می‌کند. او در هر مرحله پاره‌خطی را عمود بر انتهای پاره‌خط قبلی فرض می‌کند؛ بدین ترتیب، با افزودن هر پاره‌خط به پاره‌خط قبلی، حرکتی پیوسته صورت می‌گیرد که انتهای آن خط عمودی است که با پاره‌خط مقابل خود موازی خواهد بود.
این آمیختگیِ تنگاتنگ تصور (که امکان نمایش اشیای متناهی را می‌دهد) و حرکت (که امکان گسترش این نمایش به اشیای نامتناهی را می‌دهد)، در ابتدا باتوجه به واژگانی که ابن‌هیثم در توضیح این موضوع به کار برده است آشکار می‌شود، چرا که او در رساله فی حل شکوک کتاب اقلیدس،
نظر خود را درباره بحث توازی بر مبنای مفهوم حرکت قرار داده است. افزون بر این، ابن‌هیثم از واژگان «فیزیکی» در تبیین مسائل ریاضی بهره برده، چنان‌که در شرح مصادرات اقلیدس، واژگانی چون «متحرک»، «
زمان»، «مسافت طی شده» و «حرکت‌های متشابه» به کار رفته است.
این مشی ریاضی، در واقع نتیجه‌ای منطقی از زبان فیزیک کاربردی است، زیرا ابن‌هیثم متخصص نورشناسی هندسی بوده و در این حوزه آثار متعددی نگاشته که مهم‌ترین آنها المناظر است.
عمر خیام در رسالة فی شرح ما اشکل من مُصادَرات کتاب اقلیدس،
مفهوم حرکت را با هندسه نامرتبط دانسته و نظر ابداعی ابن‌هیثم را در تلفیق مفهوم حرکت و هندسه رد کرده است. پس از وی،
نصیرالدین طوسی نیز، ضمن
انتقاد به این ابداع جسورانه ابن‌هیثم، سبب اشتباه وی را خَلطِ نادرستِ دو موضوع و مهارت نداشتنش در «علمی که مقدمات هندسه را تصحیح کند»، دانسته است. واکنش این دو ریاضی‌دان بزرگ به آرای ابن‌هیثم، فراتر از توصیف ارسطو در تبیین موضوعات ریاضی نیست. به عقیده ارسطو،
ریاضی به امور تغییرناپذیر و تفکیک‌ناپذیر می‌پردازد. مفهوم حرکت در هندسه کاربردی نیز وجود داشت، به‌ویژه هنگامی که با تقطیع یک شکل هندسی به اشکال کوچک‌تر، شکل جدیدی با این قطعات می‌ساختند. این موضوعی بود که ثابت
بن قرّه در رسالة فی‌الحجةالمنسوبة الی سقراط فی المربع و قطره، در تبیین قضیه فیثاغورس، دو مربع را به مثلث‌هایی تقطیع می‌کند و با جابه‌جا کردن این مثلث‌ها، مربع بزرگ‌تری می‌سازد.
ابوالوفا بوزجانی نیز در کتاب فی مایحتاج الیه الصانع من اعمال الهندسة
به ترسیمات هندسی پرداخته است. وی در موارد متعددی، با تقطیع اشکال هندسی و
حرکت انتقالی یا دورانی آنها (دکوپاژ) برای به وجود آوردن شکل‌های جدید استفاده کرده است. بوزجانی در این
اثر به جنبه‌های فلسفی حرکت در هندسه اشاره نکرده بلکه بیشتر، با طرح مفاهیم ضروری و دقیق، در مقابل
عقیده سودمندیِ روش صنعت‌گران ایستاده است.
(۱) ابن‌ابی‌اصیبعه، عیون الأنباء فی طبقات الأطباء، چاپ نزار رضا، بیروت (۱۹۶۵).
(۲) ابن‌اَرَنبُغا زَرَدْکاش، الانیق فی المناجنیق، چاپ احسان هندی، حلب ۱۴۰۵/۱۹۸۵.
(۳) ابن‌ساعاتی، علم الساعات والعمل بها، چاپ محمد احمد دهمان، دمشق (۱۴۰۱/ ۱۹۸۱).
(۴) ابن‌هیثم، الشکوک علی بطلمیوس، چاپ عبدالحمید صبره و نبیل شهابی، قاهره ۱۹۷۱.
(۵) ابن‌هیثم، کتاب المناظر، المقالات ۱ـ۳: فی الابصار علی الاستقامة، چاپ عبدالحمید صبره، کویت ۱۴۰۴/۱۹۸۳.
(۶) ابن‌هیثم، مستخرج من شرح مصادرات اقلیدس فی‌الاصول، در نظریة المتوازیات فی الهندسة الاسلامیة، نصوص جمعها و حققها خلیل جاویش، تونس: المؤسسة الوطنیة للترجمة و التحقیق و الدراسات (بیت‌الحکمه)، ۱۹۸۸.
(۷) ابن‌هیثم، مستخرج من کتاب فی حل شکوک کتاب اقلیدس فی الاصول و شرح معانیه، در نظریة المتوازیات فی الهندسة الاسلامیة، نصوص جمعها و حققها خلیل جاویش، تونس: المؤسسة الوطنیة للترجمة و التحقیق و الدراسات (بیت‌الحکمه)، ۱۹۸۸.
(۸) ابوریحان بیرونی، استیعاب الوجوه الممکنة فی صنعة الاصطرلاب، چاپ محمداکبر جوادی‌حسینی، مشهد ۱۳۸۰ش.
(۹) ابوریحان بیرونی، کتاب القانون المسعودی، حیدرآباد، دکن ۱۳۷۳ـ۱۳۷۵/ ۱۹۵۴ـ ۱۹۵۶.
(۱۰) محمدبن محمد بوزجانی، کتاب فی مایحتاج الیه الصانع من اعمال الهندسة، چاپ احمد سلیم سعیدان، عمان ۱۹۷۱.
(۱۱) ثابت
بن قُرّه، مقالة فی اَنّ الخطین اذا اُخرجا علی اقل من زاویتین قائمتین التقیا، در نظریة المتوازیات فی الهندسة الاسلامیة، چاپ احمد سلیم سعیدان، عمان ۱۹۷۱.
(۱۲) اسماعیل
بن رزّاز جزری، الجامع بین العلم و العمل النافع فی صناعة الحیل، چاپ احمد یوسف حسن، حلب ۱۹۷۹.
(۱۳) عمربن ابراهیم خیام، رسالة فی شرح مااشکل من مصادرات کتاب اقلیدس، چاپ تقی ارانی، تهران ۱۳۱۴ش.
(۱۴) محمدبن حسن کمال‌الدین فارسی، کتاب تنقیح المناظر لذوی الابصار و البصائر، حیدرآباد، دکن ۱۳۴۷ـ۱۳۴۸.
(۱۵) محمدبن محمد نصیرالدین طوسی، الرسالة الشافیة عن الشک فی الخطوط المتوازیة، در نظریة المتوازیات فی الهندسة الاسلامیة، حیدرآباد، دکن ۱۳۴۷ـ۱۳۴۸.
(۱۶) Aristotele، The complete works of Aristotle، ed Jonathan Barnes، Princeton، NJ ۱۹۹۵.
(۱۷) Euclid، The thirteen books of Euclid's Elements، translated from the text of Heiberg with introduction and commentary by Thomas L Heath، ۲nd ed، revised with additions، New York ۱۹۵۶.
(۱۸) Muhammad b Muhammad Nasir al-Din al-Tusi، Nasir al-Din al-Tusi's memoir on astronomy = Al- Tadhkira fiilm al-hay'a، ed and tr FJ Ragep، New York ۱۹۹۳.
(۱۹) Mustafa Nazif، "Kamal al-Din al-Farisi wa ba du buhuthihi fiilm ad-daw"، Revue de l'Association egyptienne d'histoire des sciences، no۲ (nd).
(۲۰) Claudius Ptolemy، Ptolemy's Almagest، translated and annotated by GJ Toomer، London ۱۹۸۴.
(۲۱) Boris Abramovich Rozenfeld and Ekmeleddin Ihsanoglu، Mathematicians، astronomers، and other scholars of Islamic civilization and their works (۷th-۱۹th c)، Istanbul ۲۰۰۳.
(۲۲) George Saliba، A history of Arabic astronomy: planetary theories during the golden age of Islam، New York ۱۹۹۴.
(۲۳) Aydin Sayili، "A short article of Abu Sahl Waijan ibn Rustam al-Quhi on the possibility of infinite motion in finite time"، Actes du VIIIe Congres international d'histoire des sciences، vol ۱، Firenze، Ital ۱۹۵۶.
(۲۴) idem، Aydin Sayili، "Thabit ibn Qurra's generalization of the Pythagorean theorem"، Isis، vol ۱، no ۱ (Mar ۱۹۶۰).
دانشنامه جهان اسلام، بنیاد دائرة المعارف اسلامی، برگرفته از مقاله «حرکت در علوم دقیق دوره اسلامی»، شماره۶۰۳۰.
