Na drie portretten van mensen die op rekenkundig gebied de wereld van allerlei nieuwe ideeën hebben voorzien, is het hoog tijd om ook op technisch gebied weer wat vooruitgang te boeken. En dan komt het goed uit dat nu de Banū Mūsā broers aan de beurt zijn. Met hen hebben we gelijk drie man in één keer te pakken – oftewel drie voor de prijs van één.

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

Alle verhalen uit deze serie gaan altijd over maar één persoon, maar deze aflevering dus niet. Het betreft hier een gezamenlijk portret van de drie broers Ibn Banū Mūsā ibn Shākir. (Banū Mūsā ibn Shākir is Arabisch voor ‘zonen van Mūsā ibn Shākir; Mūsā  is Mozes in het Arabisch). De voornamen van de drie broers zijn Abu Jafar Moḥammad (meestal Jafar Moḥammad genoemd), Ahmad en Al-Hasan. Ze worden meestal aangeduid als de Banū Mūsā broers.

De reden dat de broers Banū Mūsā uit het Perzië van de negende eeuw met zijn drieën tegelijkertijd worden behandeld, is dat ze veelal gezamenlijk opereerden. Ze werkten nauw samen en publiceerden, behalve individuele werken, ook enkele gemeenschappelijke boekwerken waaronder hun beroemde boeken met uitvindingen. Wie van hen wat heeft bedacht, valt niet meer goed na te gaan.

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

Ze bedenken allerlei soorten automaten. de meesten hebben weinig praktische waarde maar dienen slechts ter lering en ter vermaak’. Een voorbeeldje: tot hun uitvindingen behoort ook een fluit spelende robot. Deze werkt op stoom en kan, als men een schakelaar verzet, meerdere liedjes spelen. Deze automaat wordt daarom wel eens gezien als het vroegste voorbeeld van een programmeerbare machine, maar dat is een beetje te veel eer.

De man met de fluit uit het boek van de de broers Banū Mūsā en een afbeelding afkomstig uit een technische analyse van de machine door een zekere Dr. Mona Sanjakdar.

De broers vinden ook praktische nuttige dingen uit. Zo ontwerpen ze een waterkruik met een soort veiligheidsstop. Deze stop moet voorkomen dat er een te grote hoeveelheid water in één keer uit de waterkruik stroomt. Ook bedenken ze een lamp die na een tijdje, als de eigenaar niets doet vanzelf uit gaat. Dit voor het geval de eigenaar in slaap valt.

De Banū Mūsā broers

Wanneer de broers precies hebben geleefd, is niet bekend. Alleen van de oudste broer zijn jaartallen 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 onduidelijk waar ze zijn geboren, vermoedelijk in de omgeving van Bagdad.

Van hun moeder weten we helemaal niets, maar van hun vader Musa ibn Shakir is behalve zijn naam wel iets bekend, 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, geloof ik het. Maar een goed verhaal moet je niet stuk rechercheren, dus bij dezen: 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) in Bagdad. Ze krijgen daar les van Yaḥyā Abī Manṣūr, toentertijd 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 die tijd heette. (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 meestal ter plekke vertalen, om ze vervolgens naar het Huis der Wijsheid te zenden. Sommige van de oude Griekse werken kennen we nu alleen nog maar dankzij hun Arabische vertaling.

De broers werken nauw samen met de vertalers. Ze leren zelf ook het oude Grieks en vertalen zelf ook een aantal boeken. Zo nemen ze een hoop kennis van de oude Grieken tot zich en ontwikkelen zich tot gerespecteerde wetenschappers. Als ze naar een aantal jaar in het Huis der Wijsheid terugkeren zijn ze welgesteld. Hoe ze aan dat vermogen komen, is niet duidelijk. Op een gegeven moment sturen ze in Constantinopel een hele groep mensen aan om oude Griekse boeken te verzamelen en te kopen en wellicht hebben ze met die handel hun vermogen verdiend.

Jafar Mohammad, de oudste broer, ontwikkelt zich in de loop van de tijd in Bagdad tot een autoriteit op het gebied van geometrie en astronomie. Ahmad, de middelste broer, heeft naast astronomische kennis vooral een groot technisch inzicht en Al-Hasan, de benjamin, houdt zich net zoals zijn oudste broer meestal bezig met de 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 individueel 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.)

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

Het bekendste werk van Jafar Mohammad is een wiskundeboek: ‘Kitab marifat masakhat al-ashkal’ (‘Boek over de meting van vlak- en sferische figuren.’) In dit werk schrijft hij over oude Griekse stellingen (onder andere van Archimedes) die gaan over cirkels, kegels en cilinders. Ook bevat het een aantal stellingen die hij zelf heeft bedacht. Het boek wordt later in het Latijn vertaald. De bekende Italiaanse wiskundige Fibonacci haalt het in de twaalfde eeuw aan in zijn ‘Practica Geometriae’. 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 Banū Mūsā broers zitten niet alleen over de boeken gebogen, maar doen ook praktisch 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 bepaalde tijd op een bepaalde plaats de hoek waaronder de poolster staat te meten. Vervolgens reist Mohammed net zo ver noordwaarts 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 vervolgens de omtrek van de aarde uitrekenen (namelijk door deze 111 km met 360, zijnde het aantal graden van een cirkel te vermenigvuldigen). Ze komen op die manier tot een geschatte omtrek van de Aarde van 39.992 km. Dit is 83 km minder dan de 40.075 km, de meest nauwkeurige schatting van tegenwoordig.

Ook zijn de broers actief betrokken bij civiele projecten zoals de ontwikkeling van al-Dja’fariyya, een nieuwe stad in de buurt van Bagdad. In het bijzonder zijn ze daar druk bezig met het ontwerpen en graven van een kanaal. (Het resultaat is overigens niet zo’n groot succes. De bodem van het kanaal ligt te hoog, waardoor het water er niet in wil stromen, een klein maar wel een belangrijk detail.)

De oudste broer houdt zich ook met politiek bezig. Hij geldt als een wijs man 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 ook een paar vervelende trekjes. Zo zorgen ze er voor dat een concurrerende wetenschapper met wie ze niet goed kunnen opschieten 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 Banū Mūsā broers door hun boek Kitāb al-hiyal’ (‘het boek van ingenieuze uitvindingen’;’ letterlijk vertaald ‘het boek van de trucjes’). Vermoedelijk is het omstreeks het jaar 850 uitgekomen (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 ook zijn twee broers hebben er aan bij gedragen. Al-Jazari, een Iraanse wetenschapper uit de twaalfde eeuw, zie diens portret verderop, 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 soort veiligheidsstop. Je kan daardoor niet in één keer de hele kan leeg schenken. Hij werkt op basis van hetzelfde principe als een modern toilet met een soort vlotter.

Deze afbeelding is afkomstig uit een oud exemplaar van het boek dat in het bezit is van de bibliotheek van het Topkapi Palace Museum in Istanbul. 

Andere nuttige uitvindingen van de broers zijn een hijskraan, een boiler, een waterkraan met aparte kranen voor heet en koud water, 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 vanzelf uit, zodat niet alle olie wordt opgebrand.

De “zelfdovende” lamp zoals die te zien is op de tekening uit het boek uit 850. De brandende lamp bevindt zich rechts. In de schenkkan met olie (links) zitten enkele ballen die als stop van de toevoer kunnen fungeren. Ze zorgen ervoor dat, als de eigenaar van de lamp niets doet, na verloop van tijd de olietoevoer wordt geblokkeerd, waardoor de lamp uit gaat. 

De meeste apparaten in het boek (73 stuks) zijn echter machines die alleen maar 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 telkens het originele ontwerp verbeteren. Zo hebben de Banū Mūsā 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 – zie de Bijbel (Johannes 2:1-12) waar ook sprake is van water dat in wijn verandert.

Er staan in het boek ook aantal nieuwe bedenksels. Bijzonder populair is een kruik met twee schenktuiten. De toeschouwers zien eerst dat in de linkertuit een blauwe vloeistof wordt gegoten, vervolgens wordt in de rechtertuit een rode vloeistof geschonken. 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 zich gemengd hebben.

De oplossing van het “wonder” zit in een scheidingswand en een buizenconstructie in de kan, waardoor het rode en blauwe water allebei ongemengd uit de twee verschillende schenktuiten kunnen lopen. Afbeelding afkomstig uit een tekenfilm die de 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

De broers bedenken ook een waterfontein die na verloop van tijd automatisch verschillende spuitpatronen laat zien – ze maken hierbij gebruik van drukverschillen –  een mechanisch ‘theemeisje’ dat automatisch thee schenkt en een mechanisch waterorgel dat verschillende liedjes kan spelen, afhankelijk van een instelling van de automaat.

Deze 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 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 bijvoorbeeld 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

 

Twee voorbeelden van de vele water aangedreven mechanismes die de broers bedenken; afbeeldingen afkomstig van www.muslimheritage.com.

Het is maar goed dat de mensheid op een gegeven moment over elektrische stroom kon beschikken, anders moesten we vandaag de dag telkens als we een computer willen gebruiken eerst de waterkraan opendraaien.

Naar het volgende verhaal uit deze serie.

Naar het vorige verhaal uit deze serie