《人类科学技术史-160》阿拉伯中世纪物理学

阿拉伯中世纪物理学

中世纪阿拉伯人继承和发展了古希腊的科学和文化，从而创造了灿烂的阿拉伯文明。在物理学方面，阿拉伯人也大量吸收了古希腊的科学成就。阿基米德、亚里士多德、托勒密等人的著作被翻译成阿拉伯文。从10世纪以后，阿拉伯人在物理学上做了许多工作，尤其是在光学和静力学方面成果显著。

在光学方面，阿拉伯最杰出的物理学家是阿勒.哈增(约965-1038）。他曾在埃及任大臣，著有《光学全书》。阿勒.哈增从希腊人那里学到了"反射定律"——光反射时反射角等于入射角。在此基础上，他又进一步指出：入射光线、反射光线和法线都在同一平面上。

阿勒.哈增还纠正了托勒密的折射定律。托勒密断言：入射角与反射角成正比。阿勒.哈增特地做了一个实验来检验。他把一个带有刻度的圆盘垂直地放置，一半浸入水中。入射光通过盘边的小孔和中心的小孔射入，入射角和反射角可以从圆盘上的刻度准确读出。他发现：入射光线、折射光线和法线在同一平面上；托勒密的折射定律只有在入射角较小时才近似成立。可惜，他也未能得出正确的折射公式。

阿勒.哈增研究过球面镜和抛物柱面镜。他发现：平行于主轴的光线入射到球面镜上时，则反射到这个轴上。为此，他提出了著名的"阿勒.哈增问题"：在发光点和眼睛已定的情况下，寻找球面镜、圆锥面镜和圆柱面镜上的反射点。他对这个问题进行了详细的讨论。

阿勒.哈增还研究了视觉生理学。当时在阿拉伯的沙漠和热带地区眼病盛行，因此阿拉伯的眼病研究很发达。阿拉伯人很早已经能用手术处理眼病，关注到了眼睛的生理构造。阿勒.哈增是最早使用了"网膜"、"角膜"、"玻璃体"、"前房液"等术语的人。他认为视觉是在玻璃体中得到的。他还反对由柏拉图和欧几里德提出的关于视觉是由眼睛发出光线的学说，而赞成德谟克利特的观点，认为光线是从被观察的物体以球面形式发射出来的。

阿勒.哈增对光学的研究，有力地促进了现代光学的诞生。

在力学方面，阿尔.哈兹尼(生卒年不详）作出了重要的贡献。他在公元1137年发表的《智慧秤的故事》一文中，详细地描绘了他自己发明的带有5个秤盘的杆秤。它既可以作为杆秤使用，也可用一个可动的秤盘在没有砝码的情况下测量重物，还可以在水中测定物体的重量。阿尔.哈兹尼用智慧秤测物体重量，同时使用一个带有向下倾斜的喷嘴的容器，把水灌满容器至喷嘴口，然后把物体浸入容器，通过测量溢出的水重可以确定物体的体积。他用这个方法确定了一些物质的密度。

阿尔.哈兹尼还发现空气也有重量，因此他把阿基米德的浮力定律从液体推广到空气中。他发现"大气的密度随高度的不断增加，其密度越来越小，因此物体在不同高度测量时，重量会有所不同。"这也是很重要的力学规律。

他还以路程与时间之比给出了速度的概念。

阿拉伯的物理学研究和它的经济发展联系极为紧密。在度过了从公元10世纪到12世纪的鼎盛时期后，由于阿拉伯内部灌溉农业管理不善；外部承受了基督徒十字军的打击以及蒙古人、鞑靼人的入侵。内外交困的阿拉伯经济衰败了，阿拉伯物理学与数学一样，也随之衰落了。

阿拉伯的物理学主要是继承了希腊人的成果，并有所创新。阿拉伯物理学为中世纪的欧洲提供了丰富的资料、实验、理论和方法，有力地推动了欧洲物理学的复兴。