Учебно-методический комплекс по курсу «Методика преподавания физики» для студентов 3 курса

Ибн аль-Хайсам (965—1039). Крупным физиком был современник Бируни египтянин Ибн аль-Хайсам (965—1039), известный в Европе под именем Алхазена. Его основные исследования относятся к оптике. Алхазен развивает научное наследие древних, производя собственные эксперименты и конструируя для них приборы. Он разработал теорию зрения, описал анатомическое строение глаза и высказал предположение, что приемником изображения является хрусталик. Точка зрения Алхазена господствовала до XVII в., когда было выяснено, что изображение появляется на сетчатке.
Отметим, что Алхазен был первым ученым, знавшим действие камер-обскуры, которую он использовал как астрономический прибор для получения изображения Солнца и Луны. Алхазен рассматривал действие, плоских, сферических, цилиндрических и конических зеркал. Он поставил задачу определения положения отражающей точки цилиндрического зеркала по данным положениям источника света и глаза Математически задача Алхазена формулируется так: по данным двум внешним точкам и окружности, расположенным в одной плоскости определить такую точку окружности, чтобы прямые, соединяющие ее с заданными точками, образовывали равные углы с радиусом, проведенным к искомой точке.
Задача сводится к уравнению четвертой степени. Алхазен решил ее геометрически. В дальнейшем задачу Алхазена решали такие крупные ученые XVII в., как Гюйгенс и учитель Ньютона Барроу.
Алхазен занимался исследованием преломления света. Он разработал метод измерения углов преломления и показал экспериментально, что угол преломления не пропорционален углу падения. Хотя Алхазен не нашел точной формулировки закона преломления, он существенно дополнил результаты Птолемея, показав, что падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленным из точки падения луча. Алхазену было известно увеличивающее действие плоско-выпуклой линзы, понятие угла зрения, его зависимость от расстояния до предмета. По продолжительности сумерек он определил высоту атмосферы, считая ее однородной.
В этих предположениях результат получается неточным (до Алхазену, высота атмосферы 52 000 шагов), но сам принцип определения является большим достижением средневековой оптики.
«Книга оптики» Алхазена была переведена на латинский язык в XII в. Однако считалось, что это сочинение — копия труда Птолемея. Только после того как было найдено и опубликовано сочинение Птолемея, стало ясно, что оптика Алхазена — это оригинальный труд, развивающий достижения древних ученых. То, что Алхазен есть не кто иной, как арабский ученый Ибн аль-Хайсам, выяснилось только в XIX в.
На примере Бируни и Алхазена мы видим, как развивалось экспериментальное естествознание на Востоке. Вместе с такими изобретениями, как механические часы, компас, порох, бумага, перенесенными в Европу арабами, и античным наследием оно сыграло огромную роль в развитии европейской цивилизации.
Отметим, что у арабов дальнейшее развитие получила астрономия. Сооружались обсерватории, велись наблюдения за небесными светилами Мы говорили об астрономических и геодезических измерениях Бируни Крупным астрономом был внук знаменитого завоевателя Тимура Улугбек (1394—1449). Он построил в Самарканде обсерваторию, снабдил ее первоклассными по тому времени инструментами. Им были составлены точный каталог звезд и таблица движения планет. Результаты наблюдений, вынолненных Улугбеком, характеризуют высокий уровень арабской астрономии.
Астрономические исследования средневековых арабских ученых вместе с другими достижениями арабской науки и техники становились позднее известными в Европе и стимулировали развитие европейской астрономии.
Выдающийся учёный XV в., узбекский астроном и математик Мирзо Мухаммад ибн Шахрух ибн Тимур Улугбек Гурган, который вошёл в историю под именем Улугбек, родился 22 марта 1394 г.
Улугбек – внук известного в истории завоевателя Тимура или Тамерлана (1336–1405), первенец его третьего сына Шахруха и жены Шахруха Гаухар-Шад-аги. Будущий правитель и учёный родился в военном обозе во время большого военного похода Тимура – так называемого пятилетнего похода в Иран и переднеазиатские области, в городе Султании (территория современного Ирана). У Тимура был такой обычай – двор властителя-завоевателя сопровождал его во всех походах.
Первенцу Шахруха дали имя Мухаммад Тарагай, но вскоре, ещё в детстве, его стали называть великим беком (эмиром или великим князем), то есть Улугбеком. Именно это имя и закрепилось за ним.
Тимур-завоеватель за несколько десятилетий создал огромную империю, столицей которой сделал город Самарканд, и до конца своих дней не прекращал военных действий. Согласно обычаю, который установил Тимур, все его внуки с самого рождения должны были оставаться и воспитываться при его дворе. Поэтому Тимур велел Шахруху отдать новорождённого первенца на воспитание бабушке, старшей жене Тимура, Сарай-Мульк-ханым.
Так маленький Мухаммад, любимец Тимура, стал ездить в военных обозах с бабушкой и своим необычным дедушкой, побывал в Армении и Афганистане. Сарай-Мульк-ханым была первой воспитательницей Улугбека. В 1397 г. воспитателем царевича на несколько лет назначили шейха Арифа Азари – учёного, поэта, автора философско-этических трудов.
П еред военным походом в Индию (1397–1398 гг.) Тимур решил не брать Улугбека с собой, чтобы жаркий климат не навредил мальчику. Поэтому четырёхлетний принц Мухаммад остался с бабушкой в Кабуле, а в марте 1399 г. встречал дедушку из индийского похода на берегу Амударьи.
Во время военных походов Тимура в Иран и другие регионы (1399–1404 гг.) Улугбек побывал в городе Мераге, что в Южном Азербайджане (это древняя столица Азербайджана), где посетил астрономическую обсерваторию известного учёного Насира-ад-Дина ат-Туси (1201–1274). Оборудованная инструментами высокого качества, эта обсерватория в те времена была лучшей в мире; она имела специальную научную библиотеку, при ней был штат астрономов. Обсерватория ат-Туси просуществовала до середины XIV века.
Тимур до конца жизни не расставался с Мухаммадом, хотя назначил своим главным наследником другого внука, Пир-Мухаммеда. Умер Тимур-завоеватель в феврале 1405 г. на берегах Сырдарьи во время военного похода на Китай. После его смерти началась междоусобица среди его наследников, тимуридов, – никто из них не захотел подчиниться Пир-Мухаммеду. Великая империя Тимура распалась буквально за несколько месяцев. Улугбеку тогда было 11 лет; его опекуном и наставником назначили эмира Шах-Малика. После нескольких лет борьбы за Самарканд, во время которой Улугбек участвовал во всех походах и сражениях, Шахрух и Шах-Малик одержали победу над противниками. Вскоре Шахрух создал два самостоятельных государства. Одно – Хорасан с центром в Герате – он возглавил сам.
Правителем второй, большой и богатой страны, под названием Мавераннахр, размещённой между реками Сырдарьёй и Амударьёй, со столицей в городе Самарканд, Шахрух назначил 15-летнего Улугбека. Получив в наследство управление этим процветающим государством и прилегающими областями, Улугбек через два года вышел из-под опекунства Шах-Малика.
В XIII веке Самарканд был полностью разрушен монголами. Но во времена Тимура этот город – столица империи – неузнаваемо изменился, расцвёл, стал центром ремёсел и торговли, приобрёл славу как город поэтов, музыкантов и учёных, ведь по приказу Тимура в Самарканд привозили мастеров, ремесленников, учёных – математиков и астрономов.
В Самарканде сосредоточилась научная мысль тогдашнего Востока. Там, в частности, жили и работали знаменитые учёные Салах ад-Дин Муса бен Махмуд Кази-заде ар-Руми (математик и философ, современники называли его Платоном своей эпохи) и Гийас ад-Дин Джамшид ал-Каши (1373–1430), астроном и славный математик своего времени.
Забегая несколько вперёд, скажем, что Улугбек считал их своими учителями. Улугбек пригласил в Самарканд и Муинаддина, который всю жизнь посвятил астрономии.
Улугбек с юных лет любил науки, особенно астрономию и математику, проявил исключительные способности к математике, увлекался поэзией, сам писал стихи, очень много читал, имел прекрасную память. Он охотно беседовал с астрономами, медиками, историками, поэтами, имел глубокие знания в точных науках.
Его отец, Шахрух, тоже очень положительно относился к науке, был покровителем учёных, меценатом, очень любил книги, собрал богатую библиотеку, где были книги со всего мира, в том числе уникальные рукописи. Отцовская библиотека, несомненно, сильно помогла Улугбеку расширить свой кругозор и обогатиться знаниями.
Юный принц познакомился с классическими трудами греческих учёных – Платона, Аристотеля, Гиппарха, Птолемея, хорошо знал трактаты своих соотечественников ал-Фергани, ал-Бируни, ал-Хорезми и др.
Став у власти, Улугбек организовал несколько военных походов. Но, потерпев поражение в 1427 г. во время похода на кочевников-узбеков, молодой правитель ощутимо остыл к военным действиям. Он сосредоточился на развитии своих владений, изрядно заботясь о культурном развитии государства.
В частности, Улугбек велел в его эмирате организовать три духовных училища (учреждения высшей школы) – медресе, одно из которых было возведено на городской площади Самарканда, названной Регистан (оно сохранилось до наших дней и теперь названо в честь Улугбека), а два других – в городах Бухаре и Гиждуване. В больших зданиях медресе жили студенты, там же они слушали лекции известных учёных того времени.
Улугбек лично подбирал штат медресе среди лучших учёных, он и сам читал студентам лекции по астрономии. В медресе изучали богословские науки, а также математику, астрономию, философию и литературу, там нередко проводили научные диспуты.
Историки астрономии допускают, что здание медресе на Регистане некоторое время – ещё до возведения обсерватории близ Самарканда – использовали и для астрономических наблюдений. Медресе, которые возвёл Улугбек, достаточно оригинальные с точки зрения архитектурной к омпозиции и очень красиво, художественно украшены.