İbn Yûnus el-Mısrî ve ez-Zîcü'l-Kebîrü'l-Hâkimî: Kahire Astronomisi, Sarkaç Fiziği ve Küresel Zîc Külliyâtı

Ebü'l-Hasan Alî b. Abdirrahmân b. Ahmed İbn Yûnus es-Sadefî el-Mısrî (340-399 / 951-1009 civarı), Mısır'ın Fustat şehrinde köklü bir ilim ailesinde dünyaya gelmiştir. Dedesi Yûnus b. Abdila'lâ, İmam Şâfiî'nin yakın dostu ve devrin büyük hadis ve fıkıh âlimi; babası Abdurrahman b. Ahmed ise Mısır'ın ilk büyük biyografi ve tarih yazarlarındandır. İbn Yûnus, genç yaşta dedesinden hadis, tefsir ve fıkıh; babasından tarih tahsil etmiş, ardından kendi mizacına en uygun olan matematik, astronomi ve astroloji sahasına yönelmiştir.

Fâtımî Halifesi el-Azîz Billâh (975-996) ve oğlu el-Hâkim bi-Emrillâh (996-1021) devrinde sarayın başmüneccimi ve başastronomu (müneccimü'l-hulefâ) makamına getirilmiştir. Fâtımî halifeleri, Kahire'nin doğusunda yükselen Mukattam Dağı üzerinde ve Karâfe civarındaki köşkte İbn Yûnus için özel bir rasathane inşa ettirmiş; devrin en hassas bakır ve pirinç usturlaplarını, devasa açıölçerleri (rubu' ve sekstantları) onun emrine tahsis etmiştir.

«Gökyüzü, kâtibinin kudretini her an ilan eden muazzam bir sahifedir. Gezegenlerin zerre miskal şaşmayan yörüngeleri, Güneş ve Ay'ın dakika dakika belirlenmiş menzilleri, aklını işleten müminler için ilahi tevhidin هندesi burhanıdır.» — İbn Yûnus el-Mısrî

İbn Yûnus, Mukattam Dağı'nın berrak gökyüzü altında yaklaşık otuz yıl boyunca gece gündüz kesintisiz gözlemler yaparak İslam bilim tarihinin en hassas astronomik tablolarını hazırlamıştır.

İbn Yûnus, Halife el-Hâkim bi-Emrillâh adına ithaf ettiği şaheserine ez-Zîcü'l-Kebîrü'l-Hâkimî adını vermiştir. Bu eser, kendisinden önce telif edilmiş olan İbnü'l-A'lem, el-Bettânî, Habes el-Hâsib ve Yahyâ b. Ebî Mansûr'un zîclerini tek tek ele alarak önceki astronomların gözlem hatalarını ve alet kusurlarını matematiksel olarak tenkit etmiştir.

Eserin genel yapısı ve metodolojik ilkeleri:

• 81 Mufassal Bölüm (Bâb): Takvimler (Hicri, Kıpti, Rumi, Fars ve İbrani), trigonometrik fonksiyonlar, güneş ve ay hareketleri, gezegen düğümleri, tutulmalar ve kıble hesabı.
• Tarihi Gözlemler Koleksiyonu: İbn Yûnus, kendi gözlemlerinin yanı sıra 829 yılından itibaren Bağdat, Şam, Rakka ve Kahire'de yapılmış kırk civarında güneş ve ay tutulması kaydını günü, saati ve dakikasıyla eserine almıştır.
• Alet Hassasiyeti: Çapı 1.4 metreyi bulan bronz halkalı usturlaplar ve açı yayları kullanarak ölçüm hatalarını yay dakikası (arcminute) seviyesine indirmiştir.

ez-Zîcü'l-Hâkimî, 13. yüzyılda Nasîrüddîn-i Tûsî'nin Merâga'da telif ettiği Zîc-i İlhânî'ye kadar İslam dünyasında resmi astronomik referans kitabı olarak kabul görmüştür.

Bilim tarihinde sarkaç salınımının zaman ölçümünde kullanılması umumiyetle 16. yüzyılda Pisa Katedrali'ndeki avizenin salınımını izleyen Galileo Galilei'ye ve sarkaçlı saati inşa eden Christiaan Huygens'e atfedilir. Halbuki tarihi belgeler ve şarkiyatçıların (Armand-Pierre Caussin de Perceval, Edward S. Kennedy) tetkikleri, ipsi sarkacın (rakkâs) periyodik zaman ölçüm aleti olarak ilk defa İbn Yûnus tarafından kullanıldığını ortaya koymuştur.

İbn Yûnus'un sarkaç sisteminin işleyişi:

• Tavana asılı ince ve esnemeyen bir ipe bağlı kurşun veya pirinç bir küre (ağırlık).
• Güneş veya yıldız gözlemleri sırasında iki meridyen geçişi arasındaki kısa zaman dilimlerini ölçmek için sarkacın her bir tam salınımı (gidip-gelme hareketi) sayılarak kaydedilirdi.
• İbn Yûnus, sarkacın salınım periyodunun kütleye değil ipin uzunluğuna bağlı olduğunu pratik gözlemleriyle fark etmiş ve bunu kısa süreli astronomik hadiselerin (özellikle tutulma başlangıç ve bitişlerinin) dakikliğini ölçmede kullanmıştır.

İslam dünyasında «Rakkâs» adı verilen bu sarkaç mekanizması, daha sonra hekimler tarafından nabız sayımında ve astronomlar tarafından göksel transitlerde standart bir zamanlama aleti olarak benimsenmiştir.

Logaritmanın 17. yüzyılda John Napier tarafından keşfedilmesine kadar astronomlar, çok basamaklı trigonometrik sayıları birbiriyle çarpmak için insan takatini aşan hesaplar yapmak zorundaydı. İbn Yûnus, matematik tarihine Prosthaphairesis Formülü olarak geçen dâhiyane trigonometrik özdeşliği keşfetmiştir:

2 · cos(A) · cos(B) = cos(A + B) + cos(A - B)

Bu formülün sağladığı muazzam kolaylık şudur:

• İki büyük trigonometrik sayıyı (örneğin cos A ile cos B) birbiriyle uzun uzadıya çarpmak yerine;
• A ve B açılarının toplamı ile farkı alınır, trigonometrik cetvelden bunların kosinüs değerleri bulunur ve bu iki değer sadece toplanarak ikiye bölünür!
• Böylece fevkalade zahmetli bir çarpma işlemi, basit ve hatasız bir toplama ve çıkarma işlemine dönüştürülmüş olur.

Bu metot 16. yüzyılda Danimarkalı astronom Tycho Brahe ve Johannes Kepler tarafından zîc hesaplarında hararetle kullanılmış, logaritmanın icadına doğrudan zemin hazırlamıştır.

İbn Yûnus'un ez-Zîcü'l-Hâkimî'sinde yer alan Güneş ve Ay tutulması kayıtları, modern astrofizik ve gök mekaniği açısından paha biçilmez bir hazinedir. İbn Yûnus, 977-1007 yılları arasında Kahire'de bizzat gözlemlediği tutulmaların başlangıç, tam örtülme ve bitiş anlarını Güneş ve yıldızların irtifa açılarıyla (yükseklikleriyle) kaydetmiştir.

19. ve 20. yüzyılda Simon Newcomb ve Richard Stephenson gibi modern astronomlar, İbn Yûnus'un tutulma kayıtlarını modern bilgisayar simülasyonlarıyla karşılaştırmışlardır. Bu tetkik sonucunda:

• Gelgit sürtünmesi sebebiyle Dünya'nın kendi ekseni etrafındaki dönüş hızının yüzyılda yaklaşık 1.7 milisaniye yavaşladığı (Ay'ın boylamsal ivmesi / secular acceleration of the Moon) gerçeği, İbn Yûnus'un tutulma saatlerindeki dakika hassasiyetindeki kayıtlar sayesinde kesinleşmiştir.
• İbn Yûnus'un güneş tutulması sırasında gökyüzünde beliren gezegenlerin konumlarına dair notları, optik aletlerin bulunmadığı çıplak göz çağının en mükemmel gözlem standartlarını belgeler.

Bu durum, bin yıl önceki bir İslam astronomunun titizliğinin bugünün astrofizikçilerine nasıl ışık tuttuğunun somut delilidir.

İbn Yûnus, ekliptik eğimini (meyl-i küllî) yani Dünya'nın dönme ekseni ile yörünge düzlemi arasındaki açıyı son derece hassas biçimde ölçmüştür. Kendisinden önceki Batlamyus (23° 51') ve el-Bettânî'nin (23° 35') değerlerini Mukattam Dağı'ndaki mermer kadranlarla sınamış ve açıyı 23 derece 35 dakika olarak tespit etmiştir.

Ayrıca ekinoksların presesyonunu (gün dün eşitliği noktalarının burçlar kuşağında geriye doğru kaymasını) hesaplamıştır:

• Batlamyus presesyonu 100 yılda 1 derece kabul ederek fahiş bir hata yapmıştı.
• İbn Yûnus, ekinoks noktalarının her 70.35 yılda 1 derece (yılda yaklaşık 51.2 yay saniyesi) kaydığını hesaplamıştır.
• Bu değer, bugün modern astronomi uydularının kabul ettiği 50.26 yay saniyelik reel değere hayranlık uyandırıcı derecede yakındır.

Bu hesaplamalar, Fâtımî takviminin ve denizcilikte kullanılan gök haritalarının asırlarca hatasız işlemesini temin etmiştir.

İslam astronomlarının en mühim dini-ilmi vazifelerinden biri olan Semtü'l-Kıble (Kıble Açısı) hesabı, İbn Yûnus'un zîcinde küresel trigonometrinin en ileri formülleriyle çözülmüştür.

İbn Yûnus, düzlem trigonometriyle yapılan yaklaşık hesapları reddederek küresel kosinüs ve kotanjant kurallarını uygulamıştır:

• Bir şehrin enlemi (φ), boylamı (λ) ile Mekke-i Mükerreme'nin enlem (φ_m) ve boylamı (λ_m) arasındaki boylam farkı (Δλ) alınır.
• İbn Yûnus, küresel üçgenler teorisini kullanarak kıble açısını veren formülü türetmiştir:

cot(q) = [sin(φ)·cos(Δλ) - cos(φ)·tan(φ_m)] / sin(Δλ)

• Bu formül sayesinde Kahire'den Kurtuba'ya, İskenderiye'den Bağdat'a kadar yüzlerce yerleşimin kıble istikametini derecenin altmışta biri (dakika) hassasiyetinde gösteren tablolar düzenlemiştir.

Kahire'deki el-Hâkim Camii ve Ezher Camii'nin kıble mihraplarının yönlendirilmesinde İbn Yûnus'un bizzat yaptığı hesaplamalar esas alınmıştır.

Tarihçiler (İbn Hallikân ve Zehebî), İbn Yûnus'un yalnızca dev bir astronom değil, aynı zamanda nüktedan bir şair, edip ve dış görünüşüne ehemmiyet vermeyen meczup meşrepli bir ilim aşığı olduğunu kaydederler. Rivayete göre İbn Yûnus:

• Gözlem yaparken yıldızlara öylesine dalar, göklerin hendesi ahengine öylesine kapılırdı ki günlerce elbisesini değiştirmez, sarığı eğri gezerdi.
• Halife el-Hâkim'in sarayına çağrıldığında bazen pabuçlarının birini unutup tek ayakla divana girer; halife ise onun ilimdeki emsalsiz derecesini bildiği için bu dalgınlıklarını tebessümle ve hürmetle karşılardı.
• Aynı zamanda fasih bir Arapça ile gazeller ve astronomik kasideler kaleme alır, gökyüzünün güzelliğini lirik mısralarla terennüm ederdi.

İbn Yûnus vefat edeceği günü ve saati astrolojik ve astronomik hesaplarla önceden tahmin etmiş; vasiyetini yazıp kitaplarını mühürledikten sonra Kur'an okuyarak huzur içinde ruhunu teslim etmiştir.

İbn Yûnus'un devasa zîci, Fâtımî Kütüphanesi'nin yağmalanması ve Moğol istilaları gibi tarihi felaketler sebebiyle ne yazık ki bütünüyle günümüze ulaşamamıştır. Ancak eserin en can alıcı kısımlarını içeren yazma nüshaları muhafaza edilmiştir:

1. Leiden Üniversitesi Kütüphanesi (MS Or. 143): Eserin gözlemler, takvimler ve tutulma kayıtlarını içeren en kıymetli yazmasıdır. 1804 yılında Fransız şarkiyatçı Caussin de Perceval tarafından neşredilmiş ve Laplace gibi modern matematikçilerin dikkatini çekmiştir.
2. Oxford Bodleian Kütüphanesi (MS Hunt. 331): Trigonometrik tabloları ve küresel astronomi fasıllarını barındırır.
3. Paris Bibliothèque Nationale (MS Arabe 2495): Kıble hesapları ve gezegen boylam cetvellerini muhafaza eder.

Bu el yazmaları, İslam medeniyetinin 10. yüzyılın sonunda astronomide nasıl bir veri işleme ve gözlemsel kesinlik standardı yakaladığının yaşayan şahitleridir.

Ebü'l-Hasan İbn Yûnus, İslam astronomi tarihinin dört büyük sütunundan biri (Battânî, Bîrûnî, İbn Yûnus, Nasîrüddîn-i Tûsî) olarak kabul edilir. Onun dünya bilimine kazandırdığı miras şu temel hakikatlerde özetlenir:

1. Gözlemsel Titizlik: Astronomide teorilerin ancak uzun yıllara yayılan sabırlı, kesintisiz ve alet kalibrasyonu yapılmış gözlemlerle geçerlilik kazanacağını kanıtlamıştır.
2. Zamanın Hassas Ölçümü: Sarkacın salınımını ve Güneş'in meridyen irtifalarını birleştirerek kronometrik ölçümde yeni bir çağ başlatmıştır.
3. Matematiksel Fonksiyonlar: Prosthaphairesis gibi analitik hilelerle insan zihnini devasa hesap yükünden kurtarmıştır.

Uluslararası Astronomi Birliği (IAU), İbn Yûnus'un evrensel bilime yaptığı bu devasa katkıların hatırasına, Ay'ın doğu kenarında (Mare Marginis yakınında) bulunan devasa bir çarpma kraterine «Ibn Yunus Krateri» adını vermiştir. Mukattam Dağı'ndan göklere uzanan o dikkatli bakış, bugün Ay'ın kraterlerinde ebediyen yaşamaktadır.