Кіріспе

Исламның алтын дәуіріндегі математиканың рөліне шолу. Исламның алтын дәуіріндегі математика, әсіресе 9-10 ғасырларда, грек математикасына (Евклид, Архимед, Аполлоний) және үнді математикасына (Арьябхата, Брахмагупта) негізделген. Маңызды жетістіктерге толыққанды ондық позициялық жүйенің, ондық бөлшектерді қоса алғанда, дамуы, алгебраның алғашқы жүйеленген зерттелуі, геометрия және тригонометриядағы жетістіктер кірді. Орта ғасырлардағы ислам әлемі математикада маңызды дамуларға ұшырады. Мұхаммед ибн Мұса әл-Хорезми осы трансформацияда маңызды рөл атқарды, 9 ғасырда алгебраны жеке сала ретінде енгізді. Әл-Хорезмидің бұрынғы арифметикалық дәстүрлерден өзгеше көзқарасы алгебраның арифметикалық негізін қалады және ұзақ мерзімге математикалық ой-өріске әсер етті. Әл-Караджи сияқты оның ізбасарлары оның еңбегін кеңейтіп, математиканың түрлі салаларындағы жетістіктерге үлес қосты. Бұл математикалық әдістердің практикалық қолданылуы және кең мүмкіндіктері араб математикасының Батысқа таралуына көмектесіп, Батыс математикасының дамуына зор үлес қосты. Араб математикалық білімі орта ғасырларда Әл-Хорезми әдістерінің практикалық қолданылуының нәтижесінде түрлі арналар арқылы тарады. Бұл таралуға экономикалық және саяси факторлар ғана емес, сонымен қатар мәдени алмасу, мысалы, крест жорықтары және аударма қозғалысы сияқты оқиғалар да әсер етті. Исламның алтын ғасыры, 8-14 ғасырларды қамтыған, ғылымның түрлі салаларындағы маңызды жетістіктермен белгіленді, бұл ортағасырлық Еуропа ғалымдарын осы білімге қол жеткізу үшін тартты. Сауда жолдары мен мәдени өзара әрекеттесу араб математикалық идеяларын Батысқа енгізуде маңызды рөл атқарды. Араб математикалық мәтіндерінің, грек және рим еңбектерімен бірге, 14-17 ғасырлардағы аудармасы Ренессанстың интеллектуалдық кеңістігін қалыптастыруда шешуші рөл атқарды.

Араб-ислам математикасының пайда болуы мен таралуы

Араб математикасы, әсіресе алгебра, орта ғасырларда айтарлық дамыды. Мұхаммед ибн Мұса әл-Хуаризмидің (محمد بن موسى الخوارزمي; шамамен 780 – шамамен 850 ж.) 813 және 833 жылдар аралығында Бағдадта жасаған еңбегі шешуші мәнге ие болды. Ол өзінің "Kitab al jabr wa al muqabala" атты кітабының атауында "алгебра" терминін енгізіп, оны жекелеген ғылым ретінде белгіледі. Ол өз жұмысын "Арифметикадағы ең оңай және пайдалы нәрселерге шектелген, толықтыру және теңдеу ережелері бойынша есептеу туралы қысқаша еңбек" деп санады. Кейіннен оның еңбегінің тек теориялық емес, сонымен қатар коммерция және жер өлшеу сияқты мәселелерді шешуге бағытталған практикалық еңбек екені айтылды. Әл-Хуаризмидің тәсілі Диофанттың дәстүрінен өзгеше, бұрынғы "арифметикалық" дәстүрден туындамады. Ол таза алгебралық терминдерді арифметикамен ортақ терминдерден ажыратып, алгебра үшін жаңа терминология жасады. Әл-Хуаризми сандарды бейнелеудің күнделікті өмірде маңызды екенін байқады. Сондықтан ол математикалық амалдарды жеңілдетудің жолын табуға тырысты, кейіннен осыны алгебра деп атады. Әл-Хуаризмидің толықтыру арқылы теңдеуді шешу әдісі осы типтегі теңдеулерге практикалық шешім ғана емес, математикалық мәселелерге абстрактілі және жалпылама тәсілді де ұсынды. Оның "Al Kitab al Mukhtasar fi Hisab al Jabr wal Muqabala" (Толықтыру және теңдеу арқылы есептеу туралы қысқаша кітап) атты маңызды еңбегі 12 ғасырда латын тіліне аударылды. Бұл аударма алгебралық білімді Еуропаға таратуда маңызды рөл атқарды, Ренессанс кезеңіндегі математиктерге әсер етті және қазіргі заманғы математиканың дамуына ықпал етті. Әл-Хуаризмидің алгебрасы өзінің тарихи перспективасы бар дербес ғылым болды, нәтижесінде "алгебраның арифметикалануына" жол ашылды. Оның ізбасарлары оның жұмысын кеңейтіп, жаңа теориялық және техникалық қиындықтарға бейімдеді, сондай-ақ абстрактілі алгебралық есептеулер үшін арифметикалық бағытқа қайта бағыттады. Әл-Хуаризмидің еңбегіндегі араб математикасы математикалық кеңістікті қалыптастыруда маңызды рөл атқарды. Оның Батысқа таралуына оның практикалық қолданылуы, оның ізбасарларының математикалық ұғымдарды кеңейтуі, сондай-ақ осы идеяларды Батыс контекстіне аудару мен бейімдеуі себеп болды. Бұл таралу экономика, саясат және мәдени алмасуды қамтитын күрделі процесс болды, ол Батыс математикасына үлкен әсер етті. Исламның алтын ғасыры (8-ден 14-ға дейінгі ғасырлар) математиканы қоса алғанда, түрлі салалардағы маңызды жетістіктермен сипатталды. Ислам әлеміндегі ғалымдар математика, астрономия, медицина және басқа да ғылымдарға үлкен үлес қосты. Нәтижесінде ислам ғалымдарының ғылыми жетістіктері ортағасырлық Еуропа ғалымдарының назарын аударды, олар осы білім байлығына қол жеткізуге ұмтылды. Жібек жолы сияқты сауда жолдары Шығыс пен Батыс арасындағы тауарлар, идеялар мен білімнің қозғалысын жеңілдетті. Бағдад, Каир және Кордова сияқты қалалар білім орталықтарына айналып, әр түрлі мәдениеттерден келген ғалымдарды өзіне тартты. Сондықтан математикалық білім ислам әлемінен Еуропаға түрлі арналар арқылы жетті. Сонымен қатар, крест жорықтары Батыс Еуропаны ислам әлемімен байланыстырды. Крест жорықтарының басты мақсаты әскери болғанымен, мәдени алмасу және математиканы қоса алғанда, ислам білімдерімен танысу да болды. Киелі жерге және ислам әлемінің басқа да аймақтарына сапарлаған еуропалық ғалымдар араб қолжазбалары мен математикалық трактаттарға қол жеткізді. 14-дан 17-ға дейінгі ғасырларда араб математикалық мәтіндерін, грек және римдік мәтіндермен бірге аудару Ренессанс дәуірінің интеллектуалдық ландшафтын қалыптастыруда маңызды рөл атқарды. Солтүстік Африка мен Таяу Шығыста оқыған Фибоначчи сияқты ғалымдар араб цифрларын және математикалық ұғымдарды Еуропаға таныстыруға және танымал етуге көмектесті.

Алгебра

Алгебраның атауы араб тілінде "толықтыру" немесе "үзілген бөліктерді біріктіру" деген мағына беретін сөзден шыққан. Алгебра Исламның алтын ғасырында гүлденді. Бағдаттағы "Даралық үйінің" парсы ғалымы Мұхаммед ибн Муса әл-Хорезми алгебраның негізін қалаушы болды және грек математигі Диофантпен бірге алгебраның әкесі деп есептеледі. Әл-Хорезми өзінің "Толықтыру және теңгермеу арқылы есептеу туралы қысқаша кітабында" бірінші және екінші дәрежелі (сызықтық және квадраттық) көпмүшелік теңдеулердің оң түбірлерін табу жолдарын қарастырады. Ол редукция әдісін енгізеді және Диофанттан айырмашылығы, қарастырған теңдеулеріне жалпы шешімдер береді. Әл-Хорезмидің алгебрасы сөздік болды, яғни теңдеулер толық сөйлемдермен жазылған. Бұл Диофанттың алгебралық жұмысынан өзгеше, ол қысқартылған түрде, яғни кейбір символдар қолданылған. Символдық алгебраға көшу, онда тек символдар ғана қолданылады, Ибн әл-Банна әл-Марракуши мен Абу әл-Хасан ибн Али әл-Қаласади еңбектерінде байқалады. Осы кезеңде тағы бірнеше математиктер Әл-Хорезмидің алгебрасын дамытты. Әбу Камил Шужа геометриялық иллюстрациялар мен дәлелдері бар алгебра кітабын жазды. Ол сондай-ақ кейбір мәселелеріне барлық мүмкін шешімдерді тізімдеді. Әбу әл-Джуд, Омар Хайям және Шараф әл-Дин әл-Түси кубтық теңдеудің бірнеше шешімін тапты. Омар Хайям кубтық теңдеудің жалпы геометриялық шешімін тапты.

Кубтық теңдеулер

Омар Хайям (шамамен 1038/48 жылы Иранда – 1123/24) Аль-Хуаризмидің алгебрасынан асып түсетін, кубикалық немесе үшінші дәрежелі теңдеулердің жүйелі шешімін қамтитын «Алгебра проблемаларын көрсету туралы трактат» жазды. Хайям осы теңдеулердің шешімдерін екі коникалық қиманың қиылысу нүктелерін тауып алды. Бұл әдісті гректер де қолданған, бірақ олар оң түбірлері бар барлық теңдеулерді қамтитын әдісті жалпыламаған. Шараф әл-Дин әл-Түси (? Тус қаласында, Иран – 1213/14) кубикалық теңдеулерді зерттеуге жаңа тәсіл жасады – кубикалық полиномиал ең жоғары мәніне жететін нүктені табу арқылы. Мысалы, a және b оң сандар болғандағы теңдеуді шешу үшін ол қисықтың ең жоғары нүктесі болса, теңдеудің шешімі болмайды, бір шешімі болады немесе екі шешімі болады, мұның бәрі қисықтың сол нүктедегі биіктігі a-дан кіші, тең немесе үлкен болуына байланысты екенін анықтады. Оның сақталған еңбектері оның осы қисықтардың максималды мәндері үшін формулаларды қалай тапқаны туралы ешқандай ақпарат бермейді. Оның оларды қалай ашқанын түсіндіру үшін әртүрлі болжамдар ұсынылды.

Индукция

Математикалық индукцияның ең алғашқы айқын белгілерін Евклидтің жай сандардың саны шексіз екенін дәлелдеуінен табуға болады (б.з.д. 300 ж. шамамен). Индукция принципін алғаш рет Паскаль өзінің "Арифметикалық үшбұрыш туралы трактатында" (1665 ж.) нақты тұжырымдаған. Оның арасында, әл-Караджи арифметикалық тізбектер үшін индукция арқылы имплицитті дәлелдеуді енгізді (шамамен 1000 ж.), ал әл-Самавал оны бином теоремасының нақты жағдайлары мен Паскаль үшбұрышының қасиеттерін зерттеу үшін пайдаланды.

Иррационалды сандар

Гректер иррационалды сандарды ашқан, бірақ олармен қанағаттанбады және тек шама мен сан арасын ажырату арқылы ғана оларды түсінуге тырысты. Гректердің пікірінше, шамалар үздіксіз өзгеріп отырады және сызық сегменттері сияқты нысандар үшін қолданылуы мүмкін болса, сандар дискретті шамалар еді. Сондықтан иррационалды сандарды тек геометриялық тұрғыдан ғана қарастыруға болады; және грек математикасының көп бөлігі геометрияға негізделген. Ислам математиктері, оның ішінде Абу Камил Шуджа ибн Аслам мен Ибн Тахир әл-Багдади шама мен сан арасындағы шекараны бірте-бірте жойды, иррационалды шамалардың теңдеулерде коэффициенттер ретінде пайда болуына және алгебралық теңдеулердің шешімі болуына мүмкіндік берді. Олар иррационалды сандарды математикалық объектілер ретінде еркін қолданды, бірақ олардың мәнін терең зерттемеді. Он екінші ғасырда Аль-Хорезмидің «Үнді сандары туралы арифметика» еңбегінің латын тіліне аудармалары Батыс әлеміне ондық позициялық сан жүйесін енгізді. Оның «Толықтыру және теңгерім арқылы есептеу туралы жинақ» кітабы сызықтық және квадраттық теңдеулерді жүйелі түрде шешудің алғашқы мысалы болды. Ренессанс Еуропасында ол алгебраны ойлап тапқан адам деп есептелді, бірақ қазір оның еңбегі ежелгі үнді немесе грек көздеріне негізделгені белгілі. Ол Птолемейдің «География» еңбегін қайта қарастырып, астрономия және астрология туралы жазды. Дегенмен, К.А. Наллиноның пікірінше, Аль-Хорезмидің түпкілікті еңбегі Птолемейге емес, сірілік немесе араб тіліндегі әлем картасына негізделген.

Сфералық тригонометрия

Сфералық синус заңы 10 ғасырда ашылды: оның авторлары ретінде Әбу Махмуд Хожанди, Насыр әл-Дин әл-Түсі және Әбу Наср Мансур, сондай-ақ Әбу әл-Уафа Буджжани есімдері айтылады. Ибн Муадх әл-Джайянидің 11 ғасырда жазылған "Сфераның белгісіз доғалары туралы кітабы" синустардың жалпы заңын енгізді. Жазықтық синус заңы 13 ғасырда Насыр әл-Дин әл-Түсі тарапынан сипатталды. "Секторлық фигура туралы" еңбегінде ол жазықтық және сфералық үшбұрыштар үшін синус заңын тұжырымдап, оны дәлелдеді.

Теріс сандар

9 ғасырда ислам математиктері үнді математиктерінің еңбектері арқылы теріс сандармен таныс болған, бірақ осы кезеңде теріс сандарды мойындау және қолдану тартыншақты болды. Әл-Хорезми теріс сандарды немесе теріс коэффициенттерді пайдаланбады. Әл-Караджи өзінің "әл-Фахри" кітабында "теріс шамаларды мүшелер ретінде есептеу керек" деп жазды.