15. De Banu Musa broers; negende eeuw na Christus, drie wiskundige broers die beroemd zijn geworden om de automaten die zij bedachten.

De Banū Mūsā broers; negende eeuw na Christus, drie wiskundige broers die beroemd zijn geworden om de automaten die zij bedachten.

11 musa postzegelDe drie gebroeders Mūsā zoals ze staan afgebeeld op een Syrische postzegel uit 1996. Typisch een voorbeeld van ‘elke gelijkenis met de werkelijkheid berust op louter toeval.’

Alle verhalen uit deze serie gaan haast altijd over één persoon, deze aflevering echter niet. Het betreft hier namelijk een gezamenlijk portret van de drie broers ibn Mūsā ibn Shākir. Het zijn Abu Jafar Moḥammad (meestal alleen met de namen Jafar Mohammed of met de naam Moḥammad aangeduid), Ahmad en Al-Hasan ibn Mūsā ibn Shākir. Ze worden meestal aangeduid als de Banū Mūsā broers. (Banū Mūsā is Arabisch voor zonen van Mūsā , hun vaders naam – Mūsā – is de Mozes in het Arabisch).

 De reden dat de broers Banū Mūsā uit het Perzië van de negende eeuw met zijn drieën tegelijkertijd behandeld worden, is dat ze veelal gezamenlijk opereerden. Ze werkten altijd nauw samen en publiceerden naast hun eigen werken ook boekwerken als een collectief. Wie wat heeft bedacht, valt niet altijd meer goed na te gaan. Daarom een gezamenlijk portret. U moet maar denken, drie voor de prijs van één.

 De broers zijn behalve door hun wetenschappelijke werken vooral bekend geworden door hun boek ‘Kitāb al-hiyal’, ‘het boek van ingenieuze uitvindingen’ (letterlijk vertaald: het boek met truukjes). In dit boek staan meer dan 100 automaten en andere bedenksels beschreven. Deels waren deze geïnspireerd op ideeën van Hero van Alexandrië, Philon van Byzantium en andere figuren uit de oudheid, deels waren het nieuwe ontwerpen.

Tot de uitvindingen behoorden onder andere een automatisch waterorgel en een “fluitspelende robot”. Deze werkte op stoom en kon dankzij het verzetten van een schakelaar meerdere liedjes spelen. Deze automaat wordt daarom wel eens gezien als het vroegste voorbeeld van een programmeerbare machine. De broers bedachten ook praktische zaken. Zo ontwierpen ze een waterkruik met een automatische veiligheidsstop voor het geval dat er te veel water in één keer uit dreigde te stromen en ook bedachten ze een lamp die uit zichzelf uit ging.

 De Banū Mūsā broers

Wanneer de broers precies geleefd hebben, is niet bekend. Alleen van de oudste broer is een jaartal van overlijden bekend. Hij zou in februari 873 overleden zijn (en ergens voor 803 geboren zijn). Van de overige broers is alleen bekend dat ze in de negende eeuw hebben geleefd, maar hoe oud ze bijvoorbeeld zijn geworden is niet bekend. Ook is niet bekend waar ze zijn geboren, vermoedelijk was dit in de omgeving van Bagdad, dat toen de hoofdstad van het Kalifaat van de Abbasiden was.

Over hun moeder is niets bekend, maar over hun vader Musa ibn Shakir wel, al  kan je je afvragen hoe betrouwbaar die informatie is. Veel biografieën over de broers beginnen er namelijk mee dat hun vader in zijn jeugd een struikrover was, maar later een belangrijk astronoom aan het hof van kalief al-Maʾmūn werd. Ja, ja, gelooft u het, dan geloof ik het. Maar een goed verhaal moet je niet stuk rechercheren, dus bij deze: hun vader was aanvankelijk struikrover, maar werd later een belangrijk astronoom aan het hof van kalief al-Maʾmūn. Nadat hun vader jong overlijdt, worden de broers opgenomen aan het hof van de kalief. Deze zorgt ervoor dat de broers een goede opleiding krijgen.

Het zijn slimme jongens en ze worden geschoold in het ‘Bayt al-Hikma’ (het Huis der Wijsheid), één van de belangrijkste wetenschappelijke instellingen van Bagdad. Ze krijgen daar les van Yaḥyā Abī Manṣūr, de belangrijkste astronoom aan het hof van de kalief. Ook Mohammad ibn Musa al-Khwarizmi, zie het vorige portret, is in die tijd werkzaam in het Huis der Wijsheid.

De broers worden na een tijdje uitgezonden naar de Turkse stad Constantinopel zoals de stad in hun tijd heet. (Vroeger onder de Romeinen heette deze oud-Griekse stad Byzantium. Daarna wordt het Constantinopel en de tegenwoordige naam is Istanbul.) De taak van de broers is om er zo veel mogelijk oude Griekse manuscripten en boekwerken (al of niet tegen betaling) te verwerven. Deze laten ze dan ter plekke (of in Bagdad) vertalen, om ze vervolgens naar het Huis der Wijsheid te zenden. Sommige van deze oude Griekse werken kennen we nu alleen nog maar dankzij hun Arabische vertaling. De broers werken in Constantinopel en in het Huis de Wijsheid nauw samen met de vertalers. Ze leren daardoor zelf ook het oude Grieks lezen en vertalen zelf ook een aantal boeken.

Ze nemen zo een hoop kennis van de oude Grieken tot zich en ontwikkelen zich tot gerespecteerde wetenschappers. Toen ze in het Huis der Wijsheid kwamen, waren ze arm maar later worden ze rijk. Hoe ze aan dat vermogen komen, is echter niet duidelijk. Op een gegeven moment sturen ze een hele groep mensen aan om oude Griekse boeken te verzamelen. Wellicht hebben ze met die handel hun vermogen verdiend.

Jafar Mohammad, de oudste broer, wordt een autoriteit op het gebied van geometrie en astronomie. Zijn zoon Na‘īm ibn Mūsā zou later ook wiskundige worden en een aantal boeken publiceren. Ahmad, de middelste broer, ontwikkelt naast astronomische kennis vooral een groot technisch inzicht en Al-Hasan, de benjamin, houdt zich net zoals zijn oudste broer meestal bezig met wiskunde (in het bijzonder met geometrie) en astronomie. Naar verluidt beschikt hij over een feilloos geheugen.

Tijdens hun verblijf in het Huis der Wijsheid in Bagdad, publiceren de broers – deels gezamenlijk, deels onder eigen naam – een aantal wetenschappelijke werken. De oudste broer is het actiefst. Naar verluidt zou hij de hoofdauteur zijn van een twintigtal werken, waarvan er vandaag de dag nog drie bewaard zijn gebleven. Hij schrijft vooral over astronomie en geometrie. Ook schrijft hij een boek over het maken van een astrolabium, een instrument waarmee hoeken gemeten kunnen worden voor landmeetkunde, zeevaart of sterrenkunde. (De rechterfiguur op de Syrische postzegel heeft een dergelijk instrument in zijn handen.)

11 musa boekkaft wiskunde boek

Kaft van ‘Kitāb al-Dara’, een astronomieboek van de oudste broer. Dit exemplaar stamt van voor 1193. Foto Wikipedia.

Zijn bekendste boek is het wiskundeboek: ‘Kitab marifat masakhat al-ashkal’ (‘Boek over de meting van vlak- en sferische figuren.’) In dit werk schrijft hij over allerlei oude Griekse stellingen (onder andere van Archimedes) die gaan over cirkels, kegels en cilinders. Ook bevat het een aantal stellingen die hij zelf had bedacht. Het boek wordt in het Latijn vertaald. De bekende Italiaanse wiskundige Fibonacci haalt het aan in de twaalfde eeuw in zijn ‘Practica Geometriae’.

Ook zijn twee broers schrijven boeken. Ahmad geldt als de hoofdauteur van hun beroemdste boek: ‘Kitāb al-hiyal’ (‘het boek van ingenieuze uitvindingen’). Hierop komen we later terug. De jongste broer heeft voor zover bekend één eigen boek (een wiskundeboek over ellipsen) op zijn naam staan.

De broers zitten niet alleen over de boeken gebogen, maar doen ook veldwerk. Zo reizen ze in 860 af naar een woestijngebied bij Senjār, gelegen in het noordelijk deel van Mesopotamië. Dit om de omtrek van de aarde te bepalen. Dit doen ze door op een bepaald tijdstip op een bepaalde plaats de hoek waaronder de poolster staat te meten. Vervolgens reist Mohammed noordwaarts net zo ver totdat hij bij een plaats komt waar op dat zelfde tijdstip deze hoek één graad groter is. (De poolster staat hoger aan de hemel naarmate je verder naar het noorden reist. Op de noordpool staat hij loodrecht boven je.)

De twee andere broers reizen ter controle naar het zuiden totdat zij bij een plaats uitkomen waar op dat zelfde tijdstip de hoek juist één graad kleiner is dan op het startpunt. Met behulp van de afgelegde afstand (voor beide groepen allebei ongeveer 111 km) kunnen ze de omtrek van de aarde uitrekenen, namelijk door deze 111 km met 360 te vermenigvuldigen (zijnde het aantal graden van een cirkel). Ze komen aldus tot een geschatte omtrek voor de aarde van 39.992 km. Dit is slechts 83 km minder dan de 40.075 km, de meest nauwkeurige schatting van vandaag de dag.

Ook zijn de broers actief betrokken bij de civiele projecten zoals de ontwikkeling van al-Dja’fariyya,  een nieuwe stad in de buurt van Bagdad. In het bijzonder zijn ze daar betrokken bij het ontwerpen en graven van een kanaal. Dat is overigens niet zo’n groot succes. HDe bodem van het kanaal ligt te hoog, waardoor het water er niet goed in wil stromen.

De oudste broer Jafar Muhammad geldt als een autoriteit in het rijk. Als er een strijd uitbreekt over de opvolging van de overleden kalief, wordt hij gevraagd als onderhandelaar, dit omdat de strijdende partijen hem allebei vertrouwen.

De broers hebben overigens ook een paar vervelende trekjes. Zo zorgen ze er voor dat een concurrerende wetenschapper met wie ze niet goed kunnen opschieten dat deze bij de kalief in een kwaad daglicht komt te staan. Deze wetenschapper wordt daarop uit Bagdad verbannen, waarop de broers zijn wetenschappelijke bibliotheek confisqueren.

Het meest bekend zijn de broers vandaag de dag – en dit is ook de reden dat ze in dit overzicht van mensen achter de computer zijn opgenomen – door het boek Kitāb al-hiyal’ (‘het boek van ingenieuze uitvindingen’;’ letterlijk vertaald ‘het boek van de trucjes’). Vermoedelijk is het omstreeks het jaar 850 verschenen (andere bronnen geven 830 aan als het jaar van verschijnen). De hoofdauteur is de middelste broer Ahmad – de belangrijkste uitvindingen zijn van zijn hand – maar waarschijnlijk hebben ook zijn twee broers er aan bij gedragen.

(Al-Jazari, een Iraanse wetenschapper uit de twaalfde eeuw – zie diens portret – heeft eveneens een boek met dezelfde titel gepubliceerd. De twee boeken worden soms door elkaar gehaald.)

Het boek van de broers bevat beschrijvingen en afbeeldingen van een honderdtal automaten. Daar zitten zo’n twintig nuttige apparaten tussen zoals een schenkkan met een veiligheidsstop. Als er teveel vloeistof in het schenkgedeelte komt, dan sluit een stop deze ruimte af.

Ook nuttig zijn een hijskraan, een boiler, een waterkraan met aparte kranen voor heet en koud water, een vlotter, een soort gasmasker waarmee werknemers in vervuilde putten zich tegen gas- en oliedampen kunnen beschermen, een blaasbalg die verse lucht in dat soort ruimtes kan blazen en een zelfdovende lamp. Als men vergeet “het licht uit te doen”, dan gaat de lamp na verloop van tijd zelf uit, zodat niet alle olie wordt opgebrand.

11 basu lamp

De “zelf dovende” lamp zoals die te zien is op de originele tekening uit het boek uit 850. Rechtsboven brandt de lamp. In het linkergedeelte zit de olie met daarin enkele ballen die als stop van de toevoer kunnen fungeren. Ze zorgen er na verloop van tijd voor dat de toevoer geblokkeerd wordt, waardoor de lamp na verloop van tijd uit gaat. 

En zie hieronder nog een voorbeeld van een machine zoals deze in het boek te zien is. Het betreft hier en kan met twee schenktuiten, waarbij afwisselend vloeistof uit de twee schenktuiten komt.

11 musa uitvinding

De afbeelding is afkomstig uit een exemplaar van het boek dat in het bezit is van de bibliotheek van het Topkapi Palace Museum in Istanbul. Het betreft hier de laatste pagina van het boek.

De meeste apparaten (73 stuks) zijn echter machines die zijn bedoeld om toeschouwers te vermaken en te verbazen. Een deel is gebaseerd op bedenksels van Heron van Alexandrië, Philon van Byzantium en andere uitvinders (veelal afkomstig uit Azië ). Wel is het  zo dat de broers het originele ontwerp verbeteren. Zo hebben de Musa Broers net zoals Heron van Alexandrië en Philon van Byzantium ook een ontwerp voor een kan waar water zogenaamd in wijn verandert. Dat is een populair onderwerp in de oudheid – ook in de Bijbel (Johannes 2:1-12) is er sprake van water dat in wijn verandert.

Er staan in het boek echter ook aantal nieuwe bedenksels. Bijzonder populair is een kruik met twee schenktuiten. De toeschouwers zien  dan in de linkertuit een blauwe vloeistof wordt gegoten en in de rechtertuit een rode vloeistof. Daarna schenkt men de kan weer leeg, waarbij tot verbazing van de toeschouwers de rode vloeistof uit de linker tuit komt en de blauwe uit de rechtertuit, zonder dat de twee kleuren zijn gemengd.

Wie wil weten hoe dit werkt, kan dit zien in een trailer van een tekenfilm op YouTube die het Kuwait Foundation for the Advancement of Science (KFAS) en 1001 Inventions in 2018 lieten maken ter ere van een nieuw kinderboek over de gebroeders Musa. Zie hieronder.

11 nusa zelfschenkende kan

11 musa kleurenkan

De oplossing van het “wonder” zit in een scheidingswand en een buizenconstructie in de kan, waardoor het rode en blauwe water uit de andere schenkkan kan lopen.

De broers bedenken  ook een waterfontein die met intervallen van patroon kan veranderen – dat hing met drukverschillen samen –  een mechanisch ‘theemeisje’ dat automatisch thee schenkt en een mechanische fluitspeler die verschillende liedjes kan spelen, afhankelijk van een instelling van de automaat. Vanwege dit aspect wordt deze fluitspeler – hij werkte op hete stoom –  wel eens beschouwd als werelds eerste programmeerbare automaat, maar dit is wat veel eer.

De mechanische apparaten maken veelal gebruikt van inventieve drijvers, kleppen, hevels, krukassen, nokkenassen, zuigers en vertragingssystemen. De broers zijn daarmee hun tijd behoorlijk vooruit. In Europa is was men nog lang niet zo ver. Het nut van hun apparaten is niet echt groot voor de mensheid, maar de techniek die er voor wordt gebruikt wel. Veel van hun ideeën worden  later door andere wetenschappers over genomen. Zo gebruikt Leonardo da Vinci hun idee van een kogelventiel.

Wellicht hadden de broers nog ingenieuzer apparaten kunnen verzinnen als ze over stroom als krachtbron hadden beschikt. Maar omdat in tijd van de gebroeders Mūsā elektriciteit nog niet beschikbaar is, hebben veel van hun machines waterkracht als aandrijving. Veel van de werkingsprincipes van hun automaten staan echter los van de soort krachtbron. Het is daarom maar goed dat de mensheid op een gegeven moment over elektrische stroom kon beschikken, anders zouden we vandaag de dag telkens als we een computer willen gebruiken eerst de waterkraan moeten opendraaien.

11 musa waterVideostill uit een YouTube filmpje van  een zekere ‘Toasty Bros’ over een pc met water.

 

 

My WordPress Blog