中世イスラム世界における物理学

イスラムの黄金時代（おおよそ8世紀半ばから13世紀半ばまで）には、 自然科学は様々な進歩を遂げ、古典の伝承（アリストテレス、プトレマイオス、ユークリッド、新プラトン主義など）に多くの革新が加えられました。^{[ 1 ]}この時期、イスラム神学は思想家が知識を探求することを奨励しました。^{[ 2 ]}この時期の思想家には、アル・ファラビ、アブー・ビシュル・マッタ、イブン・シーナー、アル・ハッサン・イブン・アル・ハイサム、イブン・バッジャなどがいます。^{[ 3 ]}これらの著作とそれらに対する重要な注釈は、中世の科学の源泉となりました。これらは、この時代の共通語であったアラビア語に翻訳されました。

イスラム世界の科学研究は、ギリシャ人からアリストテレス物理学を受け継ぎ、イスラム黄金時代にそれをさらに発展させた。しかし、イスラム世界では経験的観察から得られた知識をより尊重し、宇宙は単一の法則によって支配されていると信じていた。経験的観察の使用は、科学的方法の粗雑な形態の形成につながった。^{[ 4 ]}イスラム世界における物理学の研究は、イラクとエジプトで始まった。^{[ 5 ]} この時期に研究された物理学の分野には、光学、力学（静力学、動力学、運動学、運動を含む）、天文学が含まれる。

イスラムの学問はギリシャからアリストテレス物理学を受け継ぎ、イスラム黄金時代にはそれをさらに発展させ、特に観察と先験的推論を重視し、科学的方法の初期形態を発展させた。アリストテレス物理学では、物理学は実証的な数学よりも低いと見なされていたが、より大きな知識理論の観点からは、物理学は天文学よりも高位であり、その原理の多くは物理学と形而上学に由来する。^{[ 6 ]}アリストテレスによれば、物理学の主要な主題は運動または変化であり、この変化には、根源的なもの、欠如、および形の3つの要素が関係していた。アリストテレスは『形而上学』で、不動の動者が宇宙の運動の原因であると信じており、新プラトン主義者は後に宇宙は永遠であると一般化した。^{[ 1 ]}アル・キンディーは、世界の永遠性は無限を含む別の種類の不条理に陥らせると主張して、宇宙が永遠であるという考えに反論した。アル・キンディーは、無限を横断することは不可能であるため、宇宙には時間的な起源がなければならないと主張した。

アリストテレスの形而上学に関する最初の注釈書の1つは、アル・ファラビによるものである。アル・ファラビは「アリストテレスの形而上学の目的」の中で、形而上学は自然の存在に特有のものではないが、同時に、形而上学は自然の存在よりも普遍性が高いと主張している。^{[ 1 ]}

物理学の一分野である光学は、この時期に急速に発展した。9世紀までには、生理光学や鏡面反射、幾何光学、物理光学に関する研究が行われていた。^{[ 7 ]} 11世紀には、イブン・アル＝ハイサムはギリシャの視覚に関する考え方を否定しただけでなく、新しい理論を提唱した。^{[ 8 ]}

バグダッドの宮廷に仕えた数学者で物理学者であったイブン・サフル（940年頃～1000年）は、 984年に『燃焼鏡とレンズについて』という論文を著し、曲面鏡とレンズが光を曲げて集束させる仕組みについての自身の理解を述べた。イブン・サフルは、現在ではスネルの法則と呼ばれる屈折の法則を発見したとされている。^{[ 9 ] [ 10 ]}彼はこの法則を用いて、幾何学的収差のない光を集束させるレンズの形状を考案した。これはアナクラスティックレンズとして知られている。

イブン・アル＝ハイサム（西ヨーロッパではアルハセンまたはアルハゼンとして知られる）（965年- 1040年）は、「光学の父」^{[ 11 ]}および科学的方法の先駆者とみなされることが多く、「ギリシャの光学理論に対する最初の包括的かつ体系的な代替案」^{[ 12 ]}を定式化した。彼は著書『光学の書』の中で、光はさまざまな面でさまざまな方向に反射され、その結果、私たちが見る特定の物体に対して異なる光のシグネチャが生じると仮定した。^{[ 13 ]}これは、光線が目から物体に放出され、再び戻ってくると信じていたユークリッドやプトレマイオスなどのギリシャの科学者が以前に考えていたアプローチとは異なるものであった。アル＝ハイサムはこの新しい光学理論によって、知覚の生理学を説明することなく、視錐体理論の幾何学的側面を研究することができた。^{[ 7 ]}また、イブン・アル＝ハイサムは『光学の書』の中で、光学を理解するために力学を用いた。彼は投射物を用いて、標的に垂直に当たる物体は斜めに当たる物体よりもはるかに大きな力を発揮することを観察した。アル＝ハイサムはこの発見を光学に応用し、直射光が斜めではなく垂直に入射するため、なぜ直射光が目に害を与えるのかを説明しようとした。^{[ 13 ]}彼はカメラ・オブスクラを開発し、異なるろうそくからの光と色が、開口部で混ざり合うことなく、単一の開口部を直線的に通過できることを示した。^{[ 14 ]}彼の理論は西洋に伝わった。^{[ 12 ]}彼の研究はロジャー・ベーコン、ジョン・ペッカム、ヴィテロに影響を与え、彼らは彼の研究を発展させ、最終的にケプラーに伝えた。^{[ 12 ]}

タキー・アル＝ディーンは、光は観察対象ではなく目から発せられるという広く信じられている考えを否定しようと試みた。彼は、もし光が一定の速度で目から発せられるとしたら、星は非常に遠くにあるため、私たちが見ている間に星を照らすには時間がかかりすぎると説明した。したがって、私たちが目を開けるとすぐに星を見ることができるように、光は星から発せられているに違いない。^{[ 15 ]}

イスラム教における天文学モデルの理解は、ギリシャのプトレマイオス体系に基づいていた。しかし、初期の天文学者の多くは、このモデルに疑問を抱き始めていた。その予測は必ずしも正確ではなく、天文学者が天体の動きを数学的に記述しようとしていたため、過度に複雑になっていた。イブン・アル＝ハイサムは『アル＝シュクーク・アラ・バティアミウス』（「プトレマイオスへの疑念」）を出版し、プトレマイオス体系に対する多くの批判を概説した。この本は、他の天文学者に、プトレマイオスよりも天体の動きをよりよく説明する新しいモデルを開発するよう促した。^{[ 16 ]}アル＝ハイサムの『光学の書』では、天球は固体物質でできておらず、天は空気よりも密度が低いと主張している。^{[ 17 ]}一部の天文学者は重力についても理論化しており、アル＝ハジニは、物体が持つ重力は宇宙の中心からの距離に応じて変化すると示唆している。この場合の宇宙の中心とは、地球の中心を指します。^{[ 18 ]}

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