В раннем средневековье на арену мировой истории выдвинулся новый народ — арабы.
Частью пастушеские, частью оседлые племена арабов в V—VII веках стали постепенно переходить от общинно-родового к феодальному строю. Разложение родовых отношений особенно сильно шло в Западной Аравии, где были крупные арабские города: Мекка и Медина.
В Аравии и Северной Африке образовалось несколько феодальных государств, в которых широко распространилось магометанство. Руководители «общины верующих» — халифы — захватили власть в арабских государствах и стали светскими правителями.
Стремясь к расширению своей власти, они начали походы в соседние страны, население которых насильственно обращалось в магометанство. Арабские завоеватели вели себя как фанатики. Они прекращали деятельность культурных учреждений в покоренных странах, сжигали библиотеки, уничтожали астрономические инструменты.
Однако, как это случилось ранее с римлянами, арабы скоро подпали под влияние культуры покоренных ими народов.
По распоряжению халифов, уже со второй половины VIII века переводились на арабский язык сочинения греческих философов, математиков, астрономов. Этот язык скоро стал играть такую же роль в странах Ближнего Востока, как позднее латынь в Западной Европе. На арабский язык переводились сочинения не только греческих, но и египетских, вавилонских и индийских ученых.
Этим и объясняется тот факт, что историки долго называли «арабами» авторов всех сочинений, написанных по-арабски. Арабы и обращенные в магометанство народы Ближнего Востока вели счет времени по лунным месяцам. Их купцы в далеких путешествиях должны были уметь определять направление пути по звездам. Поэтому арабские ученые очень заинтересовались астрономическими познаниями древних греков.
Астроном и математик Бируни (972—1048) из Хорезма оставил два больших сочинения: одно — по астрономии, другое — по геометрии.
Он придумал также замечательный способ определения размеров Земли.
Если подняться на гору и мысленно соединить точку стояния наблюдателя и точку горизонта, на которую направлен луч зрения, с центром Земли, то получится прямоугольный треугольник. У него один катет равен радиусу Земли, а гипотенуза длиннее радиуса Земли на высоту горы. Угол в центре Земли между катетом и гипотенузой равен углу между лучом зрения, направленным на горизонт, и горизонталью.
Измерив этот угол и зная высоту точки стояния наблюдателя, легко по правилам тригонометрии вычислить и радиус Земли.
Бируни осуществил такое измерение. Он поднялся на гору и с высоты ее измерил угол между направлением на горизонт и горизонтальной линией. По этому углу он вычислил радиус Земли.
Измерение радиуса Земли, сделанное узбекским ученым Бируни
Правда, это измерение не дало очень точного результата. На него повлияло преломление луча, идущего от горизонта, в атмосфере: переходя из одного слоя воздуха в другой, луч немного загибается к земной поверхности, поэтому измеренный угол меньше, чем он есть в действительности.
Вычисление радиуса Земли
Но если ввести соответствующую поправку, то такое измерение дает удовлетворительный результат. В то же время оно сравнительно очень легко осуществимо и может быть сделано даже на небольшом острове. Обычные же измерения дуги меридиана производятся на больших площадях и стоят очень дорого.
Ученые Средней Азии много сделали и для развития математики. Они переводили математические сочинения Евклида, Архимеда, Птолемея, индийского математика VI века Брамагупты.
Известный математик Ибн Муса из Хорезма ввел принятое в Индии написание чисел, в котором цифра приобретает значение от занимаемого ею места. В своих трудах по арифметике и алгебре он дал общее решение квадратного уравнения, изложил правило пропорций и решил ряд практических задач.
Арабские математики занимались и тригонометрией. Они составляли таблицы тригонометрических функций, что облегчило им астрономические расчеты.
Для астрономических наблюдений было построено несколько обсерваторий — в Багдаде, Самарканде и других городах. Обсерватории снабжались усовершенствованными инструментами.
В технике измерений астрономы Средней Азии достигли больших успехов. По точности своих измерений они превзошли античных астрономов.
Но физика и механика значительно меньше интересовали ученых Средней Азии и Аравии. Из сочинений на арабском языке по механике известно только одно — «Книга о весах мудрости» узбекского ученого Альгацини. Этот ученый жил в XII веке в Хорезме — области, лежавшей в нижнем течении Аму-Дарьи, в нынешнем Узбекистане.
От древних механиков средневековые ученые унаследовали только статику Архимеда. Альгацини повторил в своей книге о весах учение о центре тяжести, о равновесии рычага и плавающих тел. Он указал на сферичность поверхности покоящейся жидкости, на потерю веса тела, погруженного в воду.
В статике Альгацини оставался на уровне античной механики. Но он впервые дал ясное определение скорости как отношения пройденного пространства ко времени. Он отметил также, что вес пропорционален массе тела.
Эти идеи далеко опережали его время.
«Весы мудрости» Альгацини заслуживают большого внимания. Они состояли из равноплечего коромысла с чашками по концам. На коромысле были нанесены деления, и оно могло служить безменом. Имелась чашка для взвешивания тел в воде при определении их удельного веса. Пользуясь этими весами, Альгацини очень точно определил относительную плотность многих металлов и минералов.
Обладая значительными математическими познаниями и владея искусством точных измерений, арабские ученые не занимались, однако, физическими опытами и наблюдениями. Механика же, как наука о движении и силах природы, не могла быть развита без наблюдений и опытов.
Арабские ученые не оказали влияния на развитие физики и механики. Однако европейская наука обязана им сохранением трудов античных математиков, механиков и астрономов. Многие сочинения античных ученых известны только в арабских переводах, так как подлинники их утеряны или погибли.
В течение раннего средневековья, когда в Европе место науки заняло богословие, молодые европейцы изучали естествознание и механику в арабских высших школах.
Восточная техника оказала большое влияние на развитие текстильной промышленности и на обработку металлов. Вероятно, из Сирии были заимствованы мельницы.
Развитие производства в Европе потребовало искусных техников, знакомых с обработкой шелка, хлопка и другого сырья. Возникла потребность в знании механики.