Теория теней Беруни (стр. 1 из 3)

Теория теней Беруни

(гномоника)

Предисловие

Выдающийся деятель Средневековья, универсальный ученый-энциклопедист Абу Райхан Мухаммад ибн Ахмад аль - Беруни, родился 3 -зулхижжи*⁾ 362 хиджры (973 мелодий, 4 сентября) в древнем центре Южного Хорезма в городе Кят (ныне город Беруни).

Из источников известно, что Беруни с детства отличался любознательностью и жаждой знаний. Он обучался у знаменитого ученого-энциклопедиста Абу Насра Мансура ибн Ирака, прозванного в то время Птоломеем. Ярким свидетельством признания учителем таланта и способностей своего ученика служит то, что Абу Наср ибн Ирак посвятил своему любимому ученику Беруни 12 научных трудов по астрономии, геометрии и математике.

В 995 году эмир Гурганжа Маъмун I ибн Мухаммад Сиявуш захватил последний оплот династии Афригидов - крепость Кят и объявил себя шахом объединенного Хорезма. Беспорядки, царившие после этого исторического события в Хорезме, вынуждают Беруни в возрасте двадцати двух лет покинуть Родину. В этот период он проживает в городах Ирана Гургане, Рае и здесь же знакомится с выдающимся ученым Абу Махмудом Хужанди, ведет переписку и научные дискуссии с Ибн - Сино (Авиценной).

После смерти Маъмуна I в 998 году и воцарения на престоле Али ибн Маъмуна политическая ситуация в Хорезме несколько стабилизировалась. Али ибн Маъмун был правителем, жаждущим знаний, покровительствовал науке и культуре. Он поручил наставнику Беруни Абу Насру ибн Ираку собрать ученых во дворце и создать научную атмосферу. По приглашению Ибн Ирака, приблизительно в конце 1003 - в начале 1004 года, Беруни возвращается в Гурганж, и с этого момента для него начинается период процветания в науке: он руководит Академией Маъмуна, готовит учеников, ведет научные исследования в различных областях науки.

Научная деятельность Беруни, основное место в которой отводилось математике, физике, минералогии, этнографии и истории, была многогранной и плодотворной. Его научные труды, состоящие из 11 книг: «Каноны Маъсуди», «Геодезия», «Минералогия» и труды по этнографии «Памятники минувших поколений», «Индия», в течение многих веков служили для ученых руководством в качестве основного пособия и не потеряли своей актуальности и в наши дни. В целом, Абу Райхан Беруни оставил 152 научных исследования. Из этого громадного наследия до нас дошло всего лишь 30.

Основой создания настоящего трактата послужило научное наследие Беруни. Отметим, что оно имеет отношение к одному из разделов математики, называемому геометрией, в нем приводятся отдельные математические исследования, суждения и дискуссии Беруни. Текст сопровождается толкованиями и комментариями.

Известно, что Беруни было свойственно сильно развитое логическое мышление, умение верно осветить суть вопроса, доказать и довести все это до читателя в доступной форме. Эти качества Беруни наглядно проиллюстрированы в его трактовке вопросов размера Земли и расстояния от Земли до Луны и Солнца, в дискуссиях о результатах предшественников в этой области, а также в трактовке недочетов по данной проблеме. Все это свидетельствует о том, что Беруни обладал яркими способностями в области естественных наук.

Время, в котором жил Беруни, было очень сложным в социально-политическом отношении: захват Кята, где родился и вырос Беруни, перенесение центра в Ургенч, бродяжничество, самоуправство, зазнайство и корыстолюбие, которые господствовали в обществе того времени, не могли не вызвать в душе мыслителя чувства протеста. И, действительно, они нашли свое отражение в следующих «крылатых» строках Беруни:

«Хотя этот человек недалек в знаниях, но держит себя высокомерно всезнающим и даже допускает оскорбление других. Нас разделяют лишь богатство и роскошь, превращающие гордость в вину бедности.

Богатство уйдет, знания останутся.

Аллах наказывает того, кто обижает безобидного ученого человека и радуется содеянному.

Несомненно, алчность и невежество ведут к произрастанию ростков зла» (аль – Беруни. Осор аль - боšия).

Наш великий предок Беруни скончался в 440 году хиджры, то есть 13 декабря 1048 года мелодий в возрасте 75 лет в городе Газна. В книге «Номойи донишворон» («Письма учёных»), опубликованной в Тегеране (1878), о последних мгновеньях жизни учёного рассказывается: «Беруни был тяжело болен, он доживал свои последние дни. Как-то, когда он на какой–то миг пришёл в себя, его взгляд упал на друга, учёного Абулхасана Валвалижи, тогда Беруни попросил друга растолковать ему новые положения о наследстве. Абулхасан ответил, что для этого сейчас ещё не время. Посмотрев на друга, Беруни сказал: «О, мой великий друг, каждый, кто приходит в этот мир, непременно когда–нибудь умрёт, но разум диктует мне, что сейчас самое время осознать суть того, о чём ты когда-то мне и упоминал. Поэтому лучше мне умереть, зная об этом, чем умереть в незнании». Затем Абулхасан начал разъяснять то, о чём просил Беруни. Спустя несколько минут, Беруни уснул вечным сном. Это была последняя беседа учёного о науке».

Какой счастливый конец! Это был конец жизни ученого, который ушёл из жизни с чувством полного удовлетворения своей деятельностью...

Введение

С давних пор внимание многих ученых привлекали вопросы измерения небесных тел (Земли, Луны, Солнца) и расстояния до них от той точки, где мы находимся. В частности, ученые Хорезмской Академии Маъмуна и, в первую очередь, её руководитель, великий ученый Абу Райхан Беруни, оставил значительный след в этой области.

С целью измерения Земли, Луны и Солнца и определения расстояния от Земли до Солнца и Луны, Беруни создал совершенную с математической точки зрения теорию теней. Суть теории состоит в том, что, если мы от точки, где стоим, на некотором расстоянии

направим на Солнце круг радиусом , то на Землю ляжет полная тень (т.е. в этой точке круг закрывает солнце полностью) или частичная тень (в этих точках солнце закрывается частично). На основании измерений размеров этих теней Беруни разработал способ вычисления расстояния от Земли до Солнца, а также способ вычисления диаметра Солнца

1 – чертеж

Здесь

- диаметр Солнца, а - диаметр круга, преграды (гномона), - площадь полной тени, падающей от гномона, и - площадь частичной тени .

В трактате показана возможность успешного использования на практике и включения в современные учебные пособия по математике, созданного Беруни способа измерения радиуса Земли, расстояния от точки, на которой мы стоим, до какого-либо тела, находящегося на расстоянии от нас. Наряду с этим, в трактате даны фрагменты из его книг, высказывания, которые помогут читателю оценить величие нашего соотечественника Беруни - математика даже с современной точки зрения.

Измерение расстояния на Земле и высоты гор

Если у нас возникнет необходимость измерить высоту вертикально расположенного тела (например, минарета)

, мы, отойдя к точке , (2-чертеж), расположенной на некотором расстоянии от этого тела, при помощи алидоды (нивелира) измерим угол и из уравнения , или легко сможем вычислить отрезок .

2 – чертеж

Задача более усложнится, если невозможно достичь основания вертикально расположенного тела, т.е. точки

(к примеру, если необходимо определить высоту тела на противоположном берегу реки или высоту пологого склона).

Аль - Беруни в своем труде «Гномоника» подробно останавливается на подобных задачах и, в частности, приводит способы их решения из книги «Брахмассиддхата» индийского математика и астронома Брахмагупты.

По его мнению, чтобы измерить высоту тела, которое не достигает своего основания, нужно выбрать ровное место на некотором расстоянии от него (3 - чертеж).

3 - чертеж

Выбрав точку

на ровном месте, вертикально к ней устанавливаем преграду (гномон) и находим его полную тень . О том, как найти точку , помогающую определить полную тень гномона , Беруни предлагает следующее: