古代阿拉伯的天文學和物理學

吳國盛

作者 吳國盛 （本號主編，清華大學人文學院教授）

責編 許小編 劉小編

導讀

8世紀中葉，一個版圖遼闊的阿拉伯帝國已經形成，阿拉伯人的文化事業開始興盛起來。阿拉伯天文學一開始也是從印度和波斯引進的。阿爾·巴塔尼是阿拉伯人在天文學方面最富有創造性的一位天文學家。而阿爾·哈曾是繼阿基米德以來又一個偉大的物理學家，他的著作在文藝復興時期被譯成拉丁文，對近代早期的科學家產生了巨大的影響。開普勒直接繼承了阿爾哈曾在光學方面的研究工作。

一、阿爾·巴塔尼與阿拉伯的天文學

阿拉伯天文學一開始也是從印度和波斯引進的，主要是編製星表，並且學會使用了三角法。托勒密的《至大論》譯出後，開始未引起大的反響，後來才逐步成為阿拉伯天文學的聖典。在傳播托勒密體系方面，阿爾·巴塔尼的工作最為傑出。他也是阿拉伯人在天文學方面最富有創造性的一位天文學家。

阿爾·巴塔尼手持星盤，現代藝術家的作品。

阿爾·巴塔尼大約858年生於土耳其，是一位天文儀器製造商的兒子。他青年時代來到巴格達天文台學習和工作，認真研究過托勒密的著作，並用相當精密的儀器和細緻的觀察檢驗托勒密的天文理論。在某些常數方面，阿爾·巴塔尼對托勒密體系作了修正。例如，他發現春分點對於地球近日點的相對移動，將托勒密所確定的位置作了改動。他所確定的回歸年的長度非常準確，700年後被作為格里高里改革儒略曆的基本依據。929年，巴塔尼在伊拉克的薩馬拉去世。

一個18 世紀的波斯星盤，現存劍橋Whipple 科學史博物館。

阿拉伯天文學的主要成就，是在新的觀察基礎上對托勒密體系的完善。此外，他們通過運用印度天文學家發明的正弦表，使球面三角成為天文觀測和天文計算的一種極有效的工具。托勒密體系通過阿拉伯人延續到了近代早期。

二、阿爾·哈曾與阿拉伯的物理學

阿爾·哈曾是繼阿基米德以來又一個偉大的物理學家。他965年生於伊拉克的巴士拉，1039年死於埃及的開羅。他留下了許多光學和天文學著作，其成就主要集中在7卷本的《光學書》一書中。從前的人們認為，人能看見東西是因為從人眼睛裡發射出的光線經過物體又反射回來了。包括歐幾里得、托勒密這樣的大家都持這樣的觀點，但阿爾哈曾指出，人的眼睛並不發射光線，所有的光線都來自太陽。人所以能看見物體，是因為物體反射了太陽光。這是光學史上一次大的觀念變革。

阿爾·哈曾畫像。

在《光學書》一書中，他研究了透鏡的成像原理，發現透鏡的曲面是造成光線折射的原因，並非組成透鏡的物質有什麼特殊的魔力。他廣泛研究了光在各種情形中的折射和反射現象，特別探討了大氣中的光學現象。他還討論了月亮如何反射太陽光的問題。

《光學書》的拉丁譯本的首頁插圖，展示阿基米德如何用反光鏡把羅馬軍艦燒毀。

像阿基米德一樣，阿爾哈曾平時喜歡搞一些技術發明。為此他也遇到了一些麻煩。他曾經向埃及的哈里發提出願意發明一種治理尼羅河洪水的裝置，但這位哈里發是一個無法無天的暴君，他要求阿爾哈曾立即造出這種機器，否則就很殘忍的處死他。這樣的機器自然不是一下子能夠造出來的。為了逃避死刑，阿爾哈曾不得不裝瘋多年，直到那位哈里發死去。

尼羅河的水位計，由Al-Fargoniy(798-865) 負責製造。吳國盛攝。

阿爾哈曾的著作在文藝復興時期被譯成拉丁文，對近代早期的科學家產生了巨大的影響。開普勒直接繼承了阿爾哈曾在光學方面的研究工作。

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