“智慧宮”里的參天大樹

陳巍，理學博士，現為中國科學院自然科學史研究所副研究員。主要研究科技知識在古代世界的傳播并把世界連為一體的歷程。喜愛“上窮碧落下黃泉”，品鑒各個文明在應對相似問題時展現出的智慧。

從8世紀中葉起的百余年間，阿拉伯帝國阿拔斯王朝的統治者們推行開明包容的文化政策，在他們的支持及造紙術傳播的推波助瀾下，來自古希臘、古波斯、古印度甚至古代中國的深厚文化傳統猶如百川匯流，彼此沖撞激蕩，鑄造了伊斯蘭黃金時代的繁榮。眾多古典時期的科技典籍被翻譯成阿拉伯語，逃過中世紀早期黑暗歲月的毀壞而傳承下來。這里的科學家們以前人成就為基礎，發揮自己的創造精神，逐漸形成延續數百年輝煌的伊斯蘭科學傳統。

當時在巴格達等大城市里，圖書館與書肆林立，學者們在此翻譯書籍、傳授學問。其中最著名的圖書館當屬哈里發（即最高統治者）親自開設的“智慧宮”。這一機構在哈里發麥蒙在位（813—833年）期間達到頂峰。本文所介紹的，就是在智慧宮里成長，學成后大力促進科技活動，并在數學、天文和機械領域均達到很高造詣的巴努·穆薩兄弟。

學出正統

“巴努·穆薩”是三兄弟的合稱，意為“穆薩的兒子們”（圖1）。他們的父親穆薩·本·沙克爾，年輕時曾是現今伊朗東北部呼羅珊地區的一名盜賊。當時還沒做上哈里發，駐守呼羅珊木鹿城的麥蒙發現了這名富有智慧的年輕人。我們不知道他們之間具體發生了什么，只知道后來穆薩成為了麥蒙的親密侍從，掌管天文和占星事務。

穆薩英年早逝，臨終前他把3個兒子——按長幼順序依次是穆罕默德（約803—873）、艾哈邁德和哈桑——托付給麥蒙。麥蒙指定智慧宮里的天文學家葉海亞·曼蘇爾教導孩子們成長。這或許因為葉海亞本來就是4個孩子的父親，擁有豐富的育兒經驗，同時他的專業也與穆薩相近，有利于孩子們子承父業。

當時麥蒙已經從四面八方延攬了不少杰出學者到智慧宮就職。其中的領軍人物，是被譽為“阿拉伯代數學之父”的花拉子米。除撰寫數學著作外，花拉子米還領導了在智慧宮觀測天文、制作儀器和星表、繪制地圖等任務。他的科學理念對日后巴努·穆薩兄弟產生了相當大的影響。

在智慧宮肥沃學術土壤的滋養下，巴努·穆薩兄弟分頭出擊，很快就學有所成。盡管我們很難把三兄弟的事業截然分開，但他們各自在不同領域擁有專長。其中長兄穆罕默德的學術成就最杰出，也最有組織才華，他在天文、數學方面都造詣不凡。老二艾哈邁德主攻精巧裝置。一心沉浸在學術研究中的老三哈桑最擅長幾何學，具有非常高超的邏輯推理能力。

據說麥蒙曾要求研習數學者都必須熟讀歐幾里得的《幾何原本》，有人在他面前中傷哈桑只讀過《幾何原本》13卷中的前6卷。當麥蒙召來哈桑詢問時，哈桑說他沒必要讀那么多內容，并很快就把《幾何原本》后面幾卷的命題都證明了出來。盡管如此，麥蒙仍誡勉哈桑說：“你應當避免讓懶惰阻撓你通讀《幾何原本》，它對于數學，正如字母abc對于書寫和閱讀，都是最基礎的。”

巨木成陰

得知三兄弟才華過人后，麥蒙開始把許多重要任務托付給他們。最初進入智慧宮學習時，三兄弟還一貧如洗，但連續幾任哈里發的寵信使得他們很快變得富有權勢，有能力成為巴格達城科學翻譯與研究活動的重要資助者。

與哈里發一樣，他們不拘一格用人才。在他們麾下，景教徒（主要活動于敘利亞的一個基督教教派）、猶太人、穆斯林等不同宗教背景的學者濟濟一堂，和平共處，攜手把許多古希臘著作引入伊斯蘭世界。巴努·穆薩兄弟為保證學者們能對學術全身心投入，創造了相當優裕的條件。據說每個月三兄弟付給學者們的報酬高達500第納爾，也就是超過2公斤黃金。

為盡可能多地搜集前人科技文獻，穆罕默德時常派遣使者，有時甚至親自前往拜占庭帝國收購古代手稿。由此不僅保存了古人的大量智慧結晶，還發現了不少人才。其中有一位叫塔比特·伊本·庫拉（826—901）的年輕人，就像麥蒙發掘三兄弟的父親穆薩那樣，穆罕默德察覺到這名年輕人的才華，便把他帶回巴格達，傳授給他科學知識。后來塔比特不僅在學術翻譯上成果卓著，在數學、天文學等方面也有許多創見。

對宮廷政治的過多涉足，讓穆罕默德逐漸染上黨同伐異的不良風氣。當時除他們兄弟外，著名哲學家肯迪（801—873）也是重要的學術贊助人。巴努·穆薩兄弟與肯迪分別擁戴不同王子，但巴努·穆薩一派最終得勢。三兄弟在哈里發面前進讒言，導致肯迪被痛毆，而他的圖書館也被奪去。巴努·穆薩還放逐了一位與肯迪相友好的工程師薩納德·阿里。

不久，巴努·穆薩兄弟奉命主持開掘現位于伊拉克東南部的賈法里耶運河。他們把測量工作交給能力平庸的親信，結果工程做到一半就卡了殼。聽到消息后暴怒的哈里發警告，假如報告確鑿的話，就要把穆罕默德處死在運河岸邊。驚慌失措的穆罕默德趕快向薩納德·阿里求助。薩納德提出只有把肯迪的圖書館物歸原主，他才會施以援手。三兄弟依此條件辦理后，薩納德說當時正是河流的豐水期，測繪錯誤到4個月后才會顯現出來，而根據占星家預言，哈里發將在此之前死去。果然，2個月后哈里發被刺殺，三兄弟得以逃脫懲罰。由此可見，權勢與欲望會如何扭曲、侵蝕人的心智，讓原本明智的人變得行事荒唐。

科學成就

在組織翻譯大量古典著作之外，巴努·穆薩兄弟留下了約20部著作，在多個科技領域都取得了突出成就，給后世帶來深遠影響。

在數學方面，他們重新發揚了埋沒已久的阿基米德等古希臘科學家的科學遺產。巴努·穆薩兄弟最有影響的數學著作是《論平面與球形的測量》。這本書曾由歐洲學者克雷莫納的赫拉德（1114—1187）翻譯成拉丁語，13世紀又由阿拉伯數學家納西拉丁·圖西（1201—1274）加以訂補。從塔比特·伊本·庫拉、伊本·海什木、斐波那契、羅吉爾·培根等著名學者的作品里均可看到受到此書影響的痕跡，可以說它在東西方數學史上均意義深遠。

這本書延續了阿基米德計算圓面積和球體積的探索。從方法上講，巴努·穆薩兄弟的創新不大，不像阿基米德那樣把窮竭法運用到極限程度，而是主要利用《幾何原本》中的幾何證明與“逼近法”，得出與阿基米德相同的面積與體積公式。他重新提出了阿基米德計算圓周率的外切多邊形方法，15世紀伊斯蘭數學家卡西利用類似方法，求得圓周率小數點后16位準確數字，從而為伊斯蘭數學增光添彩。

巴努·穆薩兄弟并沒有完全因襲古希臘學者的幾何學，而是把花拉子米開創的代數學與幾何學結合起來，從而為伊斯蘭數學傳統的形成作出貢獻。他們用確切數字而非圖形之比表示面積和體積，又把古希臘阿爾庫塔斯和梅內勞斯等學者對圓錐曲線的論述應用于求方程的解，從而奠定了后世伊斯蘭數學家求解三次方程等問題的基礎。

在天文觀測方面，他們牽頭完成了麥蒙計算地球周長的任務。在伊拉克北部和南部的沙漠里，他們分別丈量了北極星的高度每變化1度，在地表南北方向上對應的距離，最后測得地球周長約為8000帕勒桑（古波斯長度單位），相當于38400千米。盡管這與現代值還有4%的誤差，但已經比古希臘的埃拉托色尼，以及稍早的中國僧一行的測量結果都要準確。

三兄弟里的老二艾哈邁德，撰有《論自動機械》等著作（圖2）。在一些方面，書中所提原理和設計，例如曲柄連桿的系統運用，以及用于模擬星空運轉的水運渾象等，比古代中國要晚，但仍比歐洲早得多。這部書呈現了自動水壺、噴泉、自動燈、提水裝置等共計100種機械設計，其高度綜合的設計、華麗的外觀、多樣化的功能前承拜占庭的菲羅、亞歷山大的希羅等古希臘發明家，后啟里德萬、加扎里等伊斯蘭能工巧匠。

概覽巴努·穆薩兄弟的生平與成就，可以看到他們不僅通過大力贊助翻譯運動，推進了古代科技中心從地中海沿岸向兩河流域轉移，還親身參與了多個研究領域內伊斯蘭科學傳統的確立。他們不愧是智慧宮里培育成長起來的郁郁蔥蔥的參天大樹。