歷史 物理

伊斯蘭的天文學家群像(一): 尖塔下的星空

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撰文者:高崇文 教授 (中原大學物理系)
發文日期:2017-12-14
點閱次數:2304
  • 在臺灣提起伊斯蘭,一般人第一個浮上腦海的,不是包著頭巾的恐怖分子,就是圍著面紗的女人,再不然就是天方夜譚裡的小胖、阿里巴巴、阿金老伯跟那隻吵死人的九官鳥。(看官! 如果你知道我在講什麼,那麼你也有點年紀囉~) 其實在過去的一千四百年中大部分的時間裏,伊斯蘭文明都是地球上最進步也是最強勢的文明,只有東亞的文明差可比擬。相形之下,西歐文明只有在最近這兩、三百年才一躍成為世界霸主,算是後起之秀呢。然而與東亞諸國一樣,在十九世紀時,伊斯蘭文明在強勢的西歐勢力咄咄逼人的連環攻勢下,窘態百出,連帶地連對自己的文明的信心都喪失了。所謂恐怖主義不過就是劣勢文明企圖對抗優勢文明的飛蛾撲火之舉罷了。當年的所謂的Crusades不也是如出一轍?
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    不過與東亞諸國不同的是,伊斯蘭文明與西歐文明其實算是血脈相連的兩個文明。雖然在過去,穆斯林與西歐基督徒因為領土相鄰,一直打打殺殺個沒完沒了,但是近代西歐文明其中一個源頭是基督宗教,與穆罕默德在七世紀建立的新宗教都是源自亞伯拉罕的一神教傳統,其實兩者有許多氣息相通之處。而近代西歐文明另一個源頭希臘古典文明,不誇張地說,西歐人是從穆斯林身上學來的!原本在五世紀後逐漸在西歐絕跡的亞里斯多德思想系統,是在十一、十二世紀從阿拉伯文譯本翻成拉丁文,再一次出現在西歐,提供當時新興的大學源源不絕的知識柴火,造就了輝煌的經院哲學,更要緊的是,沒有亞斯多德思想的復興,就不可能有後來的科學革命,因為科學革命要打倒的對象,正是亞斯多德思想的世界系統! 伊斯蘭文明在科學發展的過程中,不意外地曾經扮演過相當吃重的角色。只是臺灣的歷史教育中,這些精彩的故事都不見蹤影,阿文野人獻曝,想在這裏跟大家分享一下伊斯蘭天文學家的事蹟,還望各位看官賞臉。

    各位看官可能納悶,伊斯蘭起源於阿拉伯半島的貝都因部族,怎麼會保存希臘古典文明呢? 其實伊斯蘭之所以能在短短數十年間席捲整個從尼羅河到阿姆河的區域,正是因為當時拜占庭帝國與薩珊帝國Sassanid Empire (第二波斯帝國,第一個波斯帝國是被亞歷山大大帝消滅的亞凱曼尼帝國Achaemenid empire) 打得如火如荼,落得兩敗俱傷,所以穆斯林在前幾位哈里發的領導下,有如摧枯拉朽,很快就征服了廣大的領土,這些領土包含了拜占庭在亞洲大部分以及整個薩珊帝國,這些地區原本就是古老文明的沃壤,特別是六世紀薩珊帝國的霍斯勞一世(Chosroes I)在Gondishapur建立的學院吸引世界各地的教師和學生前來。

     
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    坐在王位上的霍斯勞一世(此圖在Diaspora Museum展出,照片來自於Sodabottle)
     
    遭到拜占庭迫害的聶斯托留教派的基督教將關於醫學和哲學的古希臘著作的敘利亞語譯本帶到這裡,印度、波斯、敘利亞及希臘的知識在這裡交融,霍斯勞一世還下令將許多希臘文與敘利亞文的書籍翻譯成波斯語 (Pahlavi)。當憎恨希臘文學和哲學的拜占庭皇帝查士丁尼一世關閉了雅典的學院之後,一些教授逃到波斯向霍斯勞一世尋求庇護。他們在波斯日漸思鄉,所以霍斯勞一世在533年與查士丁尼一世簽訂和約,明訂拜占庭方面須允許這些希臘學者回國,並使他們免受迫害呢!隨著阿拉伯部落勢如破竹的擴張,許多古老文明的中心如敘利亞,埃及都相繼落入伊斯蘭教徒的手中。但是身為征服者的穆斯林並沒有摧毀這些文明遺產,甚至沒有企圖強迫被征服的馬茲達教徒與基督徒改宗,只是課以人頭稅。所謂"一手圓月彎刀,一手古蘭經"完全是子虛烏有呀。甚至在埃及,信奉與君士坦丁堡教會有教義爭論的一性論基督徒還把穆斯林視為解放者而歡迎呢。薩珊帝國豐富的文化遺產並沒有遭到新興的伊斯蘭征服者的破壞,這是人類文明史的一大幸事!

    當第四任哈里發,穆罕默德的堂弟兼女婿阿里在位時,伊斯蘭世界爆發第一次內戰,造成了遜尼與什葉兩派的對立,最後由遜尼派,來自麥加的伍麥亞家族(Umayyads)取得政權,他們把首都設在大馬士革,而哈里發一職也不再由眾人推舉,而是由伍麥亞家族世襲。伍麥亞王朝一方面繼續開疆擴土,另一方面也逐漸發展出穩定的政府組織來管理廣大的領土與眾多不同的宗教社團與民族。而阿拉伯語成為政府使用的官方語言,取代之前的波斯語,希臘語與敘利亞語的地位。8世紀中葉的伍麥葉王朝後期,帝國的版圖西臨大西洋,東至印度河,成為地跨亞、非、歐三大洲的龐大帝國,面積達到約1340萬平方公里,統治的人口達到約3400萬。伍麥亞王朝由於無法妥善處理敘利亞的阿拉伯貴族與其他省分的人民的關係,也無法擺平自內戰以來 遜尼與什葉兩派的宗教糾紛,最後被阿巴斯家族取而代之。公元747年,阿巴斯家族的阿布·阿巴斯利用波斯籍將領阿布·穆斯林在呼羅珊的力量,聯合什葉派穆斯林,於公元750年推翻了伍麥亞王朝,建立了阿巴斯王朝。阿巴斯家族的人高舉象徵哀悼的黑旗而將伍麥亞的落難王孫屠殺殆盡,只有一名倖存者阿卜杜勒·拉赫曼(即日後的阿卜杜勒·拉赫曼一世)逃至西班牙,並在那裡建立了自己的政權。該政權長期以哥多華為中心統治伊比利亞半島廣大地區。(古代中國將阿巴斯王朝稱之為"黑衣大食",而把拉赫曼建立的政權稱為"白衣大食",大食是波斯語Tazi或Taziks的譯音)。阿巴斯王朝一改前朝獨重敘利亞阿拉伯人的做法,重用波斯人,並讓改信者與原先的阿拉伯征服者享受相同的待遇,使得大量人口改信伊斯蘭。所以疆域橫跨尼羅河到阿姆河的新興伊斯蘭文明成了一個獨特的大熔爐,不僅從薩珊帝國承接了傳統波斯的文明以及古希臘的古典文化,連東方的印度文明與貝都因部族自身的文化傳統,也都成了伊斯蘭文明的養分。

    有趣的是,天文學在伊斯蘭文明中得到格外的重視,這是由於伊斯蘭宗教獨特的需求所造成的。首先穆斯林每天需要祈禱五次,稱為ṣalāh‎‎(阿拉伯語) 或 namāz(波斯語),分別為晨禮、晌禮、晡禮、昏禮和宵禮。分別需要在拂曉、正午、下午、日落、入夜實施。為了準時舉行ṣalāh‎‎ ,從先知穆罕默德的時代起就有所謂的穆安津(muezzin)即宣禮員負責呼喚信徒禮拜,信徒的準確祈禱時間取決於他。後來發展出muwaqqit 負責以天象來決定禮拜的時間。所以天文學成了宗教生活中重要的一環。此外,古蘭經有規定,禮拜時必須面向麥加的的宗教聖殿「克爾白」(意譯為「天房」,在麥加大清真寺廣場中央,殿內供有神聖黑石。) 這個方向稱為qibla。(古蘭經黃牛章第一百四十四節: 我確已見你反復地仰視天空,故我必使你轉向你所喜悅的朝向。你應當把你的臉轉向禁寺(麥加大清真寺)。你們無論在那裡,都應當把你們的瞼轉向禁寺。曾受天經者必定知道這是 從他們的主降示的真理,真主絕不忽視他們的行為。) 隨著穆斯林居住的範圍擴大,要找到正確的qibla,變得愈困難,所以muezzin 與muwaqqit的工作也包含向信徒指出正確的qibla。在後來的幾個世紀裡,muwaqqit和專業的天文學家們,將心思花在如何運用已知的地理學的數據再利用數學技巧來決定qibla。這使得穆斯林逐漸發展出充足的球面三角幾何的知識。而天文學也扮演一個重要的角色。舉例來說,現代的作法如下:在陽曆五月二十七日格林威治時間早上九點十八分,與六月十五日格林威治時間早上九點二十七分日光會直射到麥加的克爾白正上方,所以各地在這時量測日光造成的陰影,就可以當作是qibla。但是有些地區此時是夜間,那怎麼辦呢? 這些區域只要在陽曆一月十一日格林威治時間晚上九點二十九分或是十一月二十八日格林威治時間晚上九點九分時量測日光造成的陰影,就可以當作是qibla即可,因為這時太陽直射麥加「克爾白」的對蹠點,(球面上任一點與球心的連線會交球面於另一點,亦即位於球體直徑兩端的點,這兩點互稱為對蹠點)。另外一個造成伊斯蘭文明需要發展天文學的原因是因為古蘭經規定了獨特的伊斯蘭曆法。

     
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    Photo from pixabay.com, public domain
     
    在古蘭經第九章三十六到三十七節說: 『依真主的判斷,月數確是十二個月,真主創造天地之日,已記錄在天經中。其中有四個禁月,這確是正教。故你們在禁月裡不要自欺。以物配主的人群起而進攻你們 ,你們也就應當群起而抵抗他們。你們應當知道,真主是和敬畏者在一起的。展緩禁月,適足以增加迷信,不信道的人們,因此而迷誤。他們今年犯禁,明年守禁,以便符合真主所禁的月數,而犯了真主所禁的月份;他們為自己的惡行所迷惑 。真主是不引導不信道的民眾的。』

    這使得伊斯蘭的節日與其他宗教完全兜不在一起。像波斯傳統的新年就是春分,完全取決於太陽的位置,與月球無關。而基督教的復活節在公元325年召開第一次尼西亞公會議,訂明在每年春分月圓後第一個星期日舉行。當時在中東通行的曆法是陰陽合曆,換言之一年的長短是太陽的周期,一個月的長短是地球,月球,太陽成一直線的周期,稱之為朔望月,由於十二個朔望月比一個太陽年少約十一天,巴比倫曆法就有閏月的設置,雅典的默冬在公元前五世紀提出的19年中需要添加7個閏月早已廣泛被採用。學者推斷古蘭經規定完全以月亮運動為依歸,而且不准置閏的曆法是為了與其他宗教完全分離。但是伊斯蘭曆法的一個月的長短規定是以觀察兩個新月之間的間隔,而非一般使用的朔望月,這造成許多困擾: 一來天空並不總是晴朗的;就算天氣晴朗,一個城市的觀測者也許在某個黃昏看到了新月,但是相鄰城市的觀測者在這一天可能沒有看到,結果這兩個城市將會在不同的日子開始同一個月份。這使得穆斯林必需投注許多心力在夜觀天象上。而由於伊斯蘭曆完全與季節無關,所以身為統治者的穆斯林也必須採用波斯陽曆來徵稅,政教採用兩種曆法的結果讓天文學成為宮廷民間都需要的學問,而為了滿求伊斯蘭宗教的種種需求,穆斯林逐漸吸收希臘,波斯甚至印度的天文知識。

    阿巴斯王朝第二任哈里發曼蘇爾(al-Mansur)執政時,在底格里斯河畔營建了新都巴格達,並於762年遷都至此。該城建築宏偉壯觀,人口眾多,貿易繁盛,與當時的長安、君士坦丁堡齊名。巴格達自然也成為當時的知識文化中心。公元770 年兩位伊斯蘭學者Muhammad ibn Ibrahim al-Fazari 與Yaqub ibn Tariq 將印度的天文學家Brahmagupta 的著作Brāhmasphuṭasiddhānta翻譯成阿拉伯文。稱為Zij al-Sindhind。Zij 是阿拉伯文"星表"的意思。這本著作不但有太陽、月球與行星的位置表,也將印度數字引入伊斯蘭世界,後來西歐人將印度數字稱為阿拉伯數字是因為他們是從穆斯林學到現行使用的數字。這本書中也有三角函數表。伊斯蘭天文學慣用正弦函數而不像希臘人用弦,就是受到印度的影響。而從薩珊帝國流傳下來的Zij al-Shah 也從波斯文翻譯成阿拉伯文。這是伊斯蘭天文學的開端。al-Fazari 也被是第一個被記載使用星盤的穆斯林。

     
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    天文學家在伊斯坦布爾天文台的Taqīal-Dīn附近工作。(Photo from: http://muslimheritage.com/article/taqi-al-din-ibn-ma’ruf-0)
     
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    18世紀的波斯星盤(Photo taken by Andrew Dunn)
     
    阿巴斯王朝在第五任哈里發哈倫·拉西德Harun al-Rashid (治世:公元786-809)和他的兒子第七任哈里發馬蒙Al-Ma’mūn (治世:公元813-833)執政時期,是阿拉伯帝國的盛世。哈倫·拉西德在世的時候,立阿明為王儲,馬蒙為第二王儲。809年,哈倫·拉西德逝世,阿明繼位後卻廢除馬蒙的儲君之位,改立自己的兒子為儲。隨之內戰爆發。最終受波斯人擁戴的馬蒙在813年9月攻占巴格達,殺死兄長,成為第七任哈里發。

    馬蒙將其父在巴格達所建設的圖書館加以擴充,命名為「智慧宮」(Bait al-Hikma),使其官員朝臣能夠從事古希臘學術研究與希臘文獻之翻譯。

     
     
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    巴格達智慧宮的學者。(From Wikimedia Commons)
     
    在推廣希臘學術方面,「智慧宮」之功實不可沒。包括數學、天文學、醫學、化學、動物學及地理。學者們借鑒波斯、印度及希臘的文獻,包括畢達哥拉斯、柏拉圖、亞里士多德、希波克拉底、歐幾里得、普羅提諾、蓋倫、Sushruta,(古印度醫學家)、、Aryabhata(古印度數學家)、Brahmagupta(古印度數學家)的著作,他們積累了世界上的各種知識,並根據他們的發現再加以擴展。馬蒙還承認伊斯蘭教思辯神學先驅「穆塔西拉」派(Mu'tazila)的教義,並且下令放逐不遵從此一教義的法官。「穆塔西拉」派利用希臘人擅長的邏輯思辯結合古蘭經龐雜的經文形成一個相當複雜的教義系統。這段時間可以說是希臘思想在伊斯蘭世界最為風行的時期。無怪乎托勒密集古希臘天文學之大成的扛鼎之作,Hē Megalē Syntaxis(意為"偉大的著作")就在此時被Sahl ibn Bishr翻譯為阿拉伯文,稱之為al-majisṭī (意思是最偉大的),後來傳回西歐後被稱為Almagest。

    而第一個稱得上伊斯蘭天文學家 Abu Ja'far Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi 就是在智慧宮展開他的研究生涯,學者們對他的出身到今天還是眾說紛紜,但是他的成就則得到世人一致的推崇。他最著名的著作非Hisab al-jabr w'al-muqabala 莫屬。這是在約830年寫成的一部數學著作。這是史上第一本解決一次方程及一元二次方程的系統著作。「代數」一詞是由該書裡描述的一個基本運算方式(al-jabr)引申而來,這書後來被Robert of Chester以及Gerard of Cremona譯成拉丁文,書名為「Liber algebrae et almucabala」,因而衍生出代數的英語「algebra」。而他的天文學著作,也叫Zij al-Sindhind,雖然採用了原先由梵文翻來的資料而加以濃縮,卻不是單純地照抄,而是參照其他天文學如托勒密等的著作揉合而成,這一著作標誌著伊斯蘭天文學的轉捩點,在不同傳統的影響下,伊斯蘭天文學逐漸出現自己獨特的風貌。
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    al-Khwarizmi (From: Wikimedia Commons)
     
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    al-Khwārizmī's 『Algebra』(From: Wikimedia Commons)
     
    al-Khwarizmi還對日晷的理論和構造作出了重要的改進,還整理了一些表格,大大地縮短了計算的時間。他的日晷可從地球上任何一個角落進行測量。此後,清真寺都設有日晷,來決定禮拜的時間。第一個象限儀及牆象限儀也是al-Khwarizmi在九世紀巴格達發明的,可在地球上的任何緯度、任何時間使用以判定時間,這是中世紀僅次於星盤的常用天文儀器,在伊斯蘭世界常被用來決定禮拜的時間。al-Khwarizmi著作還包括關於希伯來曆的論著《猶太紀元》(Risāla fi istikhrāj taʾrīkh al-yahūd),描述了十九年太陰周期,用以判斷提斯利月的第一天,計算世界紀元與塞琉古紀元之間的間隙,並為猶太曆判斷太陽及月球平均經度提供了法則。此外他還寫作了兩部關於使用星盤及星盤構造的典籍。我們可以發現al-Khwarizmi 的眾多發明都是為了滿足伊斯蘭特別的需求而發明出來的。al-Khwarizmi另一本重要的著作Kitāb ṣūrat al-Arḍ在833年完成,這是托勒密《地理》的修訂及完整版本,含有2402座城市的座標及對一些地貌的描述。al-Khwarizmi將舊大陸的本初子午線定位在地中海東岸,在亞歷山大港以東10-13度、巴格達以西70度。大部分中世紀的穆斯林地理學家都採用他所設的本初子午線,他不只是對伊斯蘭世界來說十分重要,他的著作後來被翻譯成拉丁文,對西歐也產生莫大的影響,可以算是科學史上一位巨人了。

    伊斯蘭世界的天文學後來又有哪些發展,後來又為何停頓? 這些就請各位看官稍待,讓阿文在下一回為您分解囉!


    參考資料
    (一) 中文 ,阿拉伯文 ,波斯文 ,英文 維基相關條目
    (二) 古蘭經漢譯﹐馬堅先生譯本
    (三) MacTutor History of Mathematics archive
    (四) Case 報科學 大宇宙小故事 葉李華
    (五)伊斯蘭文明 Marshall. G. S. Hodgson著 全六卷

    相關閱讀:伊斯蘭的天文學家群像(二): 百家爭鳴的黃金時代
                   伊斯蘭的天文學家群像(三):波斯的榮光

     
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