愛伊米

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

9-16世紀,伊斯蘭世界曾是世界天文學領域的領頭羊。

伊斯蘭繼承了巴比倫、印度和古希臘的天文學的傳統,伊斯蘭學者們在天文學領域做出了一連串偉大的貢獻,甚至部分促成了現代天文學的形成。

9世紀初,充滿好奇心的哈里發馬蒙下令在巴格達和大馬士革建立天文臺,以制定曆法,並檢驗古希臘和印度的天文資料。與此同時,在哈里發的鼓勵下,帝國境內各種語言、各種信仰的學者們積極參與了百年翻譯運動,如飢似渴地把希臘、印度、巴比倫、波斯等文明的學術文獻翻譯成阿拉伯文,將所知世界的知識納為己有。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

11世紀伊斯蘭世界的天文儀器——星盤

01

黃金時代

伴隨著百年翻譯運動和寬容的宗教氣氛,伊斯蘭世界的學術也進入了黃金時代。

各種學術之中,天文學更是以其實用性和嚴密性,得到了飛速的發展。無論是制定曆法、確定方向還是航海遠行,都離不開天文學的幫助。當時的統治者們也樂於資助學者,為天文臺的建設買單。

於是,在伊斯蘭世界,出現了一批享譽世界的著名天文臺。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

馬拉蓋天文臺遺址上的金屬穹頂

1259年,在伊爾汗國統治者旭烈兀的支援下,伊朗學者圖西(Nasir al-Din al-Tusi,當時也是旭烈兀的維齊爾,相當於宰相)在東亞塞拜然的馬拉蓋(Maragheh)建立了當時世界上規模最大,裝置最先進的天文臺。

據說在其鼎盛時期,馬拉蓋天文臺不但擁有許多天文儀器,還有一座包括40多萬卷藏書的圖書館。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

馬拉蓋天文臺的儀器復原圖

馬拉蓋天文臺的核心是臺尺寸非凡的壁象限。

當時,天文觀測和讀數依賴肉眼,因此只要把天文儀器儘可能做大,就能得到更精確的觀測讀數。這股儀器大型化的風潮也刮到了中國,數十年後,元代郭守敬和王恂組織修建的登封觀星臺就建造了擁有30多米長讀數尺的大型圭表。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

15世紀的波斯細密畫,描繪了圖西和學者們的工作

值得一提的是,圖西本人就是一位成就斐然的天文學家,根據天文臺的觀測記錄,他編寫了當時世界上最準確的歷表(伊爾汗歷表,也有直接音譯稱積尺的)。

圖西批判了托勒密認為地球是靜止的觀點,為了解釋其行星運動理論,他設計了名為圖西雙圓(Tusi couple)的數學模型,據說哥白尼就受到了圖西理論的影響。

此外,圖西還認為銀河系是許多恆星的集合,數百年後,伽利略用望遠鏡證實了這一觀點。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

馬拉蓋天文臺遺址

https://muslimheritage。com/instruments-maragha-observatory/

02

風沙

圖西死後,他的兒子繼任為天文臺的負責人,但是隨著旭烈兀的去世,此後天文臺得不到統治者的資助,逐漸荒廢,之後更是因為地震和風沙的侵蝕成為一片廢墟。儘管薩非王朝的阿巴斯大帝曾計劃重修馬拉蓋天文臺,但是在沙阿去世後,這一計劃最終也不了了之。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

蘇聯時代的郵票,繪有兀魯伯和兀魯伯天文臺的壁象限

繼承馬拉蓋衣缽的是帖木兒帝國時期的兀魯伯天文臺。兀魯伯(Ulugh Beg)是帖木兒的孫子,16歲時,他成為帝國故都撒馬爾罕的總督(當時的統治者沙哈魯把首都遷到了阿富汗赫拉特)。

兀魯伯立志將撒馬爾罕建設成帝國的知識中心,他創辦學校,邀請Ali Qushji、Jamshid al-Kashi等著名學者前來工作,這些人後來也成為兀魯伯天文臺的核心研究人員。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

兀魯伯天文臺的壁象限遺址

兀魯伯本人就是個天文學家,年輕時他曾參觀過馬拉蓋天文臺。1428年,他在撒馬爾罕建立了著名的兀魯伯天文臺。和馬拉蓋天文臺相同,兀魯伯天文臺的核心同樣是巨型壁象限,這臺壁象限的半徑達到了36米,是當時世界上最精確的天文裝置。

透過這些裝置,兀魯伯編制了包括994顆恆星的兀魯伯星表(Zij-i Sultani),精確測定了恆星年的長度、地球的黃赤交角等。這是當時世界上最精確的星表,直到16世紀才被第谷布拉赫以及Taqi al-Din的星表超越。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

16世紀奧斯曼帝國的六分儀

兀魯伯死後,天文臺被毀,追隨他的學者們被驅逐,最後一任臺長Ali Qushji晚年來到科斯坦丁尼耶,將帖木兒文藝復興的成果傳授給奧斯曼帝國的學者們。

03

重建

百年之後,奧斯曼帝國蘇丹穆拉德三世邀請出生於敘利亞的學者Taqi ad-Din來到科斯坦丁尼耶併為其建造天文臺。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

Taqi ad-Din和奧斯曼帝國的天文科研團隊

為了力爭成為伊斯蘭世界,乃至整個世界的標杆,穆拉德三世不惜工本的支援Taqi ad-Din的天文臺建設。Taqi ad-Din本人則為天文臺開發了許多儀器,包括當時最精確的機械鐘之一。

1577年,天文臺竣工,包括山上的觀測臺、圖書館、工作區以及一系列天文儀器。利用這些儀器,Taqi ad-Din編制了當時最準確的星表,並首次採用小數符號記錄資料。

Taqi ad-Din撰寫了一篇論文來介紹科斯坦丁尼耶天文臺的各種儀器,其中包括——

源自古希臘的:渾天儀(用來測定天體的座標,演示天球模型)、星盤(測量天體高度)、三角儀(測量天體高度);

源自伊斯蘭世界:壁象限(精確測定天體高度)、方位角象限(測定天體方位角);

Taqi ad-Din自制的:機械鐘(測定恆星的升起時間,帶有時分秒的刻度)、標尺象限(測量日月的視直徑)、地球儀、Muşabbaha bi‘l-menatık(六分儀)、Sunaydi尺、平行尺。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

Taqi ad-Din看彗星

不幸的是,科斯坦丁尼耶天文臺並未執行多久。

天文臺竣工當年,天空中掠過了一顆巨大的彗星,Taqi ad-Din將彗星解釋為幸福和繁榮的象徵,認為這預示著奧斯曼帝國將征服波斯。但是帝國與波斯的戰爭並不如預想般順利,境內的瘟疫則和“幸福繁榮”相悖。

此外,帝國的高層官員也反對占星術的濫用,認為這是“窺視天堂的秘密”,於是在1580年,這座伊斯蘭世界最大的天文臺,僅運行了3年,就被拆除了。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

Stjerneborg天文臺

科斯坦丁尼耶天文臺被拆毀後一年,丹麥天文學家第谷布拉赫在北歐建造了著名的Stjerneborg天文臺,積累起大量觀測資料,成為開普勒發現行星運動三大定律的基石。

西方的天文學以不可阻擋之勢發展起來,與此同時,伊斯蘭世界的天文學卻一蹶不振,再也沒出現過著名的天文學家。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

伊斯蘭世界的天文學論文產出

阿爾及利亞天文學家Nidhal Guessoum調查了2000年-2009年間阿拉伯世界學者發表的天文學論文,並將其與以色列、南非、土耳其、伊朗進行對比。

Nidhal發現,阿拉伯國家每1000篇論文中,僅有3篇論文與天文學有關,其中的大部分論文,還都是由埃及學者貢獻的,同屬伊斯蘭世界的土耳其和伊朗,情況也不樂觀。

作為對比,以色列每1000篇論文中,有14篇與天文學有關,南非則為24篇,美國、中國、印度、日本、巴西、西班牙等國,則在10-25篇之間。

看一下引用數字,情況更為驚人。

整個阿拉伯世界的天文學論文引用數量,不如土耳其一國,而以色列和南非的論文引用數字則是阿拉伯世界的20倍和9。5倍。

這些有較多天文學論文產出的國家,都有大型的天文臺和望遠鏡可供使用,可見天文臺的建設與天文學的發展密切相關。

04

現代天文臺

19世紀,伊斯蘭世界的天文學和自然科學研究陷入停滯,不過隨著西方思想的到來,情況發生了改變。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

默罕默德阿里,埃及“洋務運動”的發起人,也是現代埃及的主要奠基者

19世紀初,埃及統治者默罕默德阿里著手實行改革,他準備在開羅近郊的Boulaq建立天文臺,並從法國工程師蘭伯特(Charles Joseph Lambert)開辦的學校中招募研究者。

之後,優秀畢業生Mahmoud Hamdi、Ismail Mustafa等人被派往法國學習,並得到了al-Falaki(天文學家)的稱號。

為了建造籌備中的天文臺,Ismail Mustafa被委以採購儀器的重任。大部分儀器都是法國製造的,其水準和當時歐洲最先進的裝置不相上下。運用這些先進儀器,Mahmoud Hamdi和Ismail Mustafa組織了大規模的大地測量,讓埃及成為繼美國和西班牙之後,世界第三個根據標準米尺度進行大地測量的國家。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

Abbasiya的Khedivial天文臺中的老望遠鏡

阿里的孫子伊斯梅爾帕夏也是現代化的積極推動者。他曾在巴黎求學。在法國天文學家勒維耶(他率先透過計算預測了海王星的存在)的建議下,1865年,伊斯梅爾帕夏著手建造一座當時世界領先水平的天文臺。

天文臺位於開羅附近的Abbasiya,同樣由Ismail Mustafa負責儀器的採購和管理。之後的近40年裡,這座天文臺一直都是伊斯蘭世界最先進的天文臺。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

Helwan天文臺

1903年,因開羅城區的擴大,Khedivial天文臺的觀測條件惡化,天文臺搬遷至開羅南部,古都孟菲斯對岸的Helwan附近。

英國天文學家M。 Reynolds為Helwan天文臺贈送了一架78cm口徑的反射望遠鏡,這是當時世界上屈指可數的大望遠鏡之一,直到今天,伊斯蘭世界都沒有多少比它大的望遠鏡。不過當時埃及處於英國的半殖民殖民統治之下,使用這些裝置進行觀測的大多也是英國天文學家。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

Kottamia天文臺的1。88米望遠鏡

1948年,英埃政府為Helwan天文臺訂購了1。88米的大反射望遠鏡。

1964年,獨立後的埃及政府又在開羅附近的山上建立了Kottamia天文臺,這架望遠鏡最終被安放在Kottamia天文臺,至今還是整個中東和北非(包括以色列,不包括高加索)最大的光學望遠鏡。

近年來,這架望遠鏡經過改造,增加了ccd、光譜儀等,依舊是埃及最強大的天文儀器。

05

埃及之外

埃及之外,其他伊斯蘭國家的天文臺建設則遲緩得多。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

奧斯曼帝國天文臺老照片

1868年,在Taqi ad-Din的科斯坦丁尼耶天文臺被毀後268年,奧斯曼帝國終於重新建立了天文臺。

天文臺位於科斯坦丁尼耶亞洲部分的於斯屈達爾,最初名為”帝國天文臺“(Rasathane-i Amire),主要致力於天氣預報和授時服務。法國工程師Aristide Coumbary成為天文臺的首任臺長。

不過這座天文臺在1909年被叛軍摧毀,數十年後,天文臺得到重建,成為土耳其海峽大學的校屬天文臺。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

貝魯特的Lee天文臺

1873年,美國傳教士Cornelius Van Dyck在黎巴嫩貝魯特的貝魯特美國大學建立了黎凡特地區的第一座現代天文臺。天文臺的名字“Lee”,得名於曼徹斯特的富商Henry Lee,他為天文臺的建設提供了鉅額的資金支援。

這座天文臺擁有一架30cm口徑的望遠鏡,不過如今僅用於教學科普方面。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

阿爾及爾的阿爾及利亞天文、天體物理和地球物理研究中心

1890年,法國人在阿爾及利亞阿爾及爾附近的高山上建立了西北非的第一座現代天文臺。

當時,阿爾及利亞屬於法國的一部分(當做國土而不是殖民地的那種),天文臺的前幾任臺長也都是法國人,直接參與到法國的科研活動中。

後來,這座天文臺被阿爾及利亞收歸國有,成為阿爾及利亞目前僅有的天文研究機構(天文臺官網都還是法語的)。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

伊斯坦布林大學天文臺的圓頂

一戰之後,奧斯曼帝國解體,伊斯蘭世界的政治格局發生了重大變化。在一批德國學者的幫助下,凱末爾對伊斯坦布林大學進行改革。

1933年,伊斯坦布林大學成立天文學系,德國學者Erwin Finlay-Freundlich受邀成為首位系主任。他建議在大學中建立天文臺,1936年,天文臺落成,成為土耳其的首座現代天文臺。

此後,土耳其的一些大學也陸續建立了天文臺,但是直到1997,土耳其才成立了安裝大型望遠鏡的國立天文臺。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

約旦安曼,人們在觀測金星凌日

二戰後,中東北非的阿拉伯國家紛紛獨立,伊朗也脫離了殖民勢力。隨著石油的發現,許多中東國家逐漸富裕起來,這些國家陸續建立起一些工業,對應用科技展開研究。

不過像天文學這樣的理論學科並沒有得到多少重視。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

埃爾比勒天文臺遺址,可以看到被導彈擊中的痕跡

新興伊斯蘭國家中,唯一的例外在伊拉克。1973年,伊拉克總統貝克爾下令在北部庫爾德人聚居的埃爾比勒附近建立大型天文臺。伊拉克人向蔡司、克虜伯和利勃海爾訂購了3臺大型儀器,包括3。5米和1。25米口徑的反射望遠鏡,以及30米的毫米波射電望遠鏡。

如果建成,這座天文臺的裝置不但將在伊斯蘭世界首屈一指,即使放到現代的中國,也屬於領先水平。

可惜,這座天文臺並沒有建成。

兩伊戰爭期間,天文臺遭到伊朗的導彈襲擊,天文臺的建設斷斷續續,最終停止。後來,海灣戰爭又讓天文臺受到了二次打擊,受到國際制裁影響,伊拉克既無財力繼續建設天文臺,學者們也和國際學界斷了聯絡。直到最近,國際天文學會和庫爾德地區當地的學者提議要重建天文臺,不過離重建完成,可能還遙遙無期。

進入21世紀,情況有所改變。這一次,推動伊斯蘭世界天文學發展的國家是伊朗和土耳其。

今天,伊朗和土耳其是伊斯蘭世界工業和基礎科學研究最發達的兩個國家,每年的自然指數排名中,伊朗和土耳其都能名列前30名。雖然兩國面臨的國際環境大不相同,但作為其大國夢的組成部分,天文學和航天,都是伊朗和土耳其力爭有所突破的領域。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

伊朗國立天文臺的圓頂

2004年,伊朗政府承諾建立大型的國立天文臺。國立天文臺位於伊斯法罕附近海拔3600米高的Gargash山上,被列為伊朗的三大科學工程之一,這裡氣候乾燥,海拔高,空氣好,是北半球比較理想的觀測選址。

數十年來,由於遭受制裁,伊朗本土的科學家無法順暢的和國際同行交流,伊朗學者們希望能夠透過建立這座建立國際合作,並得到高質量的第一手資料。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

INO340望遠鏡的規劃圖

天文臺的核心是3。4米口徑的RCC結構大型望遠鏡INO340。望遠鏡採用緊湊的地平式結構,帶有自適應光學系統,用來減少大氣對天文觀測的影響。主鏡由德國製造,餘下則主要由伊朗本土團隊完成,這對於之前只用過60cm望遠鏡的伊朗學者來說,無疑是個很大的挑戰。

目前,INO340望遠鏡的機械裝置已經組裝完成,圓頂也已建設完畢,望遠鏡原定今年投入使用。屆時,這架望遠鏡將成為亞洲乃至北半球同緯度最強大的天文望遠鏡之一。

(不過由於自適應光學感測器尚未到位,可能要跳票到2023年)

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

土耳其國立天文臺

土耳其的計劃更加雄心勃勃。1990年,土耳其科學技術研究委員會就著手成立了空間科學技術委員會(SSTC),此後,天文和航天領域的研究得到了政府的大力支援。

1997年,土耳其在安塔利亞建立了國立天文臺(TÜBİTAK Ulusal Gozlemevi,TUG),透過與俄羅斯等國的合作,建立了包括1。5米反射式望遠鏡在內的科研裝置。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

2021年,土耳其在伊斯坦布林附近的探空火箭試射

與此同時,土耳其也積極開展國際合作,藉助外國技術發射了幾顆國產通訊衛星。2018年,土耳其更是成立了專門的空間局,以期能在2023年土耳其共和國建國100年之際,完成一些重大的空間專案。

(不過火箭領域,似乎還是伊朗進度快一點)

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

東安納多盧天文臺天文臺的圓頂

在天文領域,土耳其計劃在東部埃爾祖魯姆附近3170米的山上建設東安納多盧天文臺(Doğu Anadolu Gözlemevi,DAG)。天文臺的建設得到了阿塔圖爾克大學等40所學校和機構的支援,甚至吸引了一些歐洲科學家的興趣。

(諷刺的是,前幾年土耳其曾試圖加入歐洲南方天文臺,但未獲成功)

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

建造中的4米望遠鏡

東安納多盧天文臺的核心是一臺4米的光學-紅外望遠鏡。主要由比利時的AMOS公司負責建造,將配備自適應光學技術,至於天文臺的穹頂,則由義大利的EIE Group Srl負責設計建造。

這將是土耳其的第一架紅外望遠鏡,屆時將成為伊斯蘭世界,乃至亞洲最大的通用光學望遠鏡。這架望遠鏡的進度比較順利,也許能搶在伊朗之前奪得中東第一望遠鏡的桂冠。

(目前亞洲最大的通用光學望遠鏡是日本的3。8米晴明望遠鏡,印尼準備引進技術建造類似的望遠鏡,中國有4米級別的lamost,不過其設計比較特殊,主要用於收集光譜)

06

附錄

*。本文中的伊斯蘭世界和中東,不包括19世紀後的中亞,以及孟加拉、東南亞和以色列。

世界天文臺巡禮:伊斯蘭

伊斯蘭世界的現代天文臺列表,射電望遠鏡在伊斯蘭世界非常少見,一些天文臺的裝置還不如我的高中……

參考資料:

1。https://www。nature。com/articles/498161a

2。https://whc。unesco。org/en/tentativelists/5574/

3。https://www。nriag。sci。eg/

4。http://iau-swa-road。aras。am/eng/astronomy_in_turkey。php

6。https://tug。tubitak。gov。tr/en

作者:

ag獺

(知乎)

轉載已獲作者授權,對原文略有增減

©版權所有,轉載請後臺留言申請