Nasir al-Din al-Tusi

1.1. Thời thơ ấu và giáo dục

Nasir al-Din Tusi sinh ra tại thành phố Tus thuộc vùng Khorasan Lớn (đông bắc Iran) vào năm 1201 trong một gia đình Shia. Ông mất cha khi còn nhỏ. Theo di nguyện của cha mình, Muhammad trẻ tuổi đã rất nghiêm túc trong học tập và nghiên cứu, đi nhiều nơi để tham dự các bài giảng của các học giả nổi tiếng và tiếp thu kiến thức, một việc làm rất được khuyến khích trong tín ngưỡng Hồi giáo của ông.

Ngay từ nhỏ, ông đã bắt đầu học Kinh Qur'an, Hadith, luật học Ja'fari, logic, triết học, toán học, y học và thiên văn học tại Hamadan và Tus. Ở tuổi thiếu niên, ông chuyển đến Nishapur để học triết học dưới sự hướng dẫn của Farid al-Din Damad và toán học với Muhammad Hasib. Ông cũng có dịp gặp gỡ Attar của Nishapur, bậc thầy Sufi huyền thoại sau này bị quân Mông Cổ sát hại, và tham dự các bài giảng của Qutb al-Din al-Misri, một học trò của Fakhr al-Din al-Razi.

Tại Mosul, al-Tusi học toán và thiên văn học với Kamal al-Din Yunus (mất năm 1242), một học trò của Sharaf al-Din al-Tusi. Sau đó, ông trao đổi thư từ với Sadr al-Din al-Qunawi, con rể của Ibn Arabi. Dường như chủ nghĩa thần bí, như được các bậc thầy Sufi thời đó truyền bá, không hấp dẫn ông. Khi có dịp thuận lợi, ông đã biên soạn cẩm nang Sufism triết học của riêng mình dưới dạng một tập sách nhỏ có tựa đề Awsaf al-Ashraf (Những phẩm chất của người lỗi lạc).

Trong tác phẩm tự truyện Sayr wa-Suluk (Hành trình), Tusi giải thích rằng một sự tàn phá văn học như sự tàn phá các thư viện Alamut vào năm 1256 sẽ không làm lay chuyển tinh thần của cộng đồng Nizari Ismaili vì họ coi trọng "cuốn sách sống" (Imam thời đại) hơn là "chữ viết". Trái tim họ gắn liền với Chỉ huy của những người tin đạo, không chỉ là bản thân "mệnh lệnh". Luôn có một Imam sống hiện diện trên thế giới, và theo ông, một tín đồ sẽ không bao giờ lạc lối. Ông cũng giải thích trong cuốn sách Aghaz u anjam rằng các câu chuyện lịch sử thiêng liêng mà chúng ta cảm nhận trong giới hạn không gian và thời gian tượng trưng cho các sự kiện không có những hạn chế đó. Chúng chỉ được thể hiện theo cách này để con người có thể hiểu được chúng.

1.2. Hoạt động trong thời kỳ Mông Cổ

Khi quân đội của Thành Cát Tư Hãn càn quét quê hương ông, Nasir al-Din Tusi được nhà nước Nizari Ismaili tuyển dụng. Trong thời gian di chuyển từ thành trì này sang thành trì khác, ông đã có những đóng góp quan trọng nhất trong khoa học. Ban đầu, ông hoạt động ở vùng Quhistan dưới quyền Muhtasham Nasir al-Din Abd al-Rahim ibn Abi Mansur, nơi ông đã viết tác phẩm Akhlaq-i Nasiri. Sau đó, ông được gửi đến các lâu đài lớn Alamut và Maymun-Diz để tiếp tục sự nghiệp dưới quyền Imam Nizari Ala al-Din Muhammad.

Vào năm 1256, al-Tusi bị bắt giữ sau khi Maymun-Diz thất thủ trước quân Mông Cổ dưới sự chỉ huy của Hulagu Khan, cháu trai của Thành Cát Tư Hãn. Một số nguồn tin cho rằng al-Tusi đã phản bội hệ thống phòng thủ của Alamut cho quân Mông Cổ xâm lược. Sau khi quân đội của Hulagu Khan phá hủy Alamut, Hulagu, người có hứng thú với khoa học tự nhiên, đã đối xử với al-Tusi với sự kính trọng lớn, bổ nhiệm ông làm cố vấn khoa học và thành viên thường trực trong hội đồng nội bộ của mình.

Có một tranh cãi lớn khi Tusi được cho là đã cùng với quân Mông Cổ của Hulagu khi họ tấn công và thảm sát cư dân Baghdad vào năm 1258. Ông đã đóng một vai trò thiết yếu trong việc chấm dứt Đế chế Caliphate của Quraysh. Sự tham gia của ông vào sự kiện này vẫn là một điểm gây tranh cãi trong lịch sử, liên quan đến cả trách nhiệm khoa học và tác động nhân đạo.

1.3. Cuộc đời sau này

Ngay sau cuộc vây hãm Baghdad, al-Tusi được trao toàn quyền quản lý tài chính của các quỹ tôn giáo và đã đến thăm nhiều đền thờ Shia khi cuộc vây hãm kết thúc. Với vị trí quyền lực này, Tusi đã củng cố sự nghiệp của Shia Mười hai Giáo sĩ trên khắp Ba Tư và Iraq.

3.1. Thiên văn học

Tusi đã thuyết phục Hulagu Khan xây dựng một đài thiên văn để thiết lập các bảng thiên văn chính xác hơn, nhằm cải thiện các dự đoán chiêm tinh học. Bắt đầu từ năm 1259, Đài thiên văn Maragheh (Rasad Khaneh) được xây dựng tại Azerbaijan, phía nam sông Aras, và phía tây Maragheh, thủ đô của Ilkhanate.

Dựa trên các quan sát tại đài thiên văn tiên tiến nhất thời bấy giờ, Tusi đã lập các bảng rất chính xác về chuyển động của hành tinh như mô tả trong cuốn sách Zij-i Ilkhani (Bảng Ilkhan). Cuốn sách này chứa các bảng thiên văn để tính toán vị trí của các hành tinh và tên của các ngôi sao. Mô hình hệ hành tinh của ông được cho là tiên tiến nhất vào thời của ông và được sử dụng rộng rãi cho đến khi mô hình nhật tâm được phát triển vào thời của Nicolaus Copernicus. Giữa Ptolemy và Copernicus, ông được nhiều người coi là một trong những nhà thiên văn học lỗi lạc nhất thời bấy giờ. Học trò nổi tiếng của ông, Shams al-Din al-Bukhari, là giáo viên của học giả Byzantine Gregory Chioniades, người sau đó đã đào tạo nhà thiên văn học Manuel Bryennios vào khoảng năm 1300 tại Constantinople.

Đối với các mô hình hành tinh của mình, ông đã phát minh ra một kỹ thuật hình học gọi là cặp Tusi, tạo ra chuyển động tuyến tính từ tổng hai chuyển động tròn. Ông đã sử dụng kỹ thuật này để thay thế equant đầy vấn đề của Ptolemy cho nhiều hành tinh, nhưng không thể tìm ra giải pháp cho Sao Thủy, vốn sau này được Ibn al-Shatir và Ali Qushji sử dụng. Cặp Tusi sau này được sử dụng trong mô hình địa tâm của Ibn al-Shatir và mô hình nhật tâm của Copernicus. Ông cũng tính toán giá trị tuế sai hàng năm của các điểm phân (51 giây cung) và đóng góp vào việc chế tạo và sử dụng một số dụng cụ thiên văn, bao gồm kính thiên văn.

Tusi đã phê phán việc Ptolemy sử dụng bằng chứng quan sát để chứng minh rằng Trái Đất đứng yên, lưu ý rằng những bằng chứng như vậy không mang tính quyết định. Mặc dù điều đó không có nghĩa là ông ủng hộ chuyển động của Trái Đất, vì ông và người bình luận thế kỷ 16 của ông, al-Birjandi, vẫn khẳng định rằng sự bất động của Trái Đất chỉ có thể được chứng minh bằng các nguyên tắc vật lý tìm thấy trong triết học tự nhiên. Những lời phê bình của Tusi đối với Ptolemy tương tự như những lập luận sau này được Copernicus sử dụng vào năm 1543 để bảo vệ sự quay của Trái Đất.

Về bản chất thực sự của Dải Ngân Hà, Tusi trong cuốn Tadhkira của mình viết:
"Dải Ngân Hà, tức là thiên hà, được tạo thành từ một số lượng rất lớn các ngôi sao nhỏ, tụ lại rất chặt, do sự tập trung và nhỏ bé của chúng, dường như là những vệt mây. Vì điều này, nó được ví như sữa về màu sắc."
Ba thế kỷ sau, bằng chứng về việc Dải Ngân Hà bao gồm nhiều ngôi sao đã xuất hiện vào năm 1610 khi Galileo Galilei sử dụng kính thiên văn để nghiên cứu Dải Ngân Hà và phát hiện ra rằng nó thực sự được cấu tạo từ một số lượng lớn các ngôi sao mờ nhạt.

3.2. Toán học

Al-Tusi là người đầu tiên viết một tác phẩm về lượng giác độc lập với thiên văn học. Trong tác phẩm Treatise on the Quadrilateral (Chuyên luận về tứ giác), al-Tusi đã trình bày một cách toàn diện về lượng giác cầu, tách biệt với thiên văn học. Chính trong các tác phẩm của al-Tusi mà lượng giác đã đạt được vị thế là một ngành toán học thuần túy độc lập, khác với thiên văn học, mà nó đã gắn bó quá lâu. Ông cũng là người đầu tiên liệt kê sáu trường hợp khác biệt của một tam giác vuông trong lượng giác cầu.

Công trình này tiếp nối những nghiên cứu trước đó của các nhà toán học Hy Lạp như Menelaus của Alexandria, người đã viết một cuốn sách về lượng giác cầu có tên Sphaerica, và các nhà toán học Hồi giáo trước đó như Abū al-Wafā' al-Būzjānī và Al-Jayyani.

Trong tác phẩm On the Sector Figure (Về hình quạt), xuất hiện định luật sin nổi tiếng cho các tam giác phẳng:
Tỷ lệ giữa mỗi cạnh của tam giác và sin của góc đối diện là không đổi: a chia cho sin A bằng b chia cho sin B bằng c chia cho sin C.
Ông cũng nêu định luật sin cho các tam giác cầu, khám phá định luật tiếp tuyến cho các tam giác cầu và đưa ra các chứng minh cho những định luật này.

3.3. Triết học và logic học

Tusi đã đóng góp nhiều bài viết về chủ đề triết học. Trong số các tác phẩm triết học của ông có những bất đồng với nhà triết học Avicenna. Tác phẩm triết học nổi tiếng nhất của ông là Akhlaq-i Nasiri hay Đạo đức Nasirean trong tiếng Anh. Trong tác phẩm này, ông thảo luận và so sánh các giáo lý Hồi giáo với đạo đức của Aristotle và Plato. Cuốn sách của Tusi đã trở thành một tác phẩm đạo đức phổ biến trong thế giới Hồi giáo, đặc biệt là ở Ấn Độ và Ba Tư.

Tác phẩm của Tusi cũng để lại ảnh hưởng sâu sắc đến thần học Hồi giáo Shia. Cuốn sách Targid của ông, còn được gọi là Catharsis, có ý nghĩa quan trọng trong thần học Shia. Ông cũng đóng góp năm tác phẩm về chủ đề logic; những tác phẩm này được các học giả cùng thời đánh giá cao và đạt được danh tiếng trong thế giới Hồi giáo. Nasir al-Din Tusi là một người ủng hộ logic Avicenna, và đã viết một bài bình luận sau đây về lý thuyết của Avicenna về các mệnh đề tuyệt đối:

Điều đã thúc đẩy ông làm điều này là trong luận lý khẳng định, Aristotle và những người khác đôi khi đã sử dụng các mâu thuẫn của các mệnh đề tuyệt đối với giả định rằng chúng là tuyệt đối; và đó là lý do tại sao rất nhiều người đã quyết định rằng các mệnh đề tuyệt đối thực sự mâu thuẫn với các mệnh đề tuyệt đối. Khi Avicenna đã chứng minh điều này là sai, ông muốn phát triển một phương pháp để giải thích những ví dụ đó từ Aristotle.

3.4. Các lĩnh vực khác

Ngoài các đóng góp lớn trong thiên văn học, toán học và triết học, Tusi còn có những đóng góp đáng kể trong các lĩnh vực khác.

• Lý thuyết màu sắc: Trong khi Aristotle (mất năm 322 TCN) đã gợi ý rằng tất cả các màu có thể được sắp xếp trên một đường thẳng từ đen đến trắng, và Ibn-Sina (mất năm 1037) mô tả ba con đường từ đen đến trắng (một qua xám, một qua đỏ và một qua xanh lá cây), thì al-Tusi (khoảng năm 1258) lại khẳng định rằng có không dưới năm con đường như vậy: qua màu chanh (vàng), máu (đỏ), quả hồ trăn (xanh lá cây), chàm (xanh lam) và xám. Văn bản này, được sao chép nhiều lần ở Trung Đông cho đến ít nhất là thế kỷ 19 như một phần của sách giáo khoa Revision of the Optics (Tanqih al-Manazir) của Kamal al-Din al-Farisi (mất năm 1320), đã khiến không gian màu trở nên hai chiều một cách hiệu quả. Trước al-Tusi, Robert Grosseteste (mất năm 1253) đã đề xuất một mô hình không gian màu ba chiều.

• Sinh học: Trong tác phẩm Akhlaq-i Nasiri, Tusi đã viết về một số chủ đề sinh học. Ông bảo vệ một phiên bản của thang bậc tự nhiên của Aristotle, trong đó ông đặt con người lên trên động vật, thực vật, khoáng vật và các nguyên tố. Ông mô tả "cỏ mọc mà không cần gieo hạt hay trồng trọt, chỉ bằng sự pha trộn của các nguyên tố" là gần nhất với khoáng vật. Trong số các loài thực vật, ông coi chà là là loài phát triển cao nhất, vì "nó chỉ thiếu một điều nữa để đạt đến giai đoạn của động vật: tự tách mình ra khỏi đất và di chuyển đi tìm kiếm thức ăn". Ông cho rằng những loài động vật thấp nhất "tiếp giáp với vùng thực vật: đó là những loài động vật sinh sản như cỏ, không có khả năng giao phối [...], ví dụ như giun đất, và một số côn trùng". Những loài động vật "đạt đến giai đoạn hoàn thiện [...] được phân biệt bởi các vũ khí phát triển đầy đủ", chẳng hạn như gạc, sừng, răng và móng vuốt. Tusi mô tả các cơ quan này là sự thích nghi với lối sống của từng loài, theo một cách dự đoán thần học tự nhiên. Ông tiếp tục:

Loài cao quý nhất là loài có sự khôn ngoan và nhận thức đến mức nó chấp nhận kỷ luật và sự hướng dẫn: do đó, nó đạt được sự hoàn thiện không ban đầu được tạo ra trong nó. Đó là ngựa được huấn luyện và chim ưng được đào tạo. Khả năng này càng phát triển trong nó, cấp bậc của nó càng vượt trội, cho đến khi đạt đến một điểm mà việc (đơn thuần) quan sát hành động cũng đủ làm sự hướng dẫn: do đó, khi chúng thấy một điều gì đó, chúng sẽ thực hiện điều tương tự bằng cách bắt chước, không cần huấn luyện [...]. Đây là cực điểm của các cấp độ động vật, và là cấp độ đầu tiên của con người liên tục với nó.

• Hóa học: Tusi đã đóng góp vào lĩnh vực hóa học, nêu ra một định luật bảo toàn khối lượng ban đầu. Lý thuyết biến đổi hóa học của Al-Tusi dựa trên ý tưởng rằng các chất có thể biến đổi thành các chất khác thông qua phản ứng hóa học, nhưng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng sẽ không đổi. Ý tưởng này là tiền thân của định luật bảo toàn khối lượng, khẳng định rằng tổng khối lượng của một hệ kín vẫn không đổi trong một phản ứng hóa học. Al-Tusi tin rằng các biến đổi hóa học được điều khiển bởi các quy luật tự nhiên và có thể được hiểu thông qua quan sát, thử nghiệm và lý luận logic.

4.1. Đánh giá chung

Tusi được rộng rãi coi là một trong những nhà khoa học vĩ đại nhất của Hồi giáo thời trung cổ. Đặc biệt, ông thường được xem là người sáng tạo ra lượng giác như một môn học toán học độc lập. Học giả Hồi giáo Ibn Khaldun (1332-1406) đã coi Tusi là người vĩ đại nhất trong số các học giả Ba Tư sau này, khẳng định tầm vóc vượt trội của ông trong giới học thuật Hồi giáo.

4.2. Ảnh hưởng khả dĩ đến Nicolaus Copernicus

Một số học giả tin rằng Nicolaus Copernicus có thể đã bị ảnh hưởng bởi các nhà thiên văn học Trung Đông do những điểm tương đồng kỳ lạ giữa công trình của ông và các tác phẩm không được trích dẫn của các học giả Hồi giáo này, bao gồm Nasir al-Din al-Tusi, Ibn al-Shatir, Muayyad al-Din al-Urdi và Qutb al-Din al-Shirazi. Cụ thể đối với al-Tusi, vấn đề đạo văn được đặt ra từ những điểm tương đồng trong cặp Tusi và phương pháp hình học của Copernicus để loại bỏ Equant khỏi thiên văn học toán học.

Không chỉ các phương pháp hình học khớp nhau, mà quan trọng hơn, cả hai đều sử dụng cùng một hệ thống chữ cái chính xác cho mỗi đỉnh; một chi tiết dường như quá siêu nhiên để là sự trùng hợp ngẫu nhiên. Hơn nữa, việc một số chi tiết khác trong mô hình của ông cũng phản ánh các học giả Hồi giáo khác củng cố quan niệm rằng tác phẩm của Copernicus có thể không hoàn toàn là của riêng ông.

Mặc dù không có bằng chứng trực tiếp nào cho thấy bất kỳ tác phẩm trực tiếp nào của Nasir al-Din al-Tusi từng đến tay Copernicus, nhưng có bằng chứng cho thấy toán học và các lý thuyết đã được truyền đến châu Âu. Có những nhà khoa học và người hành hương Do Thái đã thực hiện chuyến đi từ Trung Đông đến châu Âu, mang theo các ý tưởng khoa học Trung Đông để chia sẻ với các đồng nghiệp Kitô giáo của họ. Mặc dù đây không phải là bằng chứng trực tiếp cho thấy Copernicus đã tiếp cận được tác phẩm của al-Tusi, nhưng nó cho thấy điều đó là có thể. Đã có một học giả Do Thái như vậy tên là Abner của Burgos đã viết một cuốn sách chứa một phiên bản không đầy đủ của cặp Tusi mà ông đã học được qua lời kể, có thể đã được Copernicus tìm thấy. Điều quan trọng cần lưu ý là phiên bản của ông cũng không có bằng chứng hình học, vì vậy nếu Copernicus có được cuốn sách này, ông sẽ phải hoàn thành cả bằng chứng và cơ chế. Ngoài ra, một số học giả tin rằng, nếu không phải là các nhà tư tưởng Do Thái, thì có thể là sự truyền bá từ trường học Hồi giáo ở Maragheh, nơi có Đài thiên văn Maragheh của Nasir al-Din al-Tusi, đến Tây Ban Nha Hồi giáo. Từ Tây Ban Nha, các lý thuyết vũ trụ học của al-Tusi và các học giả Hồi giáo khác có thể lan truyền khắp châu Âu. Sự lan truyền của thiên văn học Hồi giáo từ Đài thiên văn Maragheh vào châu Âu cũng có thể đã diễn ra dưới dạng các bản dịch tiếng Hy Lạp từ Gregory Chioniades.

Bất chấp những bằng chứng gián tiếp này, vẫn chưa có bằng chứng trực tiếp cho thấy Copernicus đã đạo văn tác phẩm của Nasir al-Din al-Tusi, hoặc nếu ông có làm vậy thì đó là cố ý. Cặp Tusi không phải là một nguyên tắc độc đáo, và vì equant là một sự cần thiết đầy vấn đề để duy trì chuyển động tròn nên có thể nhiều nhà thiên văn học đã muốn cải thiện nó; vì lý do đó, một số học giả lập luận rằng sẽ không khó để một nhà thiên văn học sử dụng chính tác phẩm của Euclid để tự mình suy ra cặp Tusi, và rằng Copernicus rất có thể đã làm điều này thay vì sao chép. Trước khi Copernicus xuất bản công trình về cơ chế hình học của mình, ông đã viết rất nhiều về sự không hài lòng của mình đối với thiên văn học Ptolemy và việc sử dụng equant, vì vậy một số học giả cho rằng không phải không có cơ sở để Copernicus đã tái suy ra cặp Tusi mà không cần thấy nó vì ông có động cơ rõ ràng để làm như vậy. Ngoài ra, một số học giả cho rằng việc Copernicus không bao giờ tuyên bố đây là tác phẩm của mình đã tự kết tội ông. Tuy nhiên, những người khác phản bác rằng các nhà toán học thường không tuyên bố công trình như các nhà khoa học khác, vì vậy việc tuyên bố một định lý cho bản thân là một ngoại lệ chứ không phải là quy tắc. Do đó, có động cơ và một số lời giải thích về lý do và cách Copernicus không đạo văn, bất chấp bằng chứng chống lại ông.

4.3. Vinh danh và tưởng niệm

Để vinh danh những đóng góp to lớn của ông, nhiều địa điểm, tổ chức và sự kiện đã được đặt tên hoặc tưởng niệm Nasir al-Din al-Tusi:

• Một hố va chạm trên bán cầu nam của Mặt Trăng có đường kính 60 km được đặt tên là "Nasireddin" theo tên ông.
• Một tiểu hành tinh có tên 10269 Tusi, được nhà thiên văn học Liên Xô Nikolai Stepanovich Chernykh phát hiện vào năm 1979, cũng được đặt theo tên ông.
• Đại học Công nghệ K. N. Toosi ở Iran và Đài thiên văn Shamakhy ở Azerbaijan cũng được đặt tên theo ông.
• Vào tháng 2 năm 2013, Google đã kỷ niệm sinh nhật lần thứ 812 của ông bằng một Google Doodle, có thể truy cập trên các trang web của họ bằng tiếng Ả Rập, gọi ông là al-farsi (người Ba Tư).
• Ngày sinh của ông cũng được kỷ niệm là Ngày Kỹ sư ở Iran.