العلم في العالم الإسلامي في العصور الوسطى

شهدت الفترة الإسلامية المبكرة تطورًا في الأطر النظرية في الخيمياء والكيمياء ، مما أرسى الأساس لتطورات لاحقة في كلا المجالين. وظلت نظرية الكبريت والزئبق للمعادن ، التي وردت لأول مرة في كتاب سر الخلق (حوالي 750-850، والذي نُسب خطأً إلى أبولونيوس التياني )، وفي كتابات منسوبة إلى جابر بن حيان (كُتبت حوالي 850-950)، ^{[ 7 ]} أساسًا لنظريات التركيب المعدني حتى القرن الثامن عشر. ^{[ 8 ]} أما لوح الزمرد ، وهو نص غامض اعتبره جميع الخيميائيين اللاحقين، بمن فيهم إسحاق نيوتن، أساسًا لفنهم، فقد ورد لأول مرة في سر الخلق وفي أحد الأعمال المنسوبة إلى جابر. ^{[ ٩ ]} في الكيمياء التطبيقية، تتضمن مؤلفات جابر بن الخطاب، ومؤلفات الكيميائي والطبيب الفارسي أبو بكر الرازي (حوالي ٨٦٥-٩٢٥م)، أقدم التصنيفات المنهجية للمواد الكيميائية. ^{[ ١٠ ]} كما اهتم الكيميائيون بتصنيع هذه المواد صناعيًا. ^{[ ١١ ]} يصف جابر بن الخطاب تخليق كلوريد الأمونيوم ( الملح الأمونياكي ) من مواد عضوية ، ^{[ ٧ ]} وجرّب أبو بكر الرازي تسخين كلوريد الأمونيوم، والكبريت ، وأملاح أخرى ، مما أدى في النهاية إلى اكتشاف الأحماض المعدنية على يد كيميائيين لاتينيين في القرن الثالث عشر، مثل جابر بن الخطاب الزائف . ^{[ ١٠ ]}

أصبح علم الفلك فرعًا رئيسيًا من فروع العلوم الإسلامية. وكرّس الفلكيون جهودهم لفهم طبيعة الكون ولأغراض عملية. ومن تطبيقاته تحديد القبلة ، وهي الاتجاه الذي يتوجه إليه المسلمون في الصلاة. كما استُخدم علم التنجيم للتنبؤ بالأحداث التي تؤثر على حياة الإنسان، ولاختيار الأوقات المناسبة لأنشطة مثل الحروب أو تأسيس المدن. ^{[ 12 ]} وقد حدد البتاني (850-922) بدقة طول السنة الشمسية . وساهم في جداول طليطلة ، التي استخدمها الفلكيون للتنبؤ بحركات الشمس والقمر والكواكب في السماء. وفي وقت لاحق، استخدم كوبرنيكوس (1473-1543) بعضًا من جداول البتاني الفلكية. ^{[ 13 ]}

طوّر الزرقالي (1028-1087) أسطرلابًا أكثر دقة ، استُخدم لقرون لاحقة. بنى ساعة مائية في طليطلة ، واكتشف أن أوج الشمس يتحرك ببطء بالنسبة للنجوم الثابتة، وحصل على تقدير جيد لحركتها ^{[ 14 ]} لمعدل تغيرها. ^{[ 15 ]} كتب ناصر الدين الطوسي (1201-1274) تنقيحًا هامًا لنموذج بطليموس السماوي في القرن الثاني . عندما أصبح الطوسي منجمًا لهيلاغو ، مُنح مرصدًا واطلع على التقنيات والملاحظات الصينية. طوّر علم المثلثات كمجال مستقل، وجمع أدق الجداول الفلكية المتاحة حتى ذلك الوقت. ^{[ 16 ]}

امتدت دراسة العالم الطبيعي لتشمل فحصًا دقيقًا للنباتات. وقد أثبت العمل المنجز فائدة مباشرة في النمو غير المسبوق لعلم الصيدلة في العالم الإسلامي. ^{[ 17 ]} وقد ساهم الدينوري (815-896) في نشر علم النبات في العالم الإسلامي من خلال كتابه " كتاب النباتات " المكون من ستة مجلدات. لم يبقَ منه سوى المجلدين الثالث والخامس، بينما أُعيد بناء جزء من المجلد السادس من خلال اقتباسات. يصف النص المتبقي 637 نوعًا من النباتات مرتبة أبجديًا من حرف السين إلى حرف الياء ، مما يعني أن الكتاب بأكمله كان يشمل آلاف الأنواع من النباتات. وقد وصف الدينوري مراحل نمو النبات وإنتاج الأزهار والثمار. احتوت موسوعة زكريا القزويني (1203-1283) التي تعود إلى القرن الثالث عشر الميلادي ، والمعروفة باسم "عجائب الخلق" ، على العديد من المواضيع، من بينها وصفٌ واقعيٌّ للنباتات ورواياتٌ خيالية. فعلى سبيل المثال، وصف أشجارًا تنمو على أغصانها طيورٌ بدلًا من الأوراق، ولكنها لا توجد إلا في الجزر البريطانية النائية. ^{[ 18 ] [ 17 ] [ 19 ]} وُثِّق استخدام النباتات وزراعتها في القرن الحادي عشر الميلادي على يد محمد بن إبراهيم بن بسال الطليطلي في كتابه " ديوان الفلاحة "، وعلى يد ابن العوام الإشبيلي (المعروف أيضًا بأبي الخير الإشبيلي) الإشبيلي في كتابه "كتاب الفلاحة " الذي صدر في القرن الثاني عشر الميلادي. كان ابن بسال قد جاب أرجاء العالم الإسلامي، وعاد بمعرفةٍ واسعةٍ في علم الزراعة أسهمت في الثورة الزراعية العربية . يصف كتابه العملي والمنهجي أكثر من 180 نوعًا من النباتات، وكيفية إكثارها والعناية بها. وقد شمل الخضراوات الورقية والجذرية، والأعشاب، والتوابل، والأشجار. ^{[ 20 ]}

شجع انتشار الإسلام في غرب آسيا وشمال أفريقيا على نمو غير مسبوق في التجارة والسفر براً وبحراً، وصولاً إلى مناطق بعيدة مثل جنوب شرق آسيا والصين ومعظم أنحاء أفريقيا واسكندنافيا وحتى أيسلندا. وعمل الجغرافيون على تجميع خرائط دقيقة للعالم المعروف آنذاك، انطلاقاً من مصادر عديدة موجودة ولكنها متفرقة. ^{[ 21 ]} كتب أبو زيد البلخي (850-934)، مؤسس مدرسة البلخي لرسم الخرائط في بغداد، أطلساً بعنوان " صور الأقاليم ". ^{[ 22 ]} قاس البيروني (973-1048) نصف قطر الأرض باستخدام طريقة جديدة، تضمنت رصد ارتفاع جبل في ناندانا (الواقعة حالياً في باكستان). ^{[ 23 ]} رسم الإدريسي (1100-1166) خريطة للعالم لروجر ، ملك صقلية النورماني (حكم من 1105 إلى 1154). كما ألّف كتاب "تابولا روجيريانا " (كتاب روجر)، وهو دراسة جغرافية للشعوب والمناخات والموارد والصناعات في العالم المعروف آنذاك. ^{[ 24 ]} رسم الأميرال العثماني بيري ريس ( حوالي 1470-1553) خريطة للعالم الجديد وغرب إفريقيا عام 1513. وقد استعان بخرائط من اليونان والبرتغال ومصادر إسلامية، وربما خريطة رسمها كريستوفر كولومبوس . وقد مثّل جزءًا من تقليد عريق في رسم الخرائط العثمانية. ^{[ 25 ]}

• 
  نسخة حديثة من لوحة روجريانا للإدريسي 1154 ، مقلوبة، باتجاه الشمال في الأعلى

قام علماء الرياضيات المسلمون بجمع وتنظيم وتوضيح الرياضيات التي ورثوها من مصر القديمة واليونان والهند وبلاد ما بين النهرين وبلاد فارس، ثم انطلقوا ليُبدعوا في مجالاتهم الخاصة. شملت الرياضيات الإسلامية الجبر والهندسة والحساب . كان الجبر يُستخدم في الغالب للتسلية ، إذ لم تكن له تطبيقات عملية تُذكر في ذلك الوقت. أما الهندسة، فكانت تُدرس على مستويات مختلفة، وتحتوي بعض النصوص على قواعد هندسية عملية للمسح وقياس الأشكال. وكانت الهندسة النظرية شرطًا أساسيًا لفهم علم الفلك والبصريات، وقد تطلبت سنوات من العمل المُكثف. في بدايات الخلافة العباسية (التي تأسست عام 750)، وبعد فترة وجيزة من تأسيس بغداد عام 762، استوعبت مجموعة علماء المنصور بعض المعارف الرياضية من التراث الفارسي الجاهلي في علم الفلك. وفي أواخر القرن الثامن، دُعي فلكيون من الهند إلى بلاط الخليفة، حيث شرحوا التقنيات المثلثية الأولية المُستخدمة في علم الفلك الهندي. تُرجمت أعمال يونانية قديمة، مثل كتاب المجسطي لبطليموس وكتاب الأصول لإقليدس ، إلى اللغة العربية. وبحلول النصف الثاني من القرن التاسع، كان علماء الرياضيات المسلمون يُسهمون في أكثر جوانب الهندسة اليونانية تعقيدًا. وبلغت الرياضيات الإسلامية ذروتها في الجزء الشرقي من العالم الإسلامي بين القرنين العاشر والثاني عشر. كتب معظم علماء الرياضيات المسلمين في العصور الوسطى باللغة العربية، بينما كتب آخرون باللغة الفارسية. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

كان الخوارزمي (القرنين الثامن والتاسع الميلاديين) له دورٌ محوريٌ في تبني نظام الأرقام الهندية العربية وتطوير علم الجبر ، كما أدخل طرقًا لتبسيط المعادلات، واستخدم الهندسة الإقليدية في براهينه. ^{[ 29 ] [ 30 ]} وكان أول من تعامل مع الجبر كعلمٍ مستقلٍ بذاته، ^{[ 31 ]} وقدم أول حلٍ منهجيٍ للمعادلات الخطية والتربيعية . ^{[ 32 ] : 14} عمل ابن إسحاق الكندي (801-873) في علم التشفير للخلافة العباسية ، ^{[ 33 ]} وقدم أول شرحٍ موثقٍ معروفٍ لتحليل الشفرات وأول وصفٍ لطريقة تحليل التردد . ^{[ 34 ] [ 35 ]} ساهم ابن سينا ​​( حوالي 980-1037) في تقنياتٍ رياضيةٍ مثل استبعاد الرقم تسعة . ^{[ 36 ]} قام ثابت بن قرة (835-901) بحساب حل مسألة رقعة الشطرنج التي تتضمن متسلسلة أسية. ^{[ 37 ]} حاول الفارابي ( حوالي 870-950) وصف الأنماط المتكررة الشائعة في الزخارف الإسلامية هندسيًا في كتابه "الحرف الروحية والأسرار الطبيعية في تفاصيل الأشكال الهندسية" . ^{[ 38 ]} قام عمر الخيام (1048-1131)، المعروف في الغرب كشاعر، بحساب طول السنة بدقة تصل إلى خمسة أرقام عشرية، ووجد حلولًا هندسية لجميع أشكال المعادلات التكعيبية الثلاثة عشر، وطوّر بعض المعادلات التربيعية التي لا تزال مستخدمة. ^{[ 39 ]} يُنسب إلى جمشيد الكاشي (حوالي 1380-1429) العديد من نظريات حساب المثلثات، بما في ذلك قانون جيب التمام ، المعروف أيضًا بنظرية الكاشي. يُنسب إليه اختراع الكسور العشرية ، وطريقة مشابهة لطريقة هورنر لحساب الجذور. وقد حسب قيمة π بدقة تصل إلى 17 رقماً معنوياً. ^{[ 40 ]}

في القرن السابع الميلادي تقريبًا، تبنى علماء المسلمين نظام الأرقام الهندية العربية ، ووصفوا استخدامه في نص معياري بعنوان "في الأرقام الهندية". وبدأ ظهور شكل مميز من الأرقام العربية الغربية، المشتقة من الأرقام العربية الشرقية ، في المغرب والأندلس حوالي القرن العاشر الميلادي (وتُسمى أحيانًا بالأرقام الغبارية ، مع أن هذا المصطلح ليس شائعًا دائمًا)، وهي الأصل المباشر للأرقام العربية الحديثة المستخدمة في جميع أنحاء العالم. ^{[ 41 ]}

أولى المجتمع الإسلامي اهتمامًا بالغًا بالطب، امتثالًا لحديث نبوي يحث على الحفاظ على الصحة. وقد ورث أطباؤه المعارف والمعتقدات الطبية التقليدية من حضارات اليونان وروما وسوريا وفارس والهند القديمة. وشملت هذه المعارف كتابات أبقراط، مثل كتاباته عن نظرية الأخلاط الأربعة ، ونظريات جالينوس . ^{[ 42 ]} وقد حدد الرازي ( حوالي 865-925) مرضي الجدري والحصبة، واعتبر الحمى جزءًا من دفاعات الجسم. وألّف موسوعة من 23 مجلدًا في الطب الصيني والهندي والفارسي والسرياني واليوناني. وقد شكك الرازي في النظرية الطبية اليونانية الكلاسيكية حول كيفية تنظيم الأخلاط الأربعة لعمليات الحياة . كما طعن في عمل جالينوس في عدة جوانب، بما في ذلك علاج الفصد ، مؤكدًا فعاليته. ^{[ 43 ]} كان الزهراوي (936-1013) جراحًا، ويُعرف أهم أعماله الباقية باسم "التصريف" (المعرفة الطبية). وهو عبارة عن مجموعة من 30 مجلدًا تتناول بشكل أساسي الأعراض الطبية والعلاجات وعلم الأدوية. ويصف المجلد الأخير، الخاص بالجراحة، الأدوات الجراحية والمستلزمات والإجراءات الرائدة. ^{[ 44 ]} كتب ابن سينا ​​(حوالي 980-1037) كتابًا طبيًا رئيسيًا، وهو "القانون في الطب" . ^{[ 36 ]} كتب ابن النفيس (1213-1288) كتابًا مؤثرًا في الطب؛ وقد حلّ إلى حد كبير محل "القانون" لابن سينا ​​في العالم الإسلامي. وكتب شروحًا على جالينوس وعلى مؤلفات ابن سينا. أحد هذه الشروح، الذي اكتُشف عام 1924، وصف دوران الدم عبر الرئتين . ^{[ 45 ] [ 46 ]}

شهد علم البصريات تطورًا سريعًا في هذه الفترة. وبحلول القرن التاسع، ظهرت مؤلفات في البصريات الفيزيولوجية والهندسية والفيزيائية. وشملت المواضيع التي تناولتها هذه المؤلفات انعكاس المرآة. كتب حنين بن إسحاق (809-873) كتاب " عشر رسائل في العين" ، الذي ظل مؤثرًا في الغرب حتى القرن السابع عشر. ^{[ 47 ]} طوّر عباس بن فرناس (810-887) عدسات للتكبير وتحسين الرؤية. ^{[ 48 ]} اكتشف ابن سهل ( حوالي 940-1000) قانون الانكسار المعروف بقانون سنيل . واستخدم هذا القانون لإنتاج أولى العدسات اللاكروية التي ركزت الضوء دون انحرافات هندسية. ^{[ 49 ] [ 50 ]}

في القرن الحادي عشر الميلادي، رفض ابن الهيثم (965-1040) الأفكار اليونانية حول الرؤية، سواءً أكانت الطريقة الأرسطية التي ترى أن شكل الجسم المدرك يدخل العين (وليس مادته)، أم طريقة إقليدس وبطليموس التي ترى أن العين تُصدر شعاعًا. اقترح الهيثم في كتابه " المناظر" أن الرؤية تحدث عن طريق أشعة ضوئية تُشكّل مخروطًا رأسه في مركز العين. وأشار إلى أن الضوء ينعكس من أسطح مختلفة في اتجاهات مختلفة، مما يجعل الأشياء تبدو مختلفة. ^{[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ]} كما جادل بأن رياضيات الانعكاس والانكسار يجب أن تتوافق مع تشريح العين. ^{[ 55 ]} وكان أيضًا من أوائل الداعين إلى المنهج العلمي ، وهو المفهوم القائل بضرورة إثبات الفرضية من خلال تجارب تستند إلى إجراءات قابلة للتحقق أو أدلة رياضية، وذلك قبل خمسة قرون من علماء عصر النهضة . ^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]}

شجّعت التطورات في علم النبات والكيمياء في العالم الإسلامي على تطوير علم الأدوية . فقد روّج محمد بن زكريا الرازي (865-915) للاستخدامات الطبية للمركبات الكيميائية. وكان أبو القاسم الزهراوي (936-1013) رائدًا في تحضير الأدوية بالتسامي والتقطير . ويُقدّم كتابه "ليبر سيرفيتوريس " تعليماتٍ لتحضير "المستحضرات البسيطة" التي استُخدمت في تركيب الأدوية المعقدة آنذاك. وكان صبور بن سهل (توفي عام 869) أول طبيب يصف مجموعةً واسعةً من الأدوية والعلاجات للأمراض. وفي القرن العاشر الميلادي، كتب الموفق كتاب "أسس الخصائص الحقيقية للعلاجات" ، واصفًا مواد كيميائية مثل أكسيد الزرنيخ وحمض السيليسيك . وميّز بين كربونات الصوديوم وكربونات البوتاسيوم ، ولفت الانتباه إلى الطبيعة السامة لمركبات النحاس ، وخاصةً كبريتيد النحاس ، وكذلك مركبات الرصاص . كتب البيروني (973-1050) كتاب الصيدلة ، واصفًا فيه بالتفصيل خصائص الأدوية، ودور الصيدلة، وواجبات الصيدلي. ووصف ابن سينا ​​700 مستحضر، وخصائصها، وآلية عملها، ودواعي استخدامها. وخصص مجلدًا كاملًا للأدوية البسيطة في كتابه القانون في الطب . وطُبعت مؤلفات مساويه المارديني ( حوالي 925-1015) وابن الوفيد (1008-1074) باللاتينية أكثر من خمسين مرة، حيث ظهرت بعنوان "De Medicinis universalibus et specificibus" لميسو الأصغر (توفي عام 1015) و" Medicamentis simplicibus" لأبينغوفيت (حوالي 997-1074) على التوالي. وقام بيتر الأبانو (1250-1316) بترجمة كتاب المارديني وإضافة ملحق إليه بعنوان " De Veneris" . وصف ابن البيطار (1197-1248)، في كتابه "الجامع في الطب" ، ألف نوع من الأعشاب والأدوية المستمدة مباشرة من نباتات البحر الأبيض المتوسط ​​التي جُمعت على طول الساحل الممتد بين سوريا وإسبانيا، متجاوزًا بذلك لأول مرة ما قدمه ديوسقوريدس في العصور الكلاسيكية. ^{[ 62 ] [ 17 ]}وصف أطباء مسلمون مثل ابن سينا ​​التجارب السريرية لتحديد فعالية الأدوية والمواد الطبية . ^{[ 63 ]}

باستثناء البصريات وعلم الفلك اللذين وُصفا بشكل منفصل، فإن فروع الفيزياء التي دُرست في هذه الفترة تُعدّ جوانب من الميكانيكا : السكون ، والديناميكا ، والكينماتيكا ، والحركة . في القرن السادس الميلادي، رفض يوحنا فيلوبونوس ( حوالي 490 - حوالي 570 ) النظرة الأرسطية للحركة، وجادل بدلاً من ذلك بأن الجسم يكتسب ميلاً للحركة عندما تؤثر عليه قوة دافعة. وفي القرن الحادي عشر، تبنى ابن سينا ​​الفكرة نفسها تقريبًا، وهي أن الجسم المتحرك يمتلك قوة تتبدد بفعل عوامل خارجية كمقاومة الهواء. ^{[ 64 ]} ميّز ابن سينا ​​بين "القوة" و"الميل" ؛ إذ زعم أن الجسم يكتسب ميلاً عندما يكون معاكسًا لحركته الطبيعية. وخلص إلى أن استمرار الحركة يعتمد على الميل المنتقل إلى الجسم، وأن الجسم يبقى متحركًا حتى ينفد الميل . كما زعم أن المقذوف في الفراغ لا يتوقف إلا إذا تأثر بعامل خارجي. يتوافق هذا الرأي مع قانون نيوتن الأول للحركة ، المتعلق بالقصور الذاتي. ^{[ 65 ]} وباعتباره اقتراحًا غير أرسطي، فقد تم التخلي عنه بشكل أساسي حتى وصفه جان بوريدان (حوالي 1295-1363) بأنه "دافع"، والذي من المحتمل أنه تأثر بكتاب ابن سينا ​​للشفاء . ^{[ 64 ]} 

في كتابه "الظلال" ، يصف أبو ريحان البيروني (973-1048) الحركة غير المنتظمة بأنها ناتجة عن التسارع. ^{[ 66 ]} حاولت نظرية ابن سينا ​​في الحركة ربط سرعة الجسم المتحرك بوزنه، وهي مقدمة لمفهوم الزخم . [ ^{67 ] نصت} نظرية أرسطو في الحركة على أن القوة الثابتة تُنتج حركة منتظمة؛ إلا أن أبا البركات البغدادي (حوالي 1080-1164/5) خالفه الرأي، مُجادلاً بأن السرعة والتسارع شيئان مختلفان، وأن القوة تتناسب طردياً مع التسارع، لا مع السرعة. ^{[ 68 ]}

اخترع الإخوة بنو موسى ، جعفر محمد وأحمد والحسن (حوالي أوائل القرن التاسع الميلادي)، أجهزة آلية موصوفة في كتابهم " الأجهزة المبتكرة" . ^{[ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]}

نُقلت العديد من الأعمال الكلاسيكية، بما فيها أعمال أرسطو، من اليونانية إلى السريانية، ثم إلى العربية، ثم إلى اللاتينية في العصور الوسطى. وظل علم الحيوان لأرسطو مهيمناً في مجاله لألفي عام. ^{[ 72 ]} كتاب الحيوان هو ترجمة عربية من القرن التاسع الميلادي لكتاب تاريخ الحيوانات : 1-10، وأجزاء الحيوانات : 11-14، ^{[ 73 ]} وتكوين الحيوانات : 15-19. ^{[ 74 ] [ 75 ]}

ذُكر الكتاب من قِبل الكندي (توفي عام 850)، وعلّق عليه ابن سينا ​​في كتابه " كتاب الشفاء ". كما علّق عليه ابن باجة وابن رشد وانتقداه في كتابي " في أجزاء الحيوانات" و "تكوين الحيوانات" . ^{[ 76 ]}