14. 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 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 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, een zelfdovende lamp 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 niet waar ze zijn geboren, maar 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, over hun vader Musa ibn Shakir wel, maar je kan 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 overleed, werden de broers opgenomen aan het hof van de kalief en deze zorgde ervoor dat de broers een goede opleiding kregen.

Het waren slimme jongens en ze werden geschoold in het ‘Bayt al-Hikma’ (het Huis der Wijsheid), één van de belangrijkste wetenschappelijke instellingen van Bagdad. Ze kregen 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, was in dezelfde tijd werkzaam in het Huis der Wijsheid.

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

Ze namen aldoende een hoop kennis van de oude Grieken tot zich en ontwikkelden zich tot gerespecteerde wetenschappers. Toen ze in het Huis der Wijsheid kwamen, waren ze arm maar later werden ze rijk. Hoe ze aan dat vermogen kwamen, is echter niet duidelijk. Op een gegeven moment stuurden 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, was 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, ontwikkelde naast astronomische kennis vooral een groot technisch inzicht en Al-Hasan, de benjamin, hield zich net zoals zijn oudste broer meestal bezig met geometrie en astronomie. Naar verluidt beschikte hij over een feilloos geheugen.

Tijdens hun verblijf in het Huis der Wijsheid in Bagdad, publiceerden de broers, deels gezamenlijk, deels onder eigen naam een aantal wetenschappelijke werken. De oudste broer was hierbij het actiefst. Naar verluidt zou hij de hoofdauteur zijn van een twintigtal werken, waarvan er vandaag de dag nog drie bewaard zijn gebleven. Hij schreef vooral over astronomie en geometrie. Ook schreef 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 meest bekende boek is een wiskundeboek: ‘Kitab marifat masakhat al-ashkal’ (‘Boek over de meting van vlak- en sferische figuren.’) In dit boek behandelt hij allerlei oude Griekse stellingen (onder andere van Archimedes) ten aanzien van cirkels, kegels en cilinders, maar het bevat ook een aantal nieuwe stellingen. Het boek werd in het Latijn vertaald. De bekende Italiaanse wiskundige Fibonacci haalde het in de twaalfde eeuw aan in zijn ‘Practica Geometriae’.

Ook zijn twee broers schreven zelfstandig een aantal 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 zaten niet alleen over de boeken gebogen, maar deden ook veldwerk. Zo reisden 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 deden ze door op een bepaald tijdstip op een bepaalde plaats de hoek waaronder de poolster stond te meten. Vervolgens reisde Mohammed noordwaarts net zo ver totdat hij bij een plaats kwam waar op dat zelfde tijdstip deze hoek één graad groter was. (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 reisden ter controle naar het zuiden totdat zij bij een plaats uitkwamen waar op dat zelfde tijdstip de hoek juist één graad kleiner was dan op het startpunt. Met behulp van de afgelegde afstand (voor beide groepen allebei ongeveer 111 km) konden ze de omtrek van de aarde uitrekenen, namelijk door deze 111 km met 360 te vermenigvuldigen (zijnde het aantal graden van een cirkel). Ze kwamen 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 waren 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 waren ze daar betrokken bij het ontwerpen en graven van een kanaal. Dat was overigens niet zo’n groot succes. Het lag te hoog. Jafar Muhammad werd later ook politiek actief toen er een strijd uitbrak over de opvolging van de overleden kalief. Hij werd ingezet als onderhandelaar omdat de strijdende partijen hem allebei vertrouwden.

De broers hadden overigens ook wel een paar vervelende trekjes. Zo zorgden ze er voor dat een concurrerende wetenschapper met wie ze niet goed konden opschieten bij de kalief in een kwaad daglicht kwam te staan. De wetenschapper werd daarop uit Bagdad verbannen, waarop de broers zijn wetenschappelijke bibliotheek confisqueerden.

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 truukjes’). Vermoedelijk is het omstreeks het jaar 850 verschenen (andere bronnen geven 830 aan als het jaar van verschijnen). De hoofdauteur was 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 (nog te schrijven) portret – heeft eveneens een boek met dezelfde titel gepubliceerd. (De twee boeken worden soms door elkaar gehaald.)

Het boek van de broers bevatte beschrijvingen en afbeeldingen van een honderdtal automaten. Daar zaten zo’n twintig nuttige apparaten tussen zoals een schenkkan met een veiligheidstop. Als er teveel vloeistof in het schenkgedeelte kwam, dan sloot een veiligheidstop de ruimte af.

Ook praktisch waren een hijskraan, een boiler, een kraan met aparte kranen voor heet en koud water, een vlotter, een soort gasmasker waarmee werknemers in vervuilde putten zich tegen gas- en oliedampen konden beschermen, een blaasbalg die verse lucht in dat soort ruimtes kon blazen en een zelfdovende lamp. Als men vergat “het licht uit te doen”, dan ging de lamp na verloop van tijd zelf uit, zodat niet alle olie werd opgebrand.

11 basu lamp

De “zelf dovende” lamp. 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. (Originele tekening uit het boek uit 850.)

11 musa uitvinding

Een kan met twee schenktuiten, waarbij afwisselend vloeistof uit de twee schenktuiten komt. Het betreft hier de laatste pagina van het boek. De afbeelding is afkomstig uit een exemplaar dat zich bevind in de bibliotheek van het Topkapi Palace Museum in Istanbul.

 De meeste apparaten (73 stuks) betroffen machines om toeschouwers te vermaken en te verbazen. Een deel was gebaseerd op bedenksels van Heron van Alexandrië, Philon van Byzantium en andere figuren uit veelal Azië (wel meestal in een verbeterde versie). Zo hadden de Musa Broers net zoals Heron van Alexandrië en Philon van Byzantium ook een ontwerp voor een kan waar water zogenaamd in wijn veranderde. Een populair onderwerp in de oudheid – ook in de Bijbel (Johannes 2:1-12) is er sprake van water dat in wijn verandert.

Er stonden in het boek ook veel nieuwe bedenksels. Bijzonder populair was een kruik met twee schenktuiten. De toeschouwers zagen dan hoe in de linkertuit een blauwe vloeistof werd gegoten en in de rechtertuit een rode vloeistof. Daarna schonk men de kan weer leeg, waarbij tot verbazing van de toeschouwers de rode vloeistof uit de linker tuit kwam en de blauwe uit de rechtertuit, zonder dat de twee kleuren waren 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 musa kleurenkan

Op de afbeelding klikken om bij het filmpje uit te komen. De oplossing van het “wonder” zat in een scheidingswand en een buizenconstructie in de kan, waardoor het gekleurde water uit de andere schenkkan kon lopen.

De broers bedachten ook een waterfontein die met intervallen van patroon kon veranderen – dat hing met drukverschillen samen, een mechanisch ‘theemeisje’ dat automatisch thee schonk en een mechanische fluitspeler die verschillende liedjes kon 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 maakten veelal gebruikt van inventieve drijvers, kleppen, hevels, krukassen, nokkenassen, zuigers en vertragingssystemen. De broers waren daarmee hun tijd behoorlijk vooruit. In Europa was men nog lang niet zo ver. Het nut van hun apparaten was niet echt groot voor de mensheid, maar de techniek die er voor werd gebruikt wel. Veel van hun ideeën werden later door andere wetenschappers over genomen. Zo gebruikte 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 was, hadden veel van hun machines waterkracht als aandrijving. Veel van de werkingsprincipes van hun automaten stonden 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’

 

 

My WordPress Blog