Исследователь, достойный подражания: Ибн Юнус

Появившиеся в период с IX по XVI века в исламском мире ученые внесли огромный вклад в научно-технологический прогресс, объем и темпы которого поражали и были невиданными для других стран мира. Многие современные науки опираются на знания исламских ученых, которые жили между IX и XVI веками. При изучении причин этого поразительного научного капитала исламской цивилизации в области науки и техники обращает на себя внимание роль религиозного сознания в мотивации ученых, придаваемый таухидом авторитет знаний и поддержка, оказываемая научным исследованиям теми, в чьих руках была сосредоточена власть. Одной из выдающихся личностей данного исторического периода является Абуль-Хасан Ибн Юнус – влиятельный математик и астроном второй половины X века.
Ибн Юнус родился в 950 году в Египте в семье, которая занималась наукой, благодаря чему с самого раннего возраста дед и отец заложили в ребенке крепкие научные и религиозные основы знаний. Ибн Юнус, который на уровне подсознания начал впитывать науку еще будучи маленьким, был преисполнен решимости изучать как религиозные, так и естественные науки, и особенно астрономию. В скором времени Ибн Юнус начал пожинать плоды своего труда. Положение, которого он смог достичь, помогло ему получить поддержку правителя фатимидов. Ради Ибн Юнуса, для поддержки и поощрения его научных исследований правитель фатимидов Хаким би-Амриллах построил недалеко от Каира на горе Джебель Мукаттам обсерваторию и оснастил ее самым лучшим на тот момент оборудованием.
Научное понимание и философия Ибн Юнуса, который применял методы наблюдения и научного исследования, основывается на трех принципах. Первый из них – коррекция знаний, полученных учеными до него, и доведение их до совершенства; второй – сбор документов и доказательств, необходимых для достижения истины; третий – укрепление веры посредством обнаружения доказательств величия Аллаха (Свят Он и Велик!) в Его творениях.

Некоторые из его исследований
«Потребность в правильном определении времени для молитв, религиозных праздников и направления киблы (каабы) привела к необходимости получения системных знаний в области астрономии».1а Для этого Ибн Юнус, который считал, что в первую очередь необходимо точно знать движение Солнца в течение дня, начал работать в этом направлении и значительную часть своей жизни посвятил астрономическим наблюдениям, в частности наблюдая и исследуя звезды и особенно планеты. В результате этого, на основании точных наблюдений и расчетов, он установил два солнечных затмения, которые имели место в 977-978 годах. Вместе с этим «он разработал большое количество временных таблиц, в которых время поклонения определяется как по Солнцу, так и с использованием других астрономических данных, эти таблицы легли в основу всех временных таблиц, использовавшихся в период с 13-го по 19-ый век».1b
В результате, после 26 лет работы и приложенных усилий, «он оставил заметный след в истории X и XI веков, добившись в этой области значительных успехов, которые имели большое значение как для исламского мира, так и для истории всего человечества».1c
Если взглянуть на исследования Ибн Юнуса в области астрономии, то следует отметить следующие из них:
1. Ибн Юнус смог предложить более точные данные касательно солнечного параллакса – метода, используемого при расчете движения звезд, их вращения, наклона орбитальной плоскости, расстояния между звездами и земным шаром (солнечный параллакс согласно Птолемею, составлял 2’51» и был уточнен Ибн Юнусом, согласно которому параллакс равен 1’57»), и использовал в своей работе медный астролябий диаметром около 1,4 метра.
2. Маятник, который незаменим для физики и астрономии, используется при наблюдении за звездами и помогает установить циклы, был изобретен не Галилеем, а Ибн Юнусом. Он смог изложить связанные с этим основные принципы ровно за 700 лет до Ньютона. Доктор Бернард из Оксфордского университета заявил, что мусульмане обнаружили способ применения движений маятника в часах, и что честь изобретения этого инструмента, измеряющего время, принадлежит им. Он также отметил, что Ибн Юнус провел серьезные исследования колебаний маятника, которые приоткрыли дверь к изобретению механических часов, и что Ибн Юнуса можно назвать первым изобретателем механических часов (Рис. 1). Он также отметил, что Ибн Юнус дал описание работы часов-светильника (слева) (имеется ввиду трактат Ибн Юнуса «Построение светильника, в котором горят двенадцать ламп, из которых по прошествии одного часа ночи гаснет одна лампа»). Благодаря этим исследованиям он стал первопроходцем для голландского астронома, физика и математика Гюйгенса (1629-1695).
3. Ибн Юнус собрал и проверил данные о звездах, существовавшие за 200 лет до него, и дополнил их недостающей информацией. В результате этой работы он определил координаты 18 звезд на небесной сфере, которые очень близки к значениям координат, существующим сегодня.
4. Используя вертикальные проекции небесной сферы на плоскости небесного горизонта и небесного меридиана, он нашел решение некоторых сложных задач сферической астрономии, а также исследовал сумерки с точки зрения математики и составил графики для горизонтальной атмосферной рефракции.
5. «Интенсивные исследования и разработки в области алгебры, геометрии и тригонометрии в X веке привели к тому, что ученые сосредоточились на составлении таблиц синусов. В результате проведенных исследований Ибн Юнус разработал четырехзначные таблицы синусов и способствовал открытию «теоремы синусов». Эта теорема имеет большое значение в астрономии для измерения треугольников на небесной сфере, а также треугольников, вписанных в окружность».2 Вместе с этим, именно он впервые представил миру науки имеющие большое значения для тригонометрии формулы преобразования (формулы выражения одной функции через другую) (*). В своих тригонометрических исследованиях он смог решить много сложных задач, особенно в сферической тригонометрии, и способствовал выделению тригонометрии в отдельную дисциплину. Кроме этого, он с очень большой точностью рассчитал значения синусов с точностью до 0° и 1°, тщательно подготовил таблицы по тангенсам и котангенсам и разработал простой метод расчета.
6. Кроме этого, известно, что «Приблизительно в 1000 году, Ибн Юнус разработал для халифа фатимидов Азиза карту мира».3
7. Трактат Ибн Юнуса, который способствовал его известности во многих странах мира, и которые называется «аз-Зидж ал-Хакими ал-Кабир» («Большой хакимовский зидж» или «Свод астрономических таблиц Хакима»), дошел до нас не в полном объеме. Сохранилась 81 глава, что немногим более половины. В этом трактате, являющимся шедевром астрономических наблюдений, многие константы были пересчитаны заново, а для решения астрономических проблем была использована тригонометрия. Эта работа, которая имеет достаточно большое значение для астрономии, физики и тригонометрии, представляет собой прекрасные астрономические таблицы (зиджи – звездные каталоги), которые стали ценным источником информации в течение многих веков. В этом трактате очень мало теоретических рассуждений. Это зиджи в буквальном понимании этого слова, т.е. трактат был ориентирован на составление таблиц движения небесных тел и на расчеты различных их параметров, а также на том, как эти параметры можно использовать.3b
Главная особенность, которая отличает этот трактат от других, заключается в том, что он начинается со списка, содержащего исходные наблюдения. Часть этих наблюдений принадлежат самому Ибн Юнуса, а часть – его предшественникам. Опираясь на крепкую математическую базу, таблицы из «аз-Зидж ал-Хакими ал-Кабир» не только удивительно точны, но и достаточно многосторонни. Трактат содержит 10 000 записей касательно положения солнца в течение года. Эти таблицы использовались в Каире вплоть до 19-го века.4

Взгляд научного мира на Ибн Юнуса
1. Говоря о труде Ибн Юнуса «аз-Зидж ал-Хакими ал-Кабир», около 300 страниц которого сохранилось до наших дней, и фрагменты которого сегодня находятся в Лейдене и Оксфорде, Ибн Халликан отмечает: «Я видел много зиджей, но еще никогда не видел такого большого». В свою очередь Уилл Дюран и Сартон назвали Ибн Юнуса «величайшим астрономом».
2. Многие астрономы от Туси до Коперника и Лапласа пользовались трудами Ибн Юнуса. Благодаря высокой научной ценности и приведенным пояснениям, в 1804 году Арманд-Пьер Коссин де Персеваль перевел труд Ибн Юнуса на французский язык и опубликовал его
3. Несмотря на то, что Ж.Ж. Седиллот перевел Лейденский фрагмент трактата Ибн Юнуса, он не был опубликован, однако в 1819 году Ж.Б. Деламбр объединил его с Парижским фрагментом и опубликовал в обобщенном виде.
4. В период с 1920 по 1923 годы Карл Шой опубликовал серию статей и книг, содержащих анализ и перевод частей зиджа, имеющих отношение к сферической астрономии и теории солнечных часов. А в 1972 году Дэвид A. Кинг написал докторскую диссертацию в Йельском университете на тему сферической астрономии в работе Ибн Юнуса.
5. В 1878 году С. Ньюком использовал в своей работе данные наблюдений за 30 лунными затмениями, а Р. Ньютон в своей работе 1970-го года использовал имеющиеся в зидже другие записи наблюдений.
6. Несмотря на то, что некоторые западные историки науки признают первооткрывателем логарифмов шотландского ученого Дж. Непера (1550-1617), Дж. Непер, по сути, развил логарифмические формулы, впервые использованные Ибн Юнусом, который описал способ превращения умножения в деление – основной принцип логарифмов. Несмотря на то, что прошли столетия, французский математик и физик Лаплас (1749-1827), в свою очередь, также пользовался трудами Ибн Юнуса, известного в Европе под именем Абен Жонис.
«…Известный Али ибн Юнус был ученым, который заметил, что солнечное и лунное затмения цикличны, и который в связи с этим предложил самые точные астрономические данные. Одновременно с этим, он является самым знаменитым ученым, который, используя свой труд «Зидж ал-Хакими» и труд Насируддина ат-Туси «Зидж Ильхани», предложил возможность измерения времени, определения местоположения звезд и впервые применил в часах маятник…»