Главная
Тема 6. Механика
на средневековом Востоке
«Всеобщее обнищание, упадок торговли, ремесла и искусства, сокращение населения, запустение городов, возврат земледелия к более низкому уровню – таков был конечный результат римского мирового владычества». Эта принадлежащая Энгельсу характеристика раннего западноевропейского средневековья позволяет понять особенности состояния и развития науки в один из наиболее мрачных периодов существования человеческой культуры. Обособленность феодальных хозяйств, натуральный характер производства не способствовали техническому прогрессу. Упадок экономики, сопровождавший переход от античности к средневековью, привел к застою культуры и науки. Наследие греков было утрачено, знания, приобретенные в древности, постепенно терялись. Единственными центрами грамотности оставались монастыри и церкви. «Отсюда, - отмечал Энгельс, - само собой вытекало, что церковная догма являлась исходным пунктом и основой всякого мышления. Юриспруденция, естествознание, философия – все содержание этих наук приводилось в соответствие с учением церкви». Все научные знания сводились в конечном итоге к теологии.
В руках церкви было сосредоточено и образование. Традиционным и
незыблемым было деление науки на семь «свободных» искусств. Первый цикл
охватывал тривиум: грамматику – мать и основу семи искусств, риторику –
искусство красноречия – и диалектику – элементарную логику. Второй цикл, или
квадривиум, составляли арифметика, геометрия, в которую входила своеобразная
смесь примитивной геометрии с фантастическими рассказами о чудесах, астрономия
– главным образом вопросы календаря и гадание по звездам – и музыка – учение о
гармонии.
Под «механикой» понимали, собственно, ряд областей строительства и
техники. Длительное время «механическое искусство» ставили ниже «свободных
искусств», как род деятельности людей невысокого общественного положения,
занимающихся ручным трудом.
Несколько лучше было положение в Византии – восточной части бывшей
Римской империи. Здесь в большей мере сохранилась античная научная традиция.
Это сказалось и на отношении к механическим искусствам. «Механики» пользовались
здесь уважением и занимали видное общественное положение. Известны имена
строителя Константинопольского собора в Софии Анфимия Тралльского и его
современника Исидора Милетского (VI
в.). Они поддерживали связь с александрийскими математиками, например Евтокием,
комментатором Архимеда и Аполлония. В Византии были хорошо известны сочинения
Герона, указаниями которого воспользовался строитель Соломонова трона в
Константинополе Лев (IX
в.).
Тем не менее носители господствовавшей в
Византии идеологии – служители церкви – относились к познанию законов природы с
тем же безразличием, как и их коллеги в Западной Европе. Иоанн Дамаскин (VIII в.) писал, что
решение различных проблем мироздания не столь уж существенно; важно признавать,
что все сущее определяется деятельностью творца. Исторические условия,
сложившиеся в Византии, также не способствовали дальнейшему развитию античного
научного наследия.
В VI
в. после закрытия языческих школ многие греческие ученые эмигрировали в Иран;
та же участь несколько раньше постигла сирийских несториан. Это содействовало
распространению накопленных в античную эпоху знаний на Ближнем Востоке.
Завоевательные войны арабов, начавшиеся в первой половине VII в., привели к тому,
что к концу 30-х годов VIII
в. в состав Арабского халифата кроме Аравии вошли Иран, Сирия, Египет,
Палестина, Северо-Западная Африка и Пиренейский полуостров (т. е. значительная часть бывшей Римской
империи), большая часть территории Средней Азии, Армения, Северо-Западная
Индия. Арабское завоевание привело к распространению среди покоренных народов
языка и религии арабов (ислама) и в ряде областей сопровождалось массовым
уничтожением памятников науки и искусства. Это относится к территории Средней
Азии, в особенности Древнего Хорезма. Там были не только физически уничтожены
служители домусульманского культа – зороастризма, в руках которых главным образом
была сосредоточена научная деятельность, но и погибли многочисленные письменные
памятники.
Однако в дальнейшем одновременно с распространением арабского
языка и ислама на территории Арабского халифата начала складываться научная
традиция, основанная как на античном наследии, проникшем на Ближний и Средний
Восток в связи с эмиграцией греческих ученых, так и на научных достижениях
покоренных народов. Хотя огромный халифат вскоре распался на ряд отдельных
государств, в них сохранился арабский язык, ставший языком науки, которую
принято называть арабской.
IX – XII века – период наибольшего подъема развития науки в арабоязычных странах.
Багдад, столица халифата, превратился в крупный научный центр со школами,
библиотеками и находящимся под покровительством халифа «домом мудрости». В IX – X вв. здесь трудилась
большая группа ученых, переводчиков и переписчиков, которая работала над
переводом и комментированием произведений Платона, Аристотеля, Гиппократа,
Евклида, Архимеда, Птолемея. Переводы с греческого, а также с сирийского языка,
на котором до ученых стран ислама дошла значительная часть античной научной
литературы, сыграли огромную роль в развитии средневековой науки. Во многих
случаях они были единственными источниками, по которым Западная Европа смогла
познакомиться с античной наукой.
В науке стран ислама на первый план вышла вычислительного
характера математика и в таких областях, как связанная с коммерцией арифметика,
алгебра, приближенные вычисления, учение о числе, тригонометрия, был
значительно превышен уровень, достигнутый в свое время александрийскими
учеными. Значительное развитие на Востоке получили астрономия, оптика и химия.
К IX –
XII
вв. относится творчество таких крупнейших ученых восточного средневековья, как
братья Бану Муса, Сабит ибн Корра, ал-Бируни, Абу Али
ибн Сина (Авиценна), Омар Хайям, ал-Хазини. Каждый из них, будучи автором
трудов по математике и астрономии, в то же время внес известный вклад в
механику.
Развитие механики в странах ислама, как и развитие математики,
началось с перевода и комментирования сочинений античных авторов: Аристотеля, Герона (Выше упоминалось, что только в арабских
переводах до нас дошли некоторые трактаты Архимеда и «Механика» Герона. Только в арабском переводе известна и «Пневматика» византийца
Филона) и в дальнейшем шло по тем же основным направлениям, что и в античной
механике. Это обусловлено не только силой традиции, в некоторых
культурных зонах Востока почти непрерывной, но и примерно одинаковым характером
и уровнем развития техники. Целый цикл работ, посвященных общим понятиям
механики (главным образом сущности движения), ведет начало от перевода и
комментирования Аристотеля. Эти вопросы затрагиваются в той или иной степени и
в трактатах, посвященных частным вопросам механики.
Это комментирование было в значительной степени тем фундаментом,
на который опиралась созданная впоследствии в Западной Европе теория
«импетуса». Зачатки этой теории можно найти у александрийского ученого VI в. – неоплатоника Иоанна Филопона (Иоанна-Грамматика). В своем комментарии к
«Физике» Аристотеля Филопон, возражая Аристотелю, утверждает, что для
объяснения брошенного тела нет необходимости вводить представление о
посредствующей роли промежуточной среды. Он говорит о «движущей силе», которая
непосредственно, независимо от среды, сообщается телу и поддерживает его
движение, когда оно уже не соприкасается с источником этого движения.
Повседневная практика показывает, что среда (например, воздух) обычно не
помогает, а препятствует движению. Филопон считал, что именно орудие, с помощью
которого брошено тело (рука, бросающая камень, лук, из которого выпущена
стрела), - источник «движущей силы», но оно сообщает ее не среде (например,
воздуху), а самому брошенному телу. И скорость тела (вопреки Аристотелю) как
при бросании, так и при падении определяется только «движущей силой».
Сопротивление среды только уменьшает эту скорость, так что она становится
конечной. В качестве примера движения без сопротивления Филопон приводит
движение небесных тел. Теория Филопона послужила объектом нападок со стороны
его современника Симпликия. Симпликий возражал ему в «Расхождениях с
Иоанном-Грамматиком», которые приложены к его собственным комментариям к
«Физике» Аристотеля.
Влияние теории «движущей силы» можно проследить по многочисленным
сочинениям ученых стран ислама, посвященным различным разделам механики. Она
оказала значительное влияние на формирование соответствующих понятий механики
на средневековом Востоке.
Среди комментаторов Аристотеля в первую очередь можно назвать Ибн Сину и ал-Бируни. До нас дошла переписка Ибн-Сины и ал-Бируни в связи с комментированием сочинений Аристотеля.
Она состоит из двух серий вопросов ал-Бируни и ответов
Ибн-Сины. Десять из них относятся к трактату Аристотеля «О небе», остальные
восемь – к «Физике».
Ал-Бируни
подвергал сомнению и тезис Аристотеля о том, что тело, которому свойственно
круговое движение, не может обладать ни тяжестью, ни легкостью, и всю его
космологическую систему.
Ибн Сина, следуя Аристотелю, считал, что небесная сфера не может
стремиться вниз или вверх и, находясь в своем «естественном месте», не обладает
ни легкостью, свойственной элементам, стремящимся вверх, ни тяжестью,
свойственной элементам, стремящимся к центру Вселенной. Ибн-Сина, как и
Аристотель, считал, что тяжелые элементы стремятся к центру Земли, а легкие
удаляются от него. Ал-Бируни же полагал, что все без
исключения тела стремятся к центру. Ибн Сина
противопоставляет круговое движение, как «насильственное», вызванное неким
внешним «двигателем», прямолинейному, т. е. «естественному». Однако в
своих рассуждениях об этом «первом двигателе» Ибн-Сина считал, что хотя он и
необходим, но не может быть в отношении природы причиной «насильственного»
движения. Движение как таковое Ибн Сина определял как
постепенное изменение состояния тела, а движение в пространстве, т. е.
механическое движение, рассматривал как часть движения вообще.
Интересные мысли о движении высказал Ибн
Сина в физическом разделе своей «Книги знания»: «Тело не может перемещаться с
одного места на другое посредством одного толчка, так как тело разделяется на
части и частями отделяется от своего места, а то, что отделяется по частям, не
может быть в результате одного толчка... Все, что движется,
или движется чем-то извне (например, стрела из лука, вода при нагревании
огнем), или движется само по себе (например, камень, падающий сам, или горячая
вода, которая сама становится холодной). Движение того, что само
движется, происходит не в его телесности, а только в его состоянии и форме.
Если бы оно происходило в его телесности, то движение должно было бы быть
постоянным и равным для всех тел. Стало быть, оно происходит из какой-то силы».
Ибн Сина, развивая теорию Филопона, определяет «силу, которая
передается брошенному телу», как некое «качество», с помощью которого тело
отталкивает все, что мешает ему двигаться в некотором направлении. Он называет
ее также «заимствованной» силой. Это качество, которое бросающий передает
брошенному телу так же, например, как огонь при нагревании воды передает ей
тепло (Отметим, что еще до Ибн Сина теорию «движущей
силы» развивал, следуя Филопону, багдадский ученый Яхья ибн Ади (ум. В 975 г.). Он считал, что движение
брошенного тела происходит вследствие того, что от бросающего к этому телу
передается некоторая сила, которая дает ему возможность достичь конца движения,
после чего она рассеивается).
Ибн Сина вносит два существенных добавления в теорию Филопона. В
то время как Филопон утверждал, что при движении тела в пустоте его «движущая
сила» постепенно иссякает, Ибн Сина считал, что при отсутствии всяких помех
этой силе «насильственное» движение, источником которого она является, может
продолжаться бесконечно. Ибн Сина сделал попытку
количественно выразить величину «движущей силы», говоря, что тела, движимые
данной «силой», перемещаются со скоростями, обратно пропорциональными их весам,
а тела, перемещающиеся с заданной скоростью, проходят (несмотря на
сопротивление воздуха) расстояния, прямо пропорциональные их «тяжестям».
Эту точку зрения в XII
в. развивал продолжатель Ибн Сины Абу-л-Барага ал-Багдади,
который объяснял ускорение падения тел последовательным накоплением «движущей
силы» одновременно с последовательным накоплением скорости. Возникает вопрос:
каковы пути распространения филопоновской теории «движущей силы» и связанных с
ее дальнейшим развитием представлений ученых средневекового Востока в Западной
Европе?
Комментарий Филопона не был переведен на латинский язык и остался
неизвестным средневековым западноевропейским авторам. «Книга знания» Ибн Сины
была известна в сокращенном переводе, в котором опущены почти все моменты,
касающиеся теории «движущей силы». Однако в Западной Европе было хорошо
известно астрономическое сочинение ал-Битруджи (Альпетрагия) «Книга об
астрономии», переведенное на латинский язык в 1217 г. Ал-Битруджи считал, что
движения планет, связанные с движением небесных сфер, происходят под
воздействием сил, которые сообщаются им «верховным телом». Он сравнивал их с
движением камня или стрелы, которые после отрыва от источника движения продолжают
перемещаться благодаря некоторой сообщенной им в начальный момент силе. Эта
сила, по его представлению, ослабевает по мере удаления от источника движения.
По-видимому, именно это сочинение, написанное под существенным, хотя и не
непосредственным влиянием комментария Филопона, послужило источником развития
подобных представлений на Западе.
Из более поздних комментаторов Аристотеля широко известен
родившийся в Кордове Абу-л-Валид Мухаммед ибн Рошд (Аверроэс, 1126 – 1198) –
наиболее ортодоксальный приверженец аристотелевской теории. По Ибн Рошду, материальный мир бесконечен во времени, но
ограничен в пространстве. Материя – универсальный и вечный источник движения.
Движение вечно и непрерывно, так как каждое новое движение имеет причиной
предшествующее. Время существует и доступно измерению только благодаря
движению. Философское учение Ибн Рошда резко
противоречило официальной мусульманской догматике. Оно получило распространение
в Западной Европе в период феодализма и раннего Возрождения и способствовало
развитию материалистической стороны философии Аристотеля.
Рассуждая о механизме передачи движения, Ибн Рошд объяснял его
сравнением с волнами, распространяющимися кругами на воде, в которую брошен
камень. Он считал, что частицы воды способны к взаимопроникновению. Аналогичное
явление, по его мнению, происходит в воздухе при движении в нем брошенного
тела. Таким образом, проникновением частиц среды в движущееся тело и
поддерживается движение последнего. Однако это взаимопроникновение частично, ибо если бы оно было полным, т. е. среда не обладала бы
упругостью, никакой передачи движения не могло быть.
Существенное влияние на формирование указанных представлений в
Западной Европе оказала и продолжительная дискуссия (на почве комментирования
«Физики») между Ибн Рошдом и испано-арабским ученым XII в.
Ибн Баджжей (Авемпаце, ум. в 1138 г.), в которой Ибн
Баджжа защищал и развивал точку зрения Филопона. (Теория Ибн
Баджжи была известна на Западе лишь в изложении критиковавшего ее Ибн Рошда.)
Ибн Баджжа утверждал, что даже в пустоте тело движется с конечной скоростью,
так как, несмотря на отсутствие сопротивления, должно всегда пройти некоторое
расстояние. Подобно Филопону, он считал движение небесных сфер примером
движения без сопротивления с конечной скоростью.
С переводом и комментированием Архимеда и Герона связано
дальнейшее развитие как геометрического, так кинематического направления
статики. Кинематические исследования стали интенсивно развиваться в связи с
переводом и комментированием «Альмагеста» Птолемея и его античного комментатора
Теона Александрийского. Изучение Птолемея (наряду с индийскими астрономическими
сочинениями, которые написаны в свою очередь под сильным влиянием
александрийской астрономии) послужило основой для составления зиджей – собраний
таблиц и расчетных правил для вычисления положений светил на небесной сфере. В
основе зиджей лежат греческие кинематико-геометрические методы моделирования
движений небесных тел. Вообще для механики арабоязычной науки, как и для ее
математики, характерна разработка количественной стороны проблем и развитие в
связи с этим вычислительных методов. Это в особенности относится к
исследованиям в области статики и гидростатики, которые получили развитие в
связи с практикой взвешивания металлов и минералов, игравшей существенную роль
в международной торговле.
Следуя античной традиции, ученые стран ислама называли механику
«илм ал-хийал», т. е. учением о хитроумных приспособлениях, что представляет
собой дословный перевод греческого термина mechane.
Как и у античных авторов, в средневековых восточных сочинениях встречается
подразделение механики на учение о военных машинах и собственно учение о
хитроумных приспособлениях, под которыми имелись в виду главным образом
устройства для поднятия тяжестей и воды для поливки полей.
Раздел о механике входит в состав большинства средневековых
восточных энциклопедий. Наиболее полным в этом смысле является древнейшее из
подобных сочинений «Ключи наук» Абу Абдаллаха Юсуфа ал-Хорезми
(IX
в.), состоящее из двух книг. Одна из глав второй книги целиком посвящена
механике. Это в основном переработка «Механики» Герона.
В книге дано описание простых машин и их комбинаций и приводится
руководство по их практическому применению. В нее входит также раздел,
посвященный военным машинам; кроме того, содержатся некоторые сведения из
«Пневматики», главным образом о механизмах, приводимых в движение с помощью
пневматических устройств.
«Механические проблемы» и «Механика»
Герона лежат в основе механических глав «Книги знания» Ибн Сины, где
рассматриваются пять простых машин: рычаг, блок, ворот, клин и винт, а также их
комбинации – некоторые из последних отсутствуют у Герона.
На конкретных примерах рассматривается применение описанных машин и их
комбинаций для поднятия грузов.
Известен трактат аналогичного содержания «Книга о механике»,
принадлежавший знаменитым астрономам и математикам Багдадской школы – трем
братьям Бану Муса (IX – X вв.) (некоторые
источники приписывают его одному из братьев – Ахмаду, наиболее сведущему в
механике). Среди механических устройств, описанных в «Книге о механике»,
имеется, в частности, приспособление для поддержания постоянного уровня воды в
сосуде.
Трактат братьев Бану Муса породил целый ряд комментариев и
трактатов, написанных на его основе. Механическим устройством для поднятия воды
посвящен трактат Абу-л-Изза Исмаила ал-Джазари (XII – XIII вв.) «Книга о познании инженерной
механики». Такого же рода устройства рассматриваются в трактате Мухаммада
ибн-Али ал-Хурасани «О водяных колесах и подъеме воды и служащих для этого
механических устройствах».
Многочисленные описания всевозможных механических устройств,
применявшихся в разных странах ислама, содержатся в географических сочинениях
ал-Кинди Якута и Ибн Халдуна. Ал-Бируни
рассматривает их при описании ирригационных сооружений в Хорезме.
В некоторых средневековых восточных энциклопедиях особо выделяется
«наука о подъеме воды», которую авторы рассматривают как раздел геометрии.
Перевод и комментирование трудов Архимеда послужили основой
дальнейшего развития геометрической статики и гидростатики в странах ислама.
Переводчиком Архимеда был, например, крупнейший математик и астроном IX в. Сабит ибн Корра.
Именно в переводах Сабита ибн Корры сохранились сочинения Архимеда, которые не
дошли до нас в греческом оригинале.
Кроме сочинений Архимеда Ибн-Корра перевел на арабский язык
«Конические сечения» Аполлония, «Альмагест» Птолемея, а также был комментатором
«Начал» Евклида. Его собственные математические трактаты по содержанию и
методам близки к сочинениям Архимеда, но включают и оригинальные открытия
автора. Трактат «Книга о карастуне», также написанный под сильным греческим
влиянием, получил широкое распространение в средние века; в XII в. был переведен в
Западной Европе на латинский язык под названием «Liber Charastonis».
Ибн-Корра в «Книге о карастуне» излагает теорию взвешивания,
следуя главным образом кинематическому направлению статики «Механических
проблем» и «Физики» Аристотеля. В использованном (хотя четко не определяемом)
Ибн Коррой понятии «силы движения» некоторые исследователи видят аналогию с
работой силы тяжести тела при его возможном перемещении, так как при заданном
грузе сила движения считалась пропорциональной перемещению, а при постоянстве
последнего – пропорциональной весу груза.
Ибн Корра не ограничивается изложением теории невесомого рычага.
Стремясь приблизиться к практике взвешивания, он пытается учесть вес коромысла
и строит теорию весомого рычага. Его рассуждения опираются на два положения:
два равных груза можно заменить одним двойным, подвешенным посредине между
ними; распределенный равномерно по рычагу вес можно заменить грузом такого же
веса, приложенным к середине рычага. Хотя сами по себе эти исходные предпосылки
и верны, окончательные результаты не совсем ясны, и приведенное в конце книги
правило градуирования весов не вытекает из полученных результатов.
Доказательство Ибн Корры близко к методам
геометрической статики Архимеда. По существу это решение задачи определения
центра тяжести тяжелого отрезка, значительно более простой, чем определение
центров тяжести в работах Архимеда. Ибн-Корра доказывает вначале теорему о
равнодействующей двух равных сил и, распространив эту теорему на любое конечное
число равных сил, приложенных в точках на равных расстояниях, обобщает ее затем
на бесконечное множество равных сил, т. е. для случая равномерно распределенной
нагрузки.
Целый ряд исследований ученых стран ислама посвящен важной области
применения весов – определению удельного веса, преимущественно металлов и
драгоценных камней. Отправной точкой для них были античные сочинения по
статике, и прежде всего трактат Архимеда «О плавающих телах». Этими проблемами
занимались такие крупные ученые, как ал-Бируни, Омар
Хайям и его ученик ал-Хазини.
Ал-Бируни в
своем минералогическом трактате «Собрание сведений о познании драгоценностей»
приводит результаты большого числа точных взвешиваний. В качестве эталона для
драгоценных камней он выбирал сапфир, а для металлов – золото.
Определению удельных весов посвящен его специальный трактат «Об
отношениях между металлами и драгоценными камнями в объеме», который дошел до
нас в передаче ал-Хазини. Среди своих предшественников ал-Бируни
называет александрийского математика и астронома Менелая и ряд своих
современников, принадлежащих в основном к Багдадской школе: Санада ибн-Али (IX в.), Юханну ибн-Юсуфа
(X
в.), ар-Рази (XI в.). Своим непосредственным
предшественником ал-Бируни считает Ахмада ибн ал-Фадла
ал-Бухари (X
в.), метод которого основан на сравнении весов равных объемов чистых металлов и
сплавов. Аналогичный метод излагается в трактате Абу-Мансура ан-Найризи,
посвященном определению удельных весов меди и свинца. Ал-Бируни
описывает его под названием «метод Абу-Мансура». Основную проблему ал-Бируни видит именно в «установлении отношений между
металлами и минералами в объеме и весе». Для возможно более точного определения
объемов изучаемых минералов ал-Бируни пользовался
специально сделанным отливным стаканчиком. Удельные веса он приводит с
точностью до 1 тасуджа (1/24 мискаля, равного 425 г.). Помимо определения
удельных весов металлов и минералов ал-Бируни с
помощью специально сконструированного сосуда определял удельные веса ряда
жидкостей. Он отмечает различие удельного веса холодной и горячей, пресной и
соленой воды, указывает на связь плотности воды с ее удельным весом.
Дальнейшее усовершенствование способов взвешивания и определения
удельных весов производит Омар Хайям в трактате «Весы мудростей, или об
абсолютных водяных весах». Хайям излагает способ взвешивания с помощью весов,
находящихся в воде и в воздухе, и применяет его для определения количества
золота и серебра в сплаве. Удельный вес металлов он определяет, рассматривая
отношения их весов в воздухе и в воде. Большой интерес представляет графическая
иллюстрация получаемых пропорций с помощью отрезков прямых линий различной
длины.
Методам взвешивания и определения удельных весов посвящена
значительная часть трактата ал-Хазини «Весы мудрости». Ал-Хазини подробно
излагает способы Менелая, ал-Бируни и его
предшественников в странах ислама.
В трактате приведена модификация способа Хайяма, где для
определения веса золота в сплаве золота и серебра ал-Хазини прибегает к
уравнению первой степени, которое решает с помощью «алгебры и алмукабалы».
Следуя Хайяму, ал-Хазини также строит графическую схему для геометрической
иллюстрации совершаемых им арифметических операций. Приведенные им числовые
данные позволяют судить о точности производимых взвешиваний (около 0,1%).
Ал-Хазини определял объемы, пользуясь отливным стаканчиком, изобретенным ал-Бируни. По весам и объемам ал-Хазини находил удельные веса
различных веществ.
Интересно сопоставление его данных с современными:
удельный вес серебра – 10,30 (современное – 10,49), золота – 19,05 (19,27),
свинца – 11,32 (11,39), ртути – 13,56 (13,557), меди – 8,66 (8,94), железа –
7,74 (7,87). Как видно, расхождения незначительные. Такая точность позволяла
обнаружить различие удельного веса при разных температурах (для кипящей воды
дается число 0,958, что совпадает с современными данными). Точное определение
удельных весов позволяло решать ряд практических задач: отличать чистый металл
от подделок, устанавливать ценность монет, выявлять подлинность драгоценных
камней.
Кроме метрологической части «Книга о весах
мудрости» содержит теоретический раздел, в котором рассматривается определение
центров тяжести, потери веса телами при их погружении в воду, кажущегося веса
тел в воздухе, равновесия плавающих тел, сферической формы жидкости,
находящейся в равновесии, и др. С определением удельных весов мы встречаемся и
в XV в. в «Ключе
арифметики» самаркандского ученого Джемшида ал-Коши.
Развитие кинематических представлений в механике стран ислама
остается тесно связанным с разработкой теории движения небесных тел. До нас
дошло свыше 100 зиджей VIII – XV вв. Кинематические
модели, описывающие движение светил, рассматриваются и в большом количестве
специальных трактатов Сабита ибн Корры, его внука Ибн
Синана, ал-Бируни и многих других.
В «Книге о замедлении и ускорении движения по зодиакальной орбите
в соответствии с его расположением относительно эксцентрической орбиты» Ибн
Корра изучает видимое движение Солнца по эклиптике, исходя из античной
эксцентрической гипотезы. Свои утверждения он формулирует в виде четырех
предложений, два из которых чисто геометрические. С их помощью Ибн Корра доказывает, что на дуге эклиптики, соответствующей
дуге эксцентрической орбиты, расположенной ближе к апогею, движение Солнца
медленнее, чем на дуге эклиптики, соответствующей дуге эксцентрической орбиты,
расположенной ближе к перигею. А на таких двух дугах эклиптики, вместе взятых,
если эти дуги равны, расположены симметрично относительно точек, отстоящих на
90° от апогея и перигея, и имеют общий конец в одной из этих точек, «истинное»,
т. е. видимое, движение равно среднему равномерному движению по соответствующей
дуге эксцентрической орбиты. Свои рассуждения Ибн-Корра приводит для
произвольных сколь угодно малых дуг эксцентрической орбиты.
Блестящим образцом кинематического исследования является описание
движения Солнца в окрестности апогея и перигея в «Каноне Масуда» ал-Бируни. Рассматривая здесь движение точки по окружности, ал-Бируни подвергает его детальному математическому анализу.
Если Ибн Корра исходил из геометрических
представлений, ал-Бируни сводит свое исследование к изучению поведения
«уравнения Солнца», т. е. разности между дугами «истинного» и «среднего»
движения, и разностей значений этого «уравнения» в концах дуг эксцентрической
орбиты. Ал-Бируни показывает, что две указанные выше
точки, в которых скорость видимого движения совпадает со скоростью равномерного
движения по эксцентрической орбите, являются точками максимума «уравнения».
Далее он показывает, что скорость видимого движения Солнца достигает в точках
апогея и перигея максимума и минимума и что при перемещении от одного к другому
наблюдается непрерывное возрастание и убывание скорости. Ал-Бируни
связывает это с непрерывным возрастанием и убыванием «разностей уравнения»,
которые обращаются в нуль в точках максимума «уравнения».
В «Каноне Масуда» ал-Бируни пишет, что
замедление движения Солнца по эклиптике в апогее переходит в его ускорение в
перигее только после того, как оно проходит через равенство его и среднего
движения в место наибольшего угла для уравнения. Изменение движения по обе
стороны от этого места не ощущается, так как разность (уравнений) начинает
уменьшаться от апогея до этого упомянутого места, потом как бы исчезает в нем,
а затем увеличивается, пока Солнце не достигнет
перигея.
Хотя ал-Бируни в своих трудах не выделил еще ни понятия ускорения, ни понятия скорости в общем виде, его исследование было существенным шагом в этом направлении. Эти идеи не получили, однако, дальнейшего развития на средневековом Востоке и возродились уже в Западной Европе три столетия спустя.
email: KarimovI@rambler.ru
Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21
Строительная механика Сопротивление материалов
Прикладная механика Детали машин
Теория
машин и механизмов
