Стивен Вайнберг - Объясняя мир. Истоки современной науки

Достижения арабской науки стали результатом трудов многих людей, среди которых трудно выделить крупные фигуры, сыгравшие роль, подобную, скажем, роли Галилея и Ньютона в научной революции. Далее я коротко расскажу о средневековых арабских ученых и их достижениях.

Первым среди значительных астрономов и математиков в Багдаде был аль-Хорезми {133}. Он был персом и родился примерно в 780 г. на территории нынешнего Узбекистана. Аль-Хорезми работал в Байт-аль-хикма и составил имевшие широкое применение астрономические таблицы, частично основанные на наблюдениях индусов. Его знаменитая книга по математике называлась «Китаб аль-джебр ва-ль-мукабала» и была посвящена халифу аль-Мамуну, который сам был наполовину персом. Из этого заглавия легко выделить слово «алгебра». Но на самом деле описанное в книге не совсем соответствует тому, что мы сегодня называем алгеброй. Формулы, такие, как, например, решение квадратных уравнений, даны словами, а не символами (которые являются неотъемлемыми элементами алгебры). В этом отношении математика аль-Хорезми была менее развита, чем математика Диофанта. От аль-Хорезми мы также получили название для порядка действий при решении задачи – «алгоритм» [8]. В тексте «Китаб аль-джебр ва-ль-мукабала» беспорядочно смешаны римские цифры, вавилонская шестидесятеричная система счисления и новая система счисления, заимствованная из Индии и основанная на степенях десятки. Возможно, самым важным вкладом аль-Хорезми в математику было преподнесение арабам этих индийских цифр, которые, в свою очередь, стали известны в Европе как арабские.

Вдобавок к значительной фигуре аль-Хорезми в Багдаде собралась плодовитая группа астрономов IX в., в том числе аль-Фаргани (Альфраганус {134}), который написал популярное краткое изложение «Альмагеста» Птолемея и разработал собственную версию схемы движения планет, опираясь на «Планетные гипотезы» Птолемея.

Основным занятием этой группы багдадских астрономов было уточнение сделанного Эратосфеном измерения размера Земли. Аль-Фаргани, в частности, получил гораздо меньшее значение длины окружности земного шара, что столетия спустя подтолкнуло Колумба (о чем упомянуто в сноске 10 к части II) к мысли о том, что он сможет пересечь океан в западном направлении и прибыть из Испании в Японию. Возможно, это была самая удачная вычислительная ошибка в истории.

Арабом, оказавшим наибольшее влияние на европейских астрономов, был аль-Баттани (Альбатениус), родившийся примерно в 858 г. в северной Месопотамии. Он работал с «Альмагестом» Птолемея и внес в него некоторые поправки: например, провел более точные измерения угла, равного примерно 23,5°, который образует линия движения Солнца через зодиак с небесным экватором, длины года и его сезонов, прецессии равноденствий и расположения звезд. Он заимствовал из работ индийских ученых тригонометрическую функцию синус , которая заменила рассчитанную и использовавшуюся Гиппархом хорду (см. техническое замечание 15). Цитаты из Альбатениуса часто встречаются в работах Коперника и Тихо Браге.

Персидский астроном ас-Суфи (Азофи) сделал открытие, космологическое значение которого стало понятно только в XX столетии. В 964 г. в своей «Книге неподвижных звезд» он описал «маленькое облачко», всегда находящееся в созвездии Андромеды. Это было самое раннее из известных наблюдений того, что мы сейчас называем галактиками. В данном случае это была крупная спиральная галактика М31. Ас-Суфи работал в Исфахане и также принимал участие в переводе работ греческих астрономов на арабский язык.

Возможно, самым внушительным астрономом эпохи Аббасидов был аль-Бируни. В средневековой Европе его работы были неизвестны, поэтому латинизированной версии его имени не существует. Аль-Бируни жил в Центральной Азии и в 1017 г. совершил путешествие в Индию, где читал лекции по греческой философии. Он допускал вероятность того, что Земля вращается, дал точные значения широты и долготы для разных городов, составил таблицу значений для тригонометрической функции, ныне известной как тангенс , и измерил удельные плотности различных твердых тел и жидкостей. Аль-Бируни открыто высмеивал астрологию. В Индии он изобрел новый способ измерить длину окружности земного шара. Он описывал его так:

«Когда мне случилось остановиться в крепости Нандана в Земле Индии, над которой возвышается на западе высокая гора, я заметил к югу от последней пустыню, и пришло мне на ум испробовать в ней этот метод [метод, описанный ранее]. Я различил, (находясь) на вершине горы, явственное соприкосновение Земли с (небом), окрашенным в лазурные (тона). Линия визирования опустилась от перпендикуляра, падающего на вертикальную линию, на 34 минуты. Я измерил перпендикуляр горы [то есть ее высоту] и нашел его в 652,055 локтя, относящегося (к виду) локтя ас-сияб, использующегося в этой местности» {135}.

Из этой информации аль-Бируни сделал вывод {136}, что радиус Земли составляет 12 803 337,0358 локтей. В его расчеты вкралась небольшая ошибка: по полученным данным, радиус Земли должен был составлять примерно 13,3 млн локтей (см. техническое замечание 16). Конечно, вполне возможно, что он не знал точного значения высоты горы, поэтому практического различия между 12,8 млн локтей и 13,3 млн локтей нет. Высчитывая радиус земного шара до двенадцатой значащей цифры, аль-Бируни совершил ту же самую ошибку, которые мы видели у Аристарха: он неоправданно использовал и записывал больше значащих цифр, чем ему позволяла использовать точность проведенных измерений, на основе которых велся расчет.

Однажды такое случилось и со мной. Когда-то давно у меня была летняя работа, где я должен был рассчитывать путь атомов через ряд магнитов в атомном генераторе пучков. Это было еще до появления персональных компьютеров или электронных калькуляторов, но у меня была электромеханическая счетная машина, которая могла складывать, вычитать, умножать и делить с точностью до восьмой значащей цифры. Из-за собственной лени в своем отчете я привел результаты расчетов с той точностью, какую получил на счетной машине, и не потрудился их округлить до реальных значений. Мой шеф с сожалением заметил, что измерения магнитного поля, на которых были основаны мои расчеты, имели точность лишь несколько процентов и любая запись с более высокой точностью лишена смысла.

В любом случае сегодня мы никак не можем судить, насколько точен был результат аль-Бируни, получившего радиус Земли, равный примерно 13 млн локтей, потому что никто не знает, чему была равна длина этого локтя. Аль-Бируни сказал, что в одной миле содержится 4000 локтей, но что он имел в виду под милей?

Омар аль-Хайям, поэт и астроном, родился в 1048 г. в Нишапуре, в Персии, и умер примерно в 1131 г. Он был главой обсерватории в Исфахане, где составлял астрономические таблицы и планировал реформирование календаря. Англоговорящим читателям он больше всего известен как поэт благодаря великолепным переводам, сделанным Эдвардом Фицджеральдом в XIX в. Фицджеральд перевел 75 четверостиший (их было гораздо больше), написанных аль-Хайямом на персидском и имевших название «рубаи». Ничего удивительного в том, что несговорчивый реалист, написавший эти стихи, был ярым противником астрологии.