Астрономия исламского Средневековья

План Введение 1 Краткая хронология арабской астрономии
2 Астрономия и общество в странах ислама 2.1 Религиозная мотивация астрономических исследований 2.2 Отношение ислама к поиску законов природы 2.3 Астрономическое образование
3 Наблюдательная астрономия 3.1 Обсерватории 3.2 Астрономические инструменты 3.3 Основные достижения
4 Теоретическая астрономия и космология 4.1 Математический аппарат астрономии 4.2 Астрономические таблицы (зиджи) 4.3 Натуральная философия 4.4 Порядок следования и расстояния до светил 4.5 «Андалусийский бунт» 4.6 «Марагинская революция» 4.7 Выход за пределы геоцентризма
5 Астрономия и астрология
6 Влияние арабской астрономии на европейскую науку Средневековья и эпохи Возрождения
7 Закат астрономии в странах ислама
8 Значение астрономии в странах ислама для дальнейшего развития науки
Список литературы

Введение

Астрономия исламского Средневековья — астрономические познания и взгляды, распространённые в Средние века в Арабском халифате и в государствах, возникших на его обломках, то есть на территории Среднего и Ближнего Востока, значительной части Пиренейского полуоствова (Андалусии), северной Африки. Период наивысшего развития приходится на VIII—XV века; в течение почти всего этого периода (за исключением XV века, когда в Европе началась Эпоха Возрождения) развитие астрономии как точной науки было практически ограничено исламским ареалом. Сочинения исламских астрономов были, как правило, написаны на арабском языке, который может считаться международным языком средневековой науки[1]; по этой причине астрономия исламского Средневековья называется ещё арабской астрономией, хотя в её развитие внесли вклад не только арабы, но представители практически всех народов, проживавших на этой территории. Главным источником арабской астрономии была астрономия Древней Греции, а на ранних стадиях развития — также Индии и зороастрийского Ирана.

Созвездие Близнецов: иллюстрация из «Книги созвездий неподвижных звёзд» багдадского астронома ас-Суфи (X век).

1. Краткая хронология арабской астрономии

VII век.
Начало знакомства с астрономическими достижениями греков и индийцев. По повелению халифа Омара в Арабском халифате разработан религиозно-мотивированный лунный календарь.

VIII — первая половина IX века.
Интенсивный перевод индийской и греческой научной литературы на арабский. Основным покровителем учёных становится халиф ал-Мамун, основавший Дом мудрости — переводческий и исследовательский центр Востока (832 г., Багдад) и две астрономические обсерватории, в Дамаске и Багдаде. На этот период приходится деятельность таких выдающихся астрономов и математиков, как Сабит ибн Корра, ал-Хорезми, ал-Фаргани, Якуба ибн Тарика и братьев Бану Муса. Открытие изменения наклона эклиптики к экватору и мнимое открытие трепидации. Полное овладение математическим аппаратом греческой астрономии, включая теорию Птолемея.

Вторая половина IX века — конец XI века.
Период расцвета арабской наблюдательной астрономии. Деятельность выдающихся астрономов Мухаммеда ал-Баттани, Абд ар-Рахмана ас-Суфи, Абу Джафара ал-Хазина, Абу-л-Вафы Мухаммада ал-Бузджани, Абу-л-Хасана Ибн Юниса, Абу Али ибн Сины (Авиценны), Абу-р-Райхана ал-Бируни, Ибрахима аз-Заркали, Омара Хайяма. Открытие движение апогея солнечной орбиты относительно звёзд и точек равноденствий. Начало теоретического осмысления движения небесных светил (XI век: ибн ал-Хайсам, ал-Бируни, ал-Хазин, аз-Заркали). Первые сомнения в неподвижности Земли. Начало нападок на астрономию и науку вообще со стороны ортодоксальных богословов и законоведов, особенно Мухаммеда ал-Газали.

XII век — первая половина XIII века.
Поиск новых теоретических оснований астрономии: попытка отвергнуть теорию эпициклов ввиду её несоответствия физике того времени (так называемый «андалусийский бунт», в котором принимали участие философы Ибн Баджа, Ибн Туфайль, ал-Битруджи, Аверроэс, Маймонид, жившие и работавшие в Андалусии). В наблюдательной астрономии, однако, имел место относительный застой.

Вторая половина XIII века — XVI век.
Время рассвета астрономических обсерваторий в странах ислама (Марага, Тебриз, Самарканд, Стамбул). Астрономическое образование в медресе. «Марагинская революция»: теории движения планет, отрицающие эквант и другие элементы теории Птолемея как фундамент математической астрономии (Насир ад-Дин ат-Туси, Кутб ад-Дин аш-Ширази, Муаййад ад-Дин ал-Урди, Мухаммад ибн аш-Шатир, Джамшид Гияс ад-Дин ал-Каши, Ала ад-Дин Али ибн Мухаммад ал-Кушчи, Мухаммад ал-Хафри). Широкое обсуждение натурфилософского фундамента астрономии и возможности вращения Земли вокруг оси.

Конец XVI века.
Начало длительного застоя в астрономии ислама.

2. Астрономия и общество в странах ислама

2.1. Религиозная мотивация астрономических исследований

Необходимость в астрономии в странах ислама первоначально была обусловлена чисто практическими религиозными нуждами:

1. Календарная проблема: мусульмане использовали лунный календарь, где начало месяца совпадает с моментом первого появления на западе тонкого лунного серпа после новолуния. Задача заключалась в предсказании этого момента;

2. Исчисление времени: с помощью астрономических методов необходимо было точно определять время молитвы;

3. Определение направление на Мекку (киблы): молитва у мусульман совершается лицом к Мекке, и так же должны были быть ориентированы мечети. Задача астрономов заключалась в определении направления на Мекку в данном географическом пункте.

Для решения этих задач необходимо было использовать методы, разработанные греческими и индийскими астрономами, особенно сферическую тригонометрию. Начиная с XI века при мечетях вводится специальная должность хранителя времени, которую занимают профессиональные астрономы[2]; именно такую должность занимал, в частности, выдающийся сирийский астроном Ибн аш-Шатир при мечети Омейядов в Дамаске. Необходимые для религиозных нужд практические знания были предметом многочисленных астрономических таблиц — зиджей.

Следует отметить высокий уровень религиозной терпимости в Арабском халифате: помимо мусульман, среди ученых этого региона были язычники, иудеи и иногда христиане.

2.2. Отношение ислама к поиску законов природы

Вместе с тем, на протяжении всего Средневековья «древние науки» (куда входили, в частности, математика и астрономия) были предметом со стороны ортодоксальных исламских богословов, поскольку они, как предполагалось, могли отвлечь людей от изучения религии. Так, наиболее известный из теологов, Мухаммед ал-Газали (1058—1111) утверждал, что точность и надежность математических доказательств могут привести малосведущего человека к мысли, что религия основана на менее надежном основании, чем наука.

Кроме того, познание природы подразумевает поиски причинных связей между явлениями природы, однако многие мусульманские богословы полагали, что такой связи существовать не может, поскольку мир существует исключительно благодаря всемогуществу Бога. Так, ал-Газали утверждал:

По нашему мнению, связь между тем, что обычно представляется причиной и что обычно представляется следствием не необходима… Их связь имеет место из-за предопределения Бога, который создал их бок о бок, а не вследствие необходимости их собственной природы. Наоборот, во власти божественной силы создать насыщение без еды, вызвать смерть без обезглавливания, продлить жизнь после обезглавливания, и это относится ко всем связанным вещам[3].

Применяя эти идеи к астрономии, многие богословы доходили до утверждений, что поскольку причиной лунных затмений является исключительно воля Аллаха, а вовсе не попадание Луны в тень Земли, то Он может произвести затмение в любой момент времени, а не только когда Земля находится между Солнцем и Луной. Большинство теологов не занимало столь крайних позиций, признавая полезность мататических методов астрономии, отказываясь, однако, признать, что за математикой стоит какая бы то ни было физика.

Некоторые исламские богословы отрицали шарообразность Земли, к тому времени надежно установленную астрономами и географами[4]. Главным препятствием для признания шарообразности Земли было не ее противоречие тексту Писания, как у некоторых раннехристианских богословов, а специфическая особенность исламского вероучения: в течение священного месяца Рамадана мусульмане не могли ни есть, ни пить в светлое время суток. Однако если астрономические явления происходят так, как следует из теории шарообразности Земли, то севернее 66° Солнце не заходит в течение целых суток, и так может продолжаться в течение нескольких месяцев; таким образом, мусульмане, которые могли бы оказаться в северных странах, либо должны были отказаться от соблюдения поста, либо должны были умереть с голоду; поскольку Аллах не мог дать такого повеления, Земля не может быть круглой[5].

Астрономы, однако, были убеждены, что, раскрывая строение мироздания, они тем самым прославляют его Создателя. Ряд астрономов в то же время были авторами богословских сочинений (Насир ад-Дин ат-Туси, Кутб ад-Дин аш-Ширази, Али ал-Кушчи и др.). В своих трудах они подвергали критике исламских ортодоксов. Так, ал-Кушчи дал остороумный ответ богословам, полагавшим невозможным существование законов природы ввиду всемогущества Господа:

Мы определенно знаем, что когда мы покидаем наши дома, кастрюли и сковородки не превращаются в ученых, рассуждающих о геометрии и теологии, хотя это и возможно волею всемогущего Бога. Мы можем быть убеждены в том, что небесные явления ведут себя в соответствии с надежно установленной астрономической теорией с той же степенью твердости, как и наша уверенность, что на самом деле этого чудесного превращения не происходит[6].

2.3. Астрономическое образование

Высшими учебными заведениями в странах ислама были медресе, первые из которых возникли в X веке. В основном там преподавалось богословие и право, а другие науки студенты могли изучать только на факультативной основе. Однако со второй половины XIII века начинают возникать образовательные учреждения нового типа, включавшие обширные курсы математики и астрономии. Таковы были школы при обсерваториях в городах Марага (XIII в.) и Тебриз (XIV в.), а также медресе в Самарканде и Стамбуле (XV в.), основанные, соответственно, Улугбеком и ал-Кушчи. Уровень астрономического образования в этих учебных заведениях не был превзойден в Европе вплоть до начала Нового времени.

3. Наблюдательная астрономия

3.1. Обсерватории

В странах ислама возникли первые астрономические обсерватории[7]. В большинстве случаев их основателями были монархи. Начало положил халиф ал-Мамун, основавший обсерватории в Дамаске и Багдаде еще в VII веке. Значительный размах имела обсерватория в Багдаде, покровителем которой был султан Шараф ад-Даула (основана в 988 г.). По всей видимости, это была первая в истории обсерватория, во главе которой стоял официально утвержденный директор (известный астроном ал-Кухи) и которая имела собственную бухгалтерию. В 1074 г. султан Джалал ад-Дин Малик-Шах основал великолепно оснащенную обсерваторию в Исфахане (Персия), где трудился выдающийся ученый и поэт Омар Хайям (1047—1123).

Большую роль в истории науки сыграла обсерватория в Мараге (южный Азербайджан, в настоящее время Иран), основанная в 1261 г. выдающимся астрономом, математиком, философом и теологом Насир ад-Дином ат-Туси[8]. Средства на ее строительство выделил монгольский хан Хулагу, астрологом при дворе которого одно время работал Туси.

В значительной мере под влиянием Марагинской обсерватории была построена обсерватория в Самарканде, основанная в 1420 г. Улугбеком — правителем государства Мавераннахр и позднее всей державы Тимуридов, который сам был выдающимся астрономом. Главным инструментом Самаркандской обсерватории был гигантский квадрант (или, возможно, секстант) радиусом более 40 метров.

Последней из великих обсерваторий стран ислама была обсерватория в Стамбуле, основаннная в 1577 г. выдающимся астрономом Таки ад-Дином (англ.)русск.. Для астрономических наблюдений там использовались практически те же инструменты, что и в обсерватории Тихо Браге[9]. К сожалению, уже в 1580 г. она была разрушена; формальным поводом послужил неудачный астрологический прогноз Таки ад-Дина, но основной причиной, вероятно, требование главы турецких мусульман, полагавшего занятия наукой вредными для правоверных. Необходимо добавить, что астрономическая традиция в Стамбуле была основана учеником и близким другом Улугбека Али ал-Кушчи, третьим и последним директором Самаркандской обсерватории.

Ряд астрономов организовывали собственные, частные обсерватории. Хотя они не могли быть так хорошо оснащены, как государственные, зато в гораздо меньшей степени зависели от нюансов политической ситуации. Это позволяло производить гораздо более длительные ряды наблюдений.

3.2. Астрономические инструменты

Арабы в основном использовали те же астрономические инструменты, что и греки, существенно их доработав. Так, именно благодаря мусульманским ученым основным инструментом астрономов дотелескопической эпохи стала астролябия, являвшаяся также своего рода аналоговым компьютером, с помощью которого можно было вычислять время по звездам и Солнцу, время восхода и захода, а также ряд других астрономических вычислений. Были изобретены также несколько новых разновидностей армиллярных сфер, квадрантов, других инструментов.

3.3. Основные достижения

Важнейшей задачей, которую ставили перед собой мусульманские астрономы, было уточнение основных астрономических параметров: наклона эклиптики к экватору, скорости прецессии, продолжительности года и месяца, параметров планетных теорий. Результатом стала весьма точная для своего времени система астрономических постоянных[10].

При этом было сделано несколько важных открытий. Одно из них принадлежит еще астрономам, работавшим под покровительством халифа ал-Мамуна в VII веке. Измерение наклона эклиптики к экватору дало результат 23°33'. Поскольку у Птолемея фигурировало значение 23°51', был сделан вывод об изменении наклона эклиптики к экватору с течением времени.

Другим открытием арабских астрономов было изменение долготы апогея Солнца вокруг Земли. По данным Птолемея долгота апогея не меняется со временем, то есть орбита Солнца фиксирована относительно точек равноденствий. Поскольку эти точки совершают прецессионное движение относительно звезд, солнечная орбита в теории Птолемея также перемещается в системе координат, связанной с неподвижными звездами, тогда как деференты планет в этой системе координат неподвижны. Но ещё астрономы обсерватории ал-Мамуна заподозрили, что долгота апогея не остается постоянной. Это открытие подтвердил знаменитый сирийский астроном ал-Баттани, по мнению которого долгота апогея солнечной орбиты меняется с той же скоростью и в том же направлении, что и прецессия, так что солнечная орбита сохраняет примерно постоянное положение относительно звезд. Следующий шаг сделал выдающийся ученый-энциклопедист Абу-р-Райхан Мухаммад ибн Ахмад ал-Бируни (973—1048) из Хорезма. В своем основном астрономическом труде Канон Мас’уда
Бируни приходит к выводу, что скорость движения солнечного апогея все же немного отличается от скорости прецессии, то есть орбита Солнца перемещается в системе координат, связанной с неподвижными звездами. Позднее к тому же выводу пришел и знаменитый андалусийский астроном аз-Заркали, который создал геометрическую теорию, моделирующую движение солнечного апогея.

Нельзя не упомянуть и одно мнимое открытие арабских ученых — трепидацию[11]. Его автором является багдадский астроном и математик Сабит ибн Корра (836—901). Согласно теории трепидации, прецессия носит колебательный характер. Уже арабские астрономы более позднего времени показали, что Сабит ошибался: прецессия является монотонной. Тем не менее, они полагали, что скорость прецессии периодически изменяется, так что изменение долгот звезд можно разложить на две составляющие: равномерное увеличение (собственно прецессия), на которое наложено периодическое колебание (трепидация). Такой точки зрения придерживался, в том числе, Николай Коперник, и лишь Тихо Браге доказал полное отсутствие трепидации.

Важным направлением деятельности астрономов ислама было составление звёздных каталогов. Один из наиболее известных каталогов был включён в «Книгу созвездий неподвижных звёзд» Абд ар-Рахмана ас-Суфи. Кроме всего прочего, он содержал первое дошедшее до нас описание Туманности Андромеды. Составление каталога, включавшего в себя точные координаты 1018 звезд, было одним из важнейших результатов работы обсерватории Улугбека.

В некоторых случаях арабы проводили астрономические наблюдения, не имевшие аналогов у греков. Так, выдающийся сирийский астроном Ибн аш-Шатир определял угловой радиус Солнца с помощью камеры-обскуры[12]. При этом был сделан вывод, что эта величина изменяется в гораздо более широких пределах, чем должно быть по теории Птолемея. Ибн аш-Шатир построил собственную теорию движения Солнца, учитывающую это обстоятельство[13].

4. Теоретическая астрономия и космология

4.1. Математический аппарат астрономии

Астрономы стран ислама внесли значительный вклад в усовершенствование математического фундамента астрономии. В частности, они оказали большое влияние на развитие тригонометрии: ими были введены современные тригонометрические функции косинус, тангенс, котангенс, доказан ряд теорем, составлено несколько таблиц тригонометрических функций. Так, высокоточные тригонометрические таблицы были составлены в Самаркандской обсерватории Улугбека, причем сам Улугбек лично участвовал в этой работе: он написал специальный трактат о вычислении синуса угла в 1°. Первый директор этой обсерватории ал-Каши прославился также вычислением числа π с точностью до 18 знаков после запятой.

Выдающееся значение для истории науки имеет математический анализ видимого движения Солнца, представленный ал-Бируни в Каноне Мас’уда
. Рассматривая угол между центром геоцентрической орбиты Солнца, самим Солнцем и Землей как функцию средней долготы Солнца, он доказал, что в точках экстремума приращение этой функции равно нулю, а в точках перегиба равно нулю приращение приращения функции[14].

Астрономические таблицы (зиджи)

С точки зрения потребителей (в том числе религиозных деятелей и астрологов), основным результатом деятельности астрономов-теоретиков были справочники по практической астрономии — зиджи. Как правило, зиджи содержали следующие разделы[15]:

· Указания по преобразованию дат между различными календарными системами;

· Таблицы средних движений Луны, Солнца и планет;

· Уравнения для определения положений этих светил;

· Звёздный каталог;

· Тригонометрические таблицы;

· Формулы сферической тригонометрии;

· Формулы для определения суточных параллаксов;

· Предсказания солнечных и лунных затмений;

· Таблицы географических координат, часто с указанием направления на Мекку;

· Таблицы астрологических величин.

Теоретической основой для большинства зиджей являлась теория Птолемея, хотя в некоторых ранних зиджах использованы теории индийских астрономов[16]. Соответственно, образцами для зиджей были Подручные таблицы
Птолемея, а также сиддханты индийских астрономов Ариабхаты и Брахмагупты. Некоторые астрономы использовали для составления зиджей астрономические параметры, определенные ими самими. Выдающийся труд ал-Бируни Канон Мас’уда
одновременно является зиджем и трактатом по теоретической астрономии, совмещая, таким образом, функции птолемеевых Подручных таблиц
и Альмагеста
.

Непосредственным предшественником зиджей на территории стран ислама были Шахские таблицы
(Зидж-и Шах
), составленные в сасанидском Иране в VI в. До настоящего времени дошло около 200 зиджей, составленных в период с VIII по XV в. Самый ранний из дошедших до нас (Зидж по годам арабов
) составил в VIII в. арабский астроном ал-Фазари. С точки зрения дальнейшего развития астрономии, наибольшую роль сыграл Толедский зидж
, составленный при активном участии выдающегося астронома аз-Заркали, поскольку его переработанная версия, Альфонсовы таблицы
(XIII в.), являлась основой практической астрономии в Европе вплоть до XVII в., когда она была заменена Рудольфовыми таблицами
Иоганна Кеплера.

4.3. Натуральная философия

В области натуральной философии и космологии большинство арабских ученых следовали учению Аристотеля. В её основе лежало разбиение Вселенной на две принципиально различные части, подлунный и надлунный мир. Подлунный мир — это область изменчивого, непостоянного, преходящего; напротив, надлунный, небесный мир — это область вечного и неизменного. С этим представлением связана концепция естественных мест. Существует пять видов материи, и все они имеют свои естественные места в пределах нашего мира: элемент земли — в самом центре мира, далее следуют естественные места элементов воды, воздуха, огня, эфира.

Первые четыре элемента составляли подлунный мир, эфир — надлунный. Если элемент подлунного мира вывести из своего естественного места, он будет стремиться попасть на свое естественное место. Так, если поднять горсть земли, естественным для нее будет движение вертикально вниз, если разжечь огонь — вертикально вверх. Поскольку элементы земли и воды в своем естественном движении стремились вниз, к центру мира, они считались абсолютно тяжелыми; элементы воздуха и огня стремились вверх, к границе подлунной области, поэтому они считались абсолютно легкими. При достижении естественного места движение элементов подлунного мира прекращается. Все качественные изменения в подлунном мире сводились именно к этому свойству происходящих в нем механических движений. Элементы, стремящиеся вниз (земля и вода) являются тяжелыми, стремящиеся вверх (воздух и огонь) — легкими. Наоборот, для элемента надлунного мира (эфира) было характерно равномерное движение по окружности вокруг центра мира, вечное, поскольку на окружности нет никаких граничных точек; понятия тяжести и легкости к надлунному миру неприменимы.

Аристотель утверждал, что всё, что движется, приводится в движение чем-нибудь внешним, которое, в свою очередь, также чем-то движется, и так далее, пока мы не дойдем до двигателя, который сам по себе неподвижен. Таким образом, если небесные светила движутся посредством сфер, к которым они прикреплены, то эти сферы приводятся в движение двигателями, которые сами по себе неподвижны. За каждое небесное тело ответственно несколько «неподвижных двигателей», по числу сфер, которые его несут. Сфера неподвижных звезд должна иметь только один двигатель, поскольку она совершает лишь одно движение — суточное вращение вокруг оси. Поскольку эта сфера охватывает весь мир, соответствующий двигатель и является в конечном итоге источником всех движений во Вселенной. Все неподвижные двигатели разделяют те же качества, что и Перводвигатель: они являются нематериальными бестелесными образованиями и представляют собой чистый разум (латинские средневековые учёные называли их интеллигенциями).

Первыми пропагандистами учения Аристотеля в арабском мире были Абу Йусуф Йакуб ал-Кинди (ок. 800—870), Абу Наср Мухаммад ал-Фараби (ок. 870—950), Абу Али ибн Сина (Авиценна) (980—1037). Наиболее знаменитым перипатетиком не только исламского мира, но и всего Средневековья был Мухаммад Ибн Рушд из Андалусии (1126—1198), известный также под именем Аверроэс. Большое значение для распространения идей Аристотеля сыграли сочинения иудейского мыслителя из Андалусии Моше бен Маймона (1135—1204), более известного как Маймонид.

Одной из проблем, стоящих перед арабскими комментаторами, было согласование учения Аристотеля с догматами ислама. Так, Авиценна одним из первых отождествил аристотелевские неподвижные двигатели с ангелами. По его мнению, с каждой небесной сферой ассоциируются две духовные сущности. Во-первых, это душа, которая привязана к сфере и движется вместе с нею. Во-вторых, это интеллигенция, или ангел — неподвижный двигатель, отдельный от сферы. Причиной движения сферы является любовь ее души к своему неподвижному двигателю, заставляющая душу стремиться к объекту своего вожделения и перенося в этом движении сферу по кругу[17]. Мнение об одушевленности небесных сфер и/или светил было широко распространено среди философов ислама.

Вместе с тем, некоторые ученые выражали сомнения в ряде основных положений учения Аристотеля. Так, до нас дошла переписка между двумя выдающимися учеными — ал-Бируни и Авиценной, в ходе Бируни высказал мнение, что тяжесть свойственна всем телам во Вселенной, а не только телам подлунного мира, а также счёл возможным существование пустоты и других миров.

4.4. Порядок следования и расстояния до светил