اختراعات بنوموسی (Banu Musa)، سه پسر دانشمند موسی بن شاکر خراسانی یا اخوان ثلاثه که در زمان مامون عباسی میزیستند، در مکانیک، نجوم و ریاضیات بوده است. در ص ۹۴ کتاب علوم نهم درباره کاس العدل که از اختراعات بنوموسی است توضیح داده شده است.
سه برادر، سه دانشمند پر افتخار ایرانی که قرن دوم هجری (هفتم میلادی ) در دربار خلفای عباسی میزیستند. با نامهای محمد، احمد و حسن، پسران موسی بنی شاکر که خود از منجمان بزرگ دربار عباسی بود، ملقب به بنی موسی هستند. اختراعات بنوموسی و ترجمه های آنان از کتابهای یونانی، علم اسلامی را رونق بخشید و راهگشای علم غرب نیز شد.
این سه برادر در علم مکانیک، ریاضی و نجوم سرآمد بودند. در این مطلب با این سه دانشمند و اختراعات بنوموسی از جمله جام عدل یا کاس العدل آشنا میشوید.
بنوموسی کیستند؟
موسی بن شاکر خراسانی یا خوارزمی، پدر سه پسر دانشمند، منجم مامون عباسی بوده است. راهیابی بنوموسی به دربار مأمون هم از طریق مناسبات نزدیکی که موسی با خلیفه داشت صورت گرفت. با مرگ موسی بن شاکر در زمان خلافت مأمون، بنوموسی که خردسال بودند تحت سرپرستی مأمون به فراگیری علوم در بیتالحکمه پرداختند.
این سه پسر به ترتیب «ابوجعفر محمد»، «ابوالقاسم احمد» و «حسن » نام داشتند.
اما از زمان دقیق تولد و شرح زندگانی آنها اطلاعات دقیقی در دسترس نیست. میتوان گفت بنوموسی در اوایل خلافت مأمون بین هفت تا ده سال و در پایان خلافت او بین ۲۷ تا ۳۰ سال داشتهاند. این برادران در نوجوانی و حین علم آموزی در زمان مأمون وضع مادی مناسبی نداشتند. اما پس از آن و به ویژه در زمان خلفای پس از مأمون صاحب ثروت و نفوذ فراوان شدند. اما آنها بیشتر ثروت خود را برای تحصیل و ترجمهٴ کتابهای یونانی مصرف کردند.
- برادر بزرگتر ابوجعفر محمد بن موسی (متوفی در ۸۷۲–۸۷۳ میلادی)، محقق اصول اقلیدس و مجسطی، و منطقدان بودهاست. او هندسه و نجوم را خوب میدانست و به اصول اقلیدس و بطلمیوس كاملاً آشنا بود.
- برادر دوم احمد، در علم حیل (علم مکانیک) استاد بود و در آن موفقیتهایی داشت که نه برادرانش و نه حتی پیشینیان به آن دست نیافته بودند.
- برادر کوچکتر حسن، در هندسه یگانه زمان خویش بود. او از کتابهای هندسه تنها شش مقاله اول اقلیدس در اصول هندسه را که تنها نیمی از آن بود، خوانده بود.ولی میتوانست مسائلی را استخراج کند که حتی پیشینیان در آنها توفیقی نداشتند.
این سه برادر در فعالیتهای علمی با یکدیگر همکاری داشتند.
اما به سختی میتوان سهم هریک از برادران را در فعالیتهای علمی معلوم کرد. به نظر میرسد که مهمترینشان برادر بزرگتر ابوجعفر محمد بوده است.
محمد برادر بزرگتر که به كارهای سیاسی گرایش داشت و در دربار خلفای عباسی جایگاه بالایی داشت، سرانجام از سرداران شد. گفته شده معتصم عباسی، محمد را به روم فرستاد تا درباره اصحاب كهف تحقیق كند. احمد نیز در شمار بزرگان درگاه خلافت بود.
اختراعات بنوموسی چیست؟
۱. کتاب «الحیل» که شامل عکس و کارکرد دستگاه های مکانیکی اختراع بنوموسی است
مهمترین حرکت علمی بنوموسی کوشش آنها برای دست یافتن به سیستم کنترل خودکار است تا ماشینهایی بسازند که بدون دخالت انسان مدت زیادی کار کنند. کتاب الحیل اولین کتاب تخصصی در مهندسی مکانیک در تاریخ تمدن اسلامی است و بینظیرترین کتاب مهندسی در تاریخ قرون مـیانه مـحسوب میشود و مشهورترین اثر بنوموسی نیز هست.
کتاب «الحیل» شامل عکس و نحوه کارکرد حدودا ۱۰۰ دستگاه است. که ۲۵ تای آن را مولفان از آثار هرون و فیلون گرفتهاند، اما بقیه این دستگاهها ساخت خود این سه برادر و از اختراعات بنوموسی است. این دستگاهها خودكار و با استفاده از خواص مكانیكی سیالات كار میكنند. در این كتاب طرز كار دستگاههای زیادی شرح داده شده. از جمله «جام عدل یا کاس العدل» که در کتاب علوم نهم نیز به آن اشاره شده است.
در تعریف کأس العدل گفته شده؛ جامی است که در آن میتوان مقداری آب ریخت و اگر یک مثقال آب به آن اضافه شود، همه آب از آن خارج میشود.
کاس العدل دارای مکانیزمی است که امروز در مخزن های شست و شو (فلاش تانک) به کار رفته است.
درباره دستگاه العدل ساخته احمد بن موسی یکی از سه برادر بنو موسی بیشتر بدانید:
کاس العدل (فلاش تانک)
این دستگاه ابداعی، جامی است که اگر به مقدار معینی در آن ریخته شود باقی میماند ولی اگر مدار کمی بدان افزوده شود، تمام جام تخلیه می شود. این ظرف «کأس العدل» یا جام متعادل کننده ی فشار مایع، مشهور بوده است.
شرح کارکرد دستگاه:
اين دستگاه متشکل از جامی است که درون آن لوله نسبتا باریکی وجود دارد که یک سر لوله در داخل جام قرار گرفته و انتهای دیگر آن از کف جام بیرون آمده است . روی این لولـه، کلاهکی به صورت لوله معکوس، به عنوان سرپوش قرار گرفته است.
کارکرد آن به این صورت است که اگر آب به دورن جام ریخته شود تا زمانی که مایع به لبهی بالایی لوله درونی برسد، آبی از آن خارج نمیشود. (شکل الف)
چنانچه مقدار دیگری آب افزوده شود آب داخل جام از لبه بالایی لوله درونی سرازیر شده و در نتیجه یک جریان دائمی حرکت آب به وجود میآید. (شکلهای ب و پ)
حرکت آب در مسیر بین دو لوله به دلیل اختلاف فشار هوای زیر کلاهک، تولید مکش و فشار جو در لوله درونی ناشی از وزن آب است.
دیگر دستگاه های اختراعی بنوموسی در کتاب الحیل
- چراغ های روغنی با کنترل خودکار، چراغی كه شعلههایش خودکار تنظیم میشود و سوخت میگیرد.
- بیل مكانیكی برای حفاری در كف رودخانه و دریا
- سیفون یا آبدزد ساده
- یک نوع دَم برای بیرون كردن هوای آلوده از چاهها
- تنگی كه دو مایع پشت سر هم در آن ریخته میشود و سپس این دو مایع را بهتناوب و به مقدار معلوم تخلیه میكند.
- سطلهایی كه دائما از آب پر میشوند مگر آنكه مقدار زیادی آب از آنها برداشته شود.
- فوارههایی که شکل آنها به تناوب دگرگون میشود.
- از دیگر اختراعات بنوموسی میتوان به شیر مخروطی اشاره کرد . اینکه آنها برای نخستین بار و پانصد سال قبل از اروپاییان میل لنگ را در تاریخ دانش فنی به کار بردهاند.
- همچنین در مورد دستگاهی که در سامرا ساخته بودند، گفته شده که دستگاه كره بزرگی بود كه روی آن صورتهای فلكی و ستارهها آمده بود. این دستگاه با نیروی آب كار میكرد و طوری طراحی شده بود كه هرگاه ستارهای را در حال غروب نشان میداد، همان ستاره در همان زمان در آسمان در حال غروب دیده میشد. این دستگاه ماکت الگوی نظام بطلمیوسی بود.
- بسیاری از امور ساخت و مهندسی به ایشان ارجاع می شد که از آن میان به نظارت آنها بر حفر بعضی از نهرهای بزرگ چون نهر جعفریه و نهر عمودابن منجّم در نزدیکی بصره میتوان اشاره کرد.
۲. ساخت نخستین ساعتها
احمد بن موسی، یکی از ۳ پسران بنی موسی شاکر، همراه دیگر برادرش، محمد، یک ساعت فلزی مسی بسیار بزرگ ساخت. محمد، طلوع و افول ستارگان معروف را چه در شبانه روز و چه در طول سال، محاسبه کرده و احمد، این محاسبۀ پیچیدۀ برادرش را روی دستگاهی که با هوشمندی و ظرافت بسیار ساخته بود، ضبط کرد.
این دستگاه کاملا دقیق کار میکرد و نمونهای بود منحصر به فرد و نشانه استادی او در تکنیک.
چیزی که انسان را به تعجب بر میانگیخت. این دستگاه را «ابن ربن الطبری» (پزشک خلیفه) با تعجب دیده بود و وصف آن را چنین بیان کرده بود:
«در جلوی رصدخانۀ سامرا، دستگاهی را که برادران منجم و تکنیسین به نامهای محمد و احمد بن موسی شاکر ساخته بودند، مشاهده کردم. این دستگاه فرم کروی داشت و ستارگان و همچنین منطقه البروج بر آن رسم شده بود. دارای موتوری بود که بوسیله فشار آب حرکت میکرد. وقتی در آسمان، ستارهای افول میکرد، در همان زمان هم آن ستاره که بر روی دستگاه نیز منعکس بود، همچنان و در همان حال در پشت صفحهای که نماینده افق میبود، مخفی میشد. وقتی هم در آسمان ستارهای طلوع میکرد& بر روی آن دستگاه هم ستاره مزبور بر روی افق نمایان میشد…»
۳. دستاوردها و اختراعات بنوموسی در نجوم و ریاضیات
دستاوردهای علمی بنو موسی در ستاره شناسی و ریاضی نیز قابل توجه است، اگرچه آنها در موسیقی، فلسفه، منطق و آثار عُلوی نیز به بررسی پرداخته و حتی در بعضی از این علوم آثاری هم نوشتهاند.
اهمیت کارهای نجومی بنوموسی و شهرت آنان در بین ریاضیدانان دوره اسلامی از این رو پیداست که ابوریحان بیرونی در چند موضوع از آثار خود از آنان نام برده و از صحت رصدهایی که انجام دادهاند گفت و گو کرده و مهارت و استادی آنان را ستوده است.
- تقویم صحیح و دقیق اعتدالین و محاسبه عرضهای کوتاه از عرضهای بلند و محاسبه طول (مدارات و استوا) از کارهای مهم ایشان در نجوم بوده است.
- تثلیث سینماتیکی زاویه و ترسیم بیضی به طریق معروف به باغبانی در کتاب الشکل المدور المستطیل (به وسیلهٴ یک ریسمان متصل به دو کانون) از ابداعات ایشان و اختراعات بنوموسی است. روش بنوموسی در تثلیت زاویه با ترجمه کتاب معرفة مساحة الاشکال البسیطة و الکریّة به دنیای غرب معرفی شد و بر کار هندسه دانان قرون وسطی اثر گذاشت.
- لئوناردو فیبوناتچی، کاشف اعداد فیبوناتچی، در مسائل هندسی خود از آثار بنوموسی استفاده بسیار كرده است. آنها مساحت دایره را با روشی كاملاً متفاوت با روش ارشمیدس، محاسبه كردند. به دست آوردن نسبت قطر به محیط دایره (عدد پی) از دیگر كارهای آنان است. آنها همچنین روش به دست آوردن كعب (محاسبه ریشه سوم) تقریبی اعداد را بیان میكنند.
- تعیین اندازه محیط زمین؛ یکی از مهمترین پژوهشهایی که به بنوموسی نسبت میدهند تعیین اندازه محیط زمین است. علی بن سهل طبری از ابزاری که محمد و احمد در سامرا به کار بردند و با آن به استخراج طول سال میپرداختند خبر میدهد و آن را به کرهای بزرگ تشبیه میکند که به رامح متصل میشده است.
اختراعات بنوموسی
منبع: