阿拉伯人
5世纪，西罗马帝国灭亡，讲希腊语的东罗马帝国——亦称为拜占庭帝国——得以继续发展，甚至在领土上有所扩张。在赫拉克利乌斯（Heraclius）皇帝统治时期，拜占庭帝国达到军事巅峰。627年，拜占庭军队在尼尼微战役中摧毁了波斯帝国的军队，战胜了罗马的宿敌。但不到10年，拜占庭人就不得不面对更为强劲的对手。
阿拉伯人在古代被称为蛮族人[1]，他们生活在罗马帝国和波斯帝国的边界，其居住地“恰好是沙漠和农田的分水岭”。他们信仰多神教，宗教中心在麦加，西阿拉伯的居民称其为汉志。6世纪末，居住在麦加的穆罕默德开始向同城居民传播单神信仰。622年，遭到反对的穆罕默德及其追随者们逃往麦地那，并将其作为军事基地征服了麦加，最终实现了阿拉伯半岛的基本统一。
632年，穆罕默德逝世，此后他的4位同伴和亲人先后继位，成为大多数穆斯林所遵从的领袖，其都城起初仍设在麦地那。这4位继承人被今天的逊尼派穆斯林尊称为“四大哈里发”，分别是阿布·伯克尔（Abu Bakr）、奥马尔（Omar）、奥斯曼（Othman）和阿里（Ali）。636年，仅在尼尼微战役9年后，穆斯林征服了拜占庭的叙利亚省，随后相继攻占了波斯、美索不达米亚和埃及。
阿拉伯人的占领地为他们打开了更广阔的世界。例如，阿拉伯将军阿姆鲁（Amrou）在占领亚历山大后，向哈里发奥马尔报告称：“我已占领了一座城市，我只能说它包含6 000座宫殿、4 000个浴室、400家剧院、12 000名菜贩和40 000名犹太人。”1
在穆斯林中有一个少数派，是今天什叶派的前身，该派系只承认阿里为合法继承人。阿里是第四位哈里发，也是穆罕默德女儿法蒂玛（Fatima）的丈夫。在一场反对阿里的叛乱中，阿里及其子侯赛因被杀，从此伊斯兰各派永久分裂。661年，逊尼派取得哈里发地位，在大马士革建立倭马亚王朝。
在倭马亚王朝时代，阿拉伯的领土进一步扩展，覆盖了现代的阿富汗、巴基斯坦、利比亚、突尼斯、阿尔及利亚、摩洛哥、西班牙的大部分，以及阿姆河对岸的中亚大部。在其统治的前拜占庭领土上，阿拉伯人开始吸收希腊科学。其中一些希腊知识来自波斯——在新柏拉图学院被查士丁尼大帝关闭之后，波斯统治者开始积极欢迎希腊学者（辛普利西乌斯便是其中之一）。此举发生在伊斯兰教兴盛之前，基督教世界的损失由此成为伊斯兰世界的收获。
倭马亚王朝之后，逊尼派又建立了阿拔斯王朝，在此期间阿拉伯科学进入黄金时期。754～755年在位的哈里发曼苏尔（al-Mansur），在底格里斯河两岸的美索不达米亚建立了巴格达，该城市被定为阿拔斯王朝的首都，也是当时全世界最大的城市——至少是中国以外的最大城市。巴格达最著名的统治者是哈伦·拉希德（Harun al-Rashid），786～809年在位，因《一千零一夜》而广为人知。在哈伦·拉希德及其儿子马蒙（al-Mamun，813～833年在位）的统治下，对希腊、波斯和印度书籍的译介步入鼎盛时期。马蒙曾派使团赴君士坦丁堡带回希腊语手稿。该代表团可能包括医生侯奈因·伊本·伊斯哈格（Hunayn ibn Ishaq），他是9世纪最伟大的翻译家，并训练儿子和侄子继承其衣钵，开创了翻译世家。侯奈因的翻译作品包括柏拉图和亚里士多德的著作，以及迪奥斯科里季斯（Dioscorides）、盖伦和希波克拉底的医学文献。在巴格达，欧几里得、托勒密等人的数学著作也被翻译成阿拉伯语，部分作品先从希腊语译为叙利亚语，再从叙利亚语译为阿拉伯语。巴格达此时的求知状态与中世纪早期欧洲的蒙昧形成鲜明对比，对此教育历史学家菲利普·希提（Philip Hitti）有如下精彩描述：“在东方，拉希德和马蒙正着手研究希腊和波斯的哲学，而在同时代的西方，查理大帝和他的领主们还沉醉于书写自己名字的艺术中。”2
据说，阿拔斯王朝的哈里发对科学的最伟大贡献，是建立了一个从事翻译和原创研究的研究所——智慧馆（Bayt al-Hikmah）。人们认为，该研究所对阿拉伯人的影响，可以说不亚于亚历山大博物馆和图书馆对希腊人的影响。但这一观点受到了一位阿拉伯语言文学学者迪米特里·古塔斯（Dimitri Gutas）的质疑。3他指出，智慧馆是波斯语“藏书库”的翻译，伊斯兰教成立之前，该词在波斯早已有之，而且其中的藏书多数是关于波斯历史和诗歌，而非希腊科学。目前已知在智慧馆完成的作品是拉希德和马蒙时代的几部译作，但其原著并非希腊语，而是波斯语。接下来我们将看到，在智慧馆也进行过一些天文研究，但其内容鲜为人知。然而，不管翻译研究工作是否在智慧馆进行，马蒙和拉希德时期的巴格达本身就是一个伟大的翻译和研究中心，这一点毋庸置疑。
阿拉伯科学的发展并未局限于巴格达，而是向周边扩展，西至埃及、西班牙和摩洛哥，东至波斯和中亚。参与科学研究的不仅有阿拉伯人，还包括波斯人、犹太人和土耳其人。他们用阿拉伯语（至少是阿拉伯字母）写作，在很大程度上是阿拉伯文明的一部分。当时的阿拉伯语在科学中的地位，类似于今天英语在科学中的地位。在某些情况下，很难确定这些人物的民族背景，因此我将其都归为“阿拉伯人”。
就科学传统而言，阿拉伯学者可粗略地划分为两类。一类是真正的数学家和天文学家，他们并不太关心今人所称的哲学；另一类是哲学家和物理学家，这些人对数学不是很在行，并深受亚里士多德的影响。阿拉伯学者对天文学的兴趣主要是占星术。在行星理论方面，哲学家和物理学家偏爱亚里士多德的同心球壳理论，而天文学家和数学家普遍遵循第八章中讨论的托勒密本轮—均轮理论。我们即将看到，这一学术界分歧在欧洲将一直持续到哥白尼时代。
阿拉伯科学所取得的成就是众人合力而为的结果，没有人一枝独秀，像伽利略和牛顿那样引领了科学革命。以下是对中世纪阿拉伯科学家的简要概述，希望能让读者对其成就和多样性有所了解。
巴格达的第一位重要天文学家和数学家是花剌子模（al-Khwarizmi）[2]，780年左右出生于波斯（现为乌兹别克斯坦）。花剌子模曾在智慧馆工作，制定了广泛使用的天文表，其中部分数据来自印度人的观测结果。他著有《积分和方程计算法》（Hisah al-Jabr w-al-Muqabalah）一书，这是一部献给哈里发马蒙（马蒙本身有一半波斯血统）的数学名著。“代数”（algebra）一词正是源于该书名，但该书并不是一部真正关于“代数”的著作。例如，二次方程式的解并未用符号（代数中的必要元素）表达，而是用词语描述。（在这方面，花剌子模的数学不如丢番图先进。）我们将解题规则称为“算法”（algorithm），也是源于花剌子模。《积分和方程计算法》一书中包含各种复杂的数字体系，有罗马数字、巴比伦六十进制数以及来自印度的一种新的十进制数字系统。花剌子模最重要的数学贡献，或许在于他为阿拉伯人解释了这些印度数字，而这些数字后来成为欧洲人口中的“阿拉伯数字”。
9世纪的巴格达除了有花剌子模这样的资深数学家，还聚集了另外一群富有成果的天文学家，包括法尔加尼（al-Farghani，也称Alfraganus）[3]，他为托勒密的《天文学大成》写了一篇通俗总结，并就托勒密《行星假说》中的方案提出了自己的主张。
巴格达的这群天文学家改进了埃拉托色尼对地球大小的测算值，这是他们的一项重大成就。其中尤其值得一提的是，法尔加尼对于地球周长给出了一个误差较小的估测值，几个世纪之后的哥伦布因此而受到鼓舞[4]，认为他可以从西班牙一路向西航行到日本——这或许是历史上最幸运的误算。
在欧洲天文学家中最具影响力的阿拉伯人是巴塔尼（al-Battani，也称Albattanius）。他于858年出生在美索不达米亚北部。巴塔尼修订了托勒密的《天文学大成》，对多项数据进行了更精确的测算，如黄赤交角、年长度、季长度、春（秋）分点的进动，以及恒星的位置等。在三角学方面，喜帕恰斯通过计算与圆弧对应的弦长得到弦表，而巴塔尼则引入了来自印度的“正弦”（见技术札记15）。他的著作被哥白尼和第谷·布拉赫频频引用。
波斯天文学家苏菲（al-Sufi，也称Azophi）的一个发现，其宇宙学意义直到20世纪才得到认可。964年，他在《恒星的书》（Book of the Fixed Stars）中描述了一个总是出现在仙女座的“小云”——大型螺旋星系M31，这是迄今已知有关“星系”的最早观测记录。苏菲在伊斯法罕工作时，还参与了希腊天文学著作的阿拉伯语翻译。
阿拔斯时代最令人印象深刻的天文学家，或许要数比鲁尼（al-Biruni）。他的研究在中世纪欧洲鲜为人知，因此他没有拉丁化的名字。比鲁尼居于中亚，1017年赴印度讲授希腊哲学。他考虑了地球自转的可能性，给出了不同城市的精确经纬度，此外，比鲁尼还制定了正切表，并测量出多种固体和液体的比重。他对占星术嗤之以鼻，视其为虚伪。在印度，比鲁尼发明了一种测量地球周长的新方法，描述如下4：那时我正好住在印度南达那的城堡里，我在城堡西面的一座高山上，观察到山的南边有一大片平原。我突然想到应该在那里试验这个方法（该方法在前文中已做描述）。因此我根据经验，在山顶对天地交界处进行了测量。我发现（到地平线）的视线落在参考线（水平线）之下34分，而山的垂直距离（即其高度）为652.055肘（肘是该地区用于测量布料长度的单位）。[5]
根据这些数据，比鲁尼得出地球半径为12 803 337.035 8肘。但他的计算明显有误：根据他所引用的数据，得出的半径应为13 300 000肘（见技术札记16）。当然，比鲁尼对山峰高度的测量不可能精确到他所给出数据的精确度，所以12 800 000肘与13 300 000肘之间实际上并无区别。但就地球半径给出12位有效数字，比鲁尼在精确度方面犯了与阿利斯塔克同样的错误：进行计算和引用结果时，其精确度远大于作为计算基础的测量精确度。
我曾遇到过这样的麻烦。很久以前，我做过一次暑期工作，计算原子束装置中原子通过一系列磁铁的路径。当时台式电脑和袖珍计算器尚未出现，但我有一台电动计算器，能够进行加减乘除运算，并能够精确到8位有效数字。为了省事，我直接将计算器显示的所有8位有效数字填入报告，没有四舍五入到合理的精确度。我的老板抱怨说，我的计算基础是磁场测量数据，而它只能精确到百分之几，因此任何高于该值的精确度都毫无意义。
比鲁尼得出了地球半径约为13 000 000肘的结论，但我们无从判断该数值是否准确，因为没有人知道他所用的“肘”有多长。比鲁尼说过一英里等于4 000肘，但他所说的一英里又是多长呢？
诗人，天文学家莪默·伽亚谟（Omar Khayyam），1048年出生在波斯的内沙布尔，1131年左右在当地去世。在伊斯法罕天文台担任台长期间，他完成了天文表的编制和日历改革的规划。在中亚的撒马尔罕，他撰写了有关代数的著作，如三次方程的求解。莪默·伽亚谟用波斯文创作了大量四行诗，爱德华·菲茨杰拉德（Edward Fitzgerald）在19世纪翻译了其中的75首，结为《鲁拜集》（The Rubaiyat），因此对英语世界的读者来说，莪默·伽亚谟最为人所熟知的身份是诗人。作为写出这些诗句的脚踏实地的现实主义者，伽亚谟自然态度鲜明地反对占星术。
阿拉伯人对物理学的最大贡献在于光学，首先是10世纪末的伊本·沙尔（Ibn Sahl），或为折射光线方向规则的发现者（见第十三章）。接下来是伟大的海赛姆（alHaitam，也称Alhazen）。965年左右，海赛姆出生在美索不达米亚南部的巴士拉，其后在开罗工作。他的传世著作包括《光学》（Optics）、《月光》（The Light of the Moon）、《晕轮与彩虹》（The Halo and the Rainbow）、《抛物面发热镜》（On Paraboloidal Burning Mirrors）、《阴影的形成》（The Formation of Shadows）、《恒星的光》（The Light of the Stars）、《论光》（Discourse on Light）、《燃烧的球体》（The Burning Sphere）和《蚀的形状》（The Shape of the Eclipse）。他提出光在折射中发生弯折的真正原因是光从一种介质进入另一种介质时速度产生变化。通过实验，海赛姆还发现，仅当角度较小时，折射角与入射角成正比。但对此他并未给出正确的一般性公式。在天文学方面，他赞同阿德拉斯托斯和西昂的观点，试图对托勒密的本轮和均轮给出物理解释。
有一位早期的化学家名叫贾比尔·伊本·哈扬（Jabir ibn Hayyan），今人认为其活跃在8世纪晚期～9世纪初。贾比尔生平不详，人们并不清楚他名下的大量阿拉伯著作是否确实出自同一人。13世纪和14世纪，欧洲出现了大批署名“贾比尔”（Geber）的拉丁语著作，但现在认为这些著作的作者与署名贾比尔·伊本·哈扬的阿拉伯语著作的作者并非同一人。贾比尔研究了蒸发、升华、融化和结晶等技术。他专注于将普通金属转化成黄金，因此通常被称为炼金术士。但在那个年代，化学和炼金术之间只存在人为的区分，因为当时尚无任何基本科学理论告诉人们这样的转化是异想天开。在我看来，影响科学未来的更重要的区别，在于这些化学家或炼金术士从事研究的态度：他们是像德谟克利特那样，用纯自然主义的方法看待物质（其理论的对错暂且不论）；还是像柏拉图那样（或者明白地说，像阿那克西曼德和恩培多克勒那样），将人类价值观或宗教价值观植入物质研究。贾比尔大概属于后者。例如，阿拉伯语——《古兰经》原语——的字母总数为28，他便认为数字28有重要的化学意义，因为28恰是7和4的乘积，7便被认为是金属的总数，而4是事物品质（冷、热、湿、干）的总数。
在阿拉伯传统医学和哲学领域，最早的著名人物是肯迪（al-Kindi，也称Alkindus），他出生在巴士拉的一个贵族家庭，9世纪时在巴格达工作。他是亚里士多德的追随者，并试图将亚里士多德学说与柏拉图学说和伊斯兰教义结合。肯迪学识渊博，对数学非常感兴趣，但他与贾比尔一样，采取毕达哥拉斯学派的做法，将数学当作一种数字魔法。肯迪的著作涉及光学和医学，他对炼金术进行了抨击，却对占星术表示支持。此外，肯迪也负责监督一些希腊语著作的阿拉伯语翻译工作。
在肯迪的后一辈人中，出现了一位更加令人印象深刻的学者——拉齐（al-Razi，也称Rhazes）。这是一位说阿拉伯语的波斯人，其著作包括《治疗天花和麻疹》（A Treatise on the Small Pox and Measles）。在《关于盖伦的疑议》（Doubts Concerning Galen）一书中，他挑战了这位罗马医学权威，并质疑最先由希波克拉底提出的理论——4种体液的平衡状态决定人体健康（见第四章）。他解释道：“医学是一门哲学，在这一领域不应拒绝对前沿作者的批评。”拉齐与阿拉伯主流医生的观点不同，他质疑亚里士多德的学说，例如空间有限论。
最有名的伊斯兰医生是伊本·西拿（Ibn Sina，也称Avicenna），他同样是一位说阿拉伯语的波斯人。980年，他出生在中亚布哈拉附近，后成为苏丹布哈拉的宫廷医师，并被任命为某省省长。伊本·西拿属于亚里士多德学派，他像肯迪一样，试图将亚里士多德学说与伊斯兰教义进行调和。他所著的《医典》（Al Qanum）是中世纪最有影响力的医学文献。
与此同时，医学开始在信奉伊斯兰教的西班牙蓬勃发展。936年左右，扎赫拉维（Al Zahrawi，也称Albucasis）出生在科尔多瓦附近的安达卢西亚城区，并在当地工作，直到1013年去世。他是中世纪最伟大的外科医生，在信奉基督教的欧洲有很大影响。与其他医学分支相比，外科手术较少为不攻自破的理论所影响，或许正因如此，扎赫拉维试图使医学独立于哲学和神学。
医学与哲学的分离并未持续很久。11世纪，医生伊本·巴哲（Ibn Bajjah，也称Avempace）出生于萨拉戈萨，后在萨拉戈萨、非斯、塞维利亚和格拉纳达等地工作。伊本·巴哲是亚里士多德派学者，他批评了托勒密并反对其天文学学说，但对亚里士多德的运动理论也同样提出异议。
伊本·巴哲的学生——同样出生在西班牙的穆斯林伊本·图菲利（Ibn Tufayl，也称Abubacer）继承了其衣钵。伊本·图菲利在格拉纳达、休达和丹吉尔等地行医，并担任穆瓦希德王朝苏丹的大臣及内科医生。他认为，亚里士多德学说与伊斯兰教义之间不存在矛盾，并像他的老师一样反对托勒密的本轮和偏心轮理论。
伊本·图菲利也有一位杰出的学生，名叫比特鲁基（Bitruji）。他是一位天文学家，却继承了他的老师对亚里士多德的忠诚，拒绝接受托勒密理论。比特鲁基尝试用同心球壳解释行星在本轮上的运动，但毫无收获。
伊本·鲁西德（Ibn Rushd，也称Averroes，即阿威罗伊）是一位西班牙的穆斯林医生，但他更为人所熟知的身份是哲学家。1126年，伊本·鲁西德出生于科尔多瓦，是该城阿訇之孙。他于1169年担任塞维利亚的法官，1171年担任科尔多瓦的法官，1182年经伊本·图菲利推荐成为一名宫廷医生。作为一位医学科学家，伊本·鲁西德最著名的贡献是确定眼睛视网膜的功能，但他所获得的名气主要来自对亚里士多德著作的评论。他对亚里士多德的热情赞扬，读来简直令人尴尬：（亚里士多德）创立并完成了逻辑学、物理学和形而上学。说他“创立”了这些学科，是因为在他之前这些科学领域的著作都不值一提，在他的著作面前黯然失色。说他“完成”了这些学科，是因为到目前为止无人能望其项背，也就是说，在将近1 500年的时间中，没有人能够对他的著作进行任何补充，也没有人能够在其著作中发现任何重要错误。5
现代作家萨曼·拉什迪（Salman Rushdie）的父亲为萨曼选择了拉什迪这个姓氏，以纪念伊本·鲁西德的世俗理性主义。
托勒密天文学由于违背了物理学（即亚里士多德的物理学），自然而然遭到伊本·鲁西德的反对。伊本·鲁西德意识到亚里士多德的同心球壳理论并未“说明现象”，他试图对亚里士多德的理论进行调整，使其符合观测结果，但最终得出的结论是：这一任务有待后人努力。
年轻时，我曾希望自己能够为（天文学的）这一研究画上完美句号。现在我年事已高，眼前的障碍已经逾越无望。但我对此的言论也许会吸引未来研究者的注意。我们这个时代的天文科学，当然不能提供任何理论，以解释存在的现实。如今我们所开发的模型只符合计算结果，却不符合现实。6
当然，伊本·鲁西德对未来研究者的期许最终落空。没有人能够使亚里士多德的行星理论与现实相符。
在信奉伊斯兰教的西班牙也有重要的天文学研究。11世纪，扎尔恰利（al-Zarqali，也称Arzachel）在托莱多第一次测算了太阳围绕地球视轨道的进动（事实当然是地球围绕太阳轨道的进动），现在人们知道主要原因是地球与其他行星之间的引力作用。他给出的进动值为每年12.9'‘（角秒），与每年11.6'’的现代值吻合得很好。7包括扎尔恰利在内的一群天文学家利用花剌子模和巴塔尼等前人的研究成果，构建了《托莱多表》（Tables of Toledo）以替代托勒密的《实用天文表》（Handy Tables）。这些天文表（以及其后问世的各种天文表）描述了太阳、月球和行星在黄道带的视运动，是天文学史上的里程碑。
在倭马亚王朝以及其后由柏柏尔人建立的穆拉比特王朝的统治下，西班牙成为世界性的学术中心，犹太人在这里获得了和穆斯林一样的礼遇。犹太人摩西·本·迈蒙（Moses ben Maimon，也称Maimonides）就生于这一美好时代，他于1135年出生在科尔多瓦。在中世纪的伊斯兰国家，犹太人和基督徒的地位从未超过二等公民，但即便如此，犹太人在阿拉伯国家的处境通常比在信奉基督教的欧洲要好得多。不幸的是，在本·迈蒙的青年时期，西班牙已经处于狂热信奉伊斯兰教的穆瓦希德王朝的统治下，他不得不背井离乡，先后在阿买拉、马拉喀什、凯撒利亚和开罗等地寻求避难所，最后定居在开罗郊区的福斯塔城，直到1204年去世。在福斯塔城，本·迈蒙一方面担任拉比，对整个中世纪的犹太人世界颇具影响；另一方面担任医生，在犹太人和阿拉伯人当中有口皆碑。他最著名的著作是《迷途指津》（Guide to the Perplexed），其形式为写给一名困惑青年的书信。在信中，本·迈蒙表达了他对托勒密天文学的反对，因为该理论与亚里士多德的理论相悖：8
你所了解的天文学，绝大部分来自我的传授，以及《天文学大成》中的内容；除此之外，我们没有时间进行更多的涉猎。球壳匀速运动的理论，以及恒星假定的路径与观察结果相符的理论，如你所知取决于两个假设：本轮或偏心球壳，抑或两者的组合。现在我将说明，这两个假设都不合常规，完全违背自然科学的结果。
接下来他承认托勒密的方案与观察结果相符，而亚里士多德的方案则不然。与前人普罗克洛斯一样，本·迈蒙绝望地表示，理解天上的事物实在太过困难：对于天上的事物，人们充其量只了解一些数学计算，程度之有限有目共睹。我用诗句来说明9：“天空属于上帝，大地是其对人类之子的赐予”。也就是说，唯独神对天空中的一切有完备准确的了解，包括其性质、实质、形式、运动及其成因，他只让人了解天空以下的事物。
事实恰好相反，在现代科学的早期，首先被理解的正是天体的运动。
阿拉伯科学对欧洲的影响，从一长串来自阿拉伯语的词语中可见一斑：除了代数和算法，还有许多恒星名，如毕宿五（Aldebaran）、大陵五（Algol）、贯索四（Alphecca）、牛郎星（Altair）、参宿四（Betelgeuse）、开阳（Mizar）、参宿七（Rigel）、织女星（Vega）等。在化学名词方面，来自阿拉伯语的词汇有碱（alkali）、蒸馏器（alembic）、酒精（alcohol）、茜素红（alizarin），当然还包括炼金术（alchemy）。
在这样一个简短的概述之后，我们不禁要问：为何特别是这些医生，如伊本·巴哲、伊本·图菲利、伊本·鲁西德和本·迈蒙等，如此坚持亚里士多德的学说？我认为原因或许有三点。首先，作为医生，很自然地会对亚里士多德的生物学著作倍感兴趣，而这也是亚里士多德最擅长的领域。其次，阿拉伯医生都深受盖伦著作的影响，而后者非常钦佩亚里士多德。最后，在医学领域，理论和观测的精确对比是非常困难的（现在仍然如此），所以尽管亚里士多德的物理学和天文学学说与观察结果不甚吻合，但这对医生来说似乎并不那么重要。相反，就天文学家的工作目的而言，正确而精密的结果必不可少，如构建日历、测量地球上的距离、告诉每天的祈祷者准确的时间，以及确定祈祷者需面向的麦加的方向等。即便是专注于占星术的天文学家，也需要能够准确地说出在任一给定的日期，太阳和行星在黄道带上的哪个星座。他们不大可能容忍一个像亚里士多德的那样提供错误答案的理论。
1258年，在旭烈兀（Hulegu）可汗的统率下，蒙古人攻占了巴格达，杀死了哈里发，阿拔斯王朝就此结束。但早在此之前，阿拔斯王朝的统治已经四分五裂。哈里发的政治和军事权力由土耳其苏丹掌握，连哈里发的宗教权威也因一系列独立伊斯兰政府的建立而遭到动摇：其中包括迁往西班牙的倭马亚王朝遗脉、埃及的法蒂玛王朝、摩洛哥和西班牙的穆拉比特王朝及其后继的建于北非和西班牙的穆瓦希德王朝。基督徒——先是拜占庭人，后来是法兰克十字军——曾短暂地夺回叙利亚和巴勒斯坦的部分地区。
在阿拔斯王朝结束之前，阿拉伯科学已从1100年左右开始衰退。此后再也没有可与巴塔尼、比鲁尼、伊本·西拿和海赛姆等人比肩的科学家。但这一点尚未达成共识，如今出于政治原因，争论愈演愈烈。有些学者坚持认为，阿拉伯科学不曾出现任何衰退。10
诚然，阿拔斯时代结束后，在蒙古人统治下的波斯、印度，以及土耳其人建立的奥斯曼帝国，一些科学得以继续发展。例如，1259年——仅在攻占巴格达一年之后——旭烈兀下令在波斯建造马拉盖天文台，以感谢（他所认为的）占星师对其征战所起的帮助。该天文台的首任台长，天文学家突斯（al-Tusi），曾撰写关于球面几何（球面上的大圆——如恒星的想象球面——遵循的几何学）的著作，编制了天文表，并对托勒密的本轮理论提出了修改建议。突斯建立了一个科学王朝：他的学生希拉资（al-Shirazi）是一位天文学家兼数学家，而希拉资的学生法拉西（al-Farisi）在光学方面取得了开创性成就，解释了彩虹及其颜色是阳光在雨滴中折射的结果。
在我看来，更令人印象深刻的是14世纪大马士革的天文学家伊本·沙提尔（Ibn al-Shatir）。他在马拉盖天文学家早期工作的基础上，提出一种行星运动理论，其中托勒密的对位点被一对本轮所替代，从而满足了柏拉图的要求：行星运动必须由匀速圆周运动复合而成。伊本·沙提尔也基于本轮给出了月球的运动理论：该理论弥补了托勒密月球运动理论的缺陷，避免了地月距离的过度变化。在哥白尼的早期作品《短论》（commentariolus）中，其月球运动理论与伊本·沙提尔的理论如出一辙，而其行星运动理论与伊本·沙提尔的理论所呈现的行星视运动也毫无分别。11现在认为，哥白尼年轻时曾在意大利求学，在那里了解到了这些结果（也许并非由原著得知）。
一些作者对以下事实极为重视：突斯在其关于行星运动的研究中，发明了一种几何结构——“突斯双圆”，后来被哥白尼应用。（这是一种将两个相互接触的球的旋转运动转换为在一条直线上的振动的数学方法。）“突斯双圆”是哥白尼从阿拉伯文献中的引用，还是他自己的发明，这一点尚存争议。12哥白尼并非不愿意承认阿拉伯人的贡献，他曾引用过5位阿拉伯作者的理论，包括巴塔尼、比特鲁基和伊本·鲁西德，但并未提及突斯。
值得注意的是，无论突斯和伊本·沙提尔对哥白尼有什么影响，他们的工作并未在伊斯兰天文学家中得到传承。在任何情况下，“突斯双圆”和伊本·沙提尔的行星本轮都只是一种数学方法，用来处理因行星的椭圆形轨道和太阳不在轨道中心（尽管突斯、沙提尔和哥白尼并不知道这一点）所引起的复杂机制。这些复杂机制对托勒密和哥白尼理论有同样的影响（见第八章和第十一章），与太阳围绕地球转还是地球围绕太阳转无关。在现代之前，没有任何一位阿拉伯天文学家认真地提出过日心说理论。
天文台继续在伊斯兰国家建立。其中最大的一座可能位于撒马尔罕，由帖木儿·伦克（Timur Lenk， 也称Tambulaine）建立的帖木儿王朝的统治者兀鲁伯（Ulugh Beg）于15世纪20年代所建。该天文台对恒星年和岁差进行了计算，并给出了更精确的数值：前者为365天5小时49分钟15秒，后者为每70年移动一度（前人所得数据为75年，现代值为71.46年）。
阿拔斯王朝刚结束时，医学领域取得了一项重大进展。阿拉伯医生伊本·纳菲（Ibn al-Nafis）发现了肺循环，即血液从心脏的右侧通过肺，在肺部与空气混合后再流回心脏的左侧。伊本·纳菲曾在大马士革和开罗的医院工作，在眼科方面也有相关著作。
尽管有这些例子，但也无法挽回这样的印象：在阿拔斯时代气数将尽时，伊斯兰世界的科学开始失去动力，此后便持续走向衰退。当科学革命来到时，只有欧洲见证了这场巨变，伊斯兰世界毫无动静，也没有任何伊斯兰科学家参与。即使在17世纪望远镜问世后，伊斯兰国家天文台仍然只依靠裸眼天文学13（尽管有精密仪器辅助），且观测结果主要服务于历法和宗教，不用于科学目的。
正如科学在罗马帝国灭亡之际发生的衰退一样，阿拉伯世界的衰退不可避免地引发了同样的问题：这些衰退是否与宗教的推进有任何关系？无论是伊斯兰教还是基督教，科学与宗教之间的冲突是复杂的，我不会试图给出一个肯定的答案。但我们至少要探讨两个问题。首先，伊斯兰科学家对宗教的一般态度是什么，也就是说，是否只有不受宗教影响的科学家才具有创造力？其次，穆斯林社会对科学的态度是什么？
在阿拔斯王朝时代，宗教怀疑论在科学家中广泛传播。最明显的例子来自天文学家莪默·伽亚谟，他通常被视为无神论者。在《鲁拜集》的一些诗篇中，他公然表达了对神的质疑14：有人期盼现世的荣光，
有人渴望先知的天堂。
啊，拿好现金，谢绝赊账，
远方的鼓声与你何妨！
昔日满口现世天堂的圣贤，
如今惨遭众人推搡向前。
如同愚蠢的预言家之流，
讥笑四散去，封口不得言。
年少我曾急于寻道问路，
聆听博士圣人道理无数。
高谈阔论罢，今日再回顾，
终不过来时门入去时出。
伽亚谟死后被称为“叮咬伊斯兰教义的毒蛇”不是没有道理的。在今天的伊朗，政府的审查机构要求，伽亚谟的诗歌在付印前必须经过编辑，以删除或修改他的无神论观点。
1195年左右，亚里士多德派的伊本·鲁西德因被怀疑为异端而遭到放逐。另一位医生，拉齐，是一位直言不讳的怀疑论者。在他的《先知的诀窍》（Tricks of the Prophets）中，他认为奇迹纯粹是诀窍，人们不需要宗教领袖，与宗教导师相比，欧几里得和希波克拉底对人类更有帮助。与他同时代的天文学家比鲁尼充分赞同这些观点，创作了称颂拉齐的传记。
另一方面，伊本·西拿医生与比鲁尼进行了令人不快的通信，他在信中说拉齐应该只管他懂的东西，比如脓肿和粪便。天文学家突斯是虔诚的什叶派，而且创作了有关于神学的著作。天文学家苏菲的名字表明，他是一位苏菲神秘主义者。
难以权衡这些个别例子。大多数阿拉伯科学家们并未留下任何关于其宗教倾向的记录。而我个人的猜想是，沉默更多意味着怀疑乃至恐惧，而不是虔诚。
接下来的问题是一般穆斯林对科学的态度。哈里发马蒙创立的智慧馆无疑是对科学的重要支持，而同样重要的是，他所属的穆斯林教派——穆塔察理特（Mutazalites）——寻求有关《古兰经》的更合理解释，而后因此遭到攻击。但穆塔察理特教派不应被视为宗教怀疑论者，他们并未怀疑《古兰经》是神的话语，他们只是认为，《古兰经》虽由神创造，却并非永久存在。同时也不应把他们与现代的公民自由主义者混淆，因为前者仍会迫害那些认为上帝并无必要创造永恒《古兰经》的穆斯林。
11世纪，在伊斯兰教中有公开反对科学的迹象。天文学家比鲁尼这样抱怨伊斯兰教极端分子的反科学态度15：其中的极端分子将科学标记为无神论，并宣称科学将人们引向歧途，其目的是使像他一样的无知者憎恨科学。因为这样的行径将帮助他掩盖其无知，并为悉数摧毁科学和科学家大开方便之门。
有一件著名的逸事：一位虔诚的法学家批评比鲁尼使用一件标有希腊语（信奉基督教的拜占庭人所使用的语言）月份的工具。对此，比鲁尼回答道：“拜占庭人也是要吃饭的。”[6]
加扎勒（al–Ghazali，也称Algazel）常被认为是加剧科学和伊斯兰教之间紧张程度的关键人物。他于1058年在波斯出生，先后迁居叙利亚和巴格达。在思想上，加扎勒也历经几度改变，从正统伊斯兰教到怀疑主义，最后回归正统，但结合了苏菲神秘主义。他先是吸收了亚里士多德的研究成果，总结在《哲学家的发明》（Inventions of the Philosophers）中，而后又在其最著名的著作《哲学家的不连贯性》（The Incoherence of the Philosophers）16中抨击理性主义。[亚里士多德派的伊本·鲁西德，写了一篇针锋相对的文章作为回答，《不连贯性的不连贯》（The Incoherence of the Incoherence）。] 以下是加扎勒表达的他对希腊哲学的观点：我们这个时代的异端分子都听到过这些令人敬畏的名字：苏格拉底、希波克拉底、柏拉图、亚里士多德等。人们受骗于哲学家的追随者们的夸大其词，以为古代的智者们拥有非凡的智力，以为他们发展的数学、逻辑、物理学和形而上学等科学是最深刻的，以为他们的出色智慧令其能够大胆尝试通过推理的方法发现隐藏的事物。这些哲学家利用他们精妙的智慧和独创性的成就，否定宗教法律的权威：他们否认历史宗教中的积极内容，认为所有这些都只是道貌岸然的谎言，完全不值一提。
加扎勒对科学的攻击采取“偶因论”形式——其理论是，任何发生的事情都是个例，不遵循任何自然法则，只遵从神的直接意志。[该理论在伊斯兰教义中并不新鲜，早在一个世纪之前，便由反对穆塔察理特教派的阿萨利（al-Ashari）提出。]在加扎勒的问题17——“反驳他们对事件不可能偏离自然过程的信念”（Refutation of Their Belief in the Impossibility of a Departure from the Natural Course of Event）中，人们读到：在我们看来，没有必要将人们认为的原因和结果联系起来……（神）有能力消除饥饿而无须进食，制造死亡而无须砍头，甚至有能力在头身分离后延续生命，神能够创造任何其他缺乏关联的事物（而不依靠人们所认为的原因）。但哲学家们否认这种可能性，事实上，他们宣称这是不可能的。关于这些事情（不可胜数的事情）的探究或许永无止境，因此不妨只考虑一个例子，即棉花遇火燃烧。我们承认棉花有可能接触火源而不燃烧，也承认棉花有可能不接触火源而化为灰烬。但他们否认这种可能性……我们认为是神——或通过天使，或亲自——制造出棉花的焦黑，或对其进行分解，使其阴燃[7]或化为灰烬。而火是无生命的，不起任何作用。
其他宗教，如基督教和犹太教，也承认偏离自然规律的奇迹是有可能发生的，但在这里我们看到的是，加扎勒认为自然规律并无任何意义可言。
这实在令人费解，因为我们确实能够观察到自然界中存在某些规律性。我不认为加扎勒真的不知道把手放进火中是危险之举。他本可以在伊斯兰世界为科学保留一个位置，来研究上帝通常希望发生的事情，正如17世纪尼古拉斯·马勒伯朗士（Nicolas Malebranche）所采取的立场。但加扎勒没有这样选择，其理由陈述在他的另一著作《科学的开始》（The Beginning of Science）17中。他在书中将科学比作葡萄酒。酒能强健体格，但仍遭到穆斯林禁止。同理，天文学和数学能够磨炼意志，但“我们仍然担心人们可能通过它们被危险的理论所吸引”。
中世纪的某些伊斯兰国家对科学的敌视态度与日俱增，加扎勒的著作只是佐证之一。1194年，在穆瓦希德王朝的科尔多瓦（伊斯兰世界中与巴格达遥相对望的另一端），专家们（当地的宗教学者）将所有医学和科学书籍付之一炬。1449年，宗教狂热分子摧毁了撒马尔罕的兀鲁伯天文台。
在今天的某些伊斯兰国家，我们仍能看到与加扎勒同样的担忧。我的朋友，已故的阿卜杜勒·萨拉姆（Abdus Salam），是一位巴基斯坦的物理学家，也是首位获得诺贝尔科学奖项（因其在英国和意大利所做的研究而获奖）的穆斯林。他曾告诉我，他试图说服盛产石油的波斯湾国家的统治者投资于科学研究。但他发现他们虽然热衷于支持技术的发展，却害怕纯科学会腐蚀其文化。（萨拉姆本人是一位虔诚的穆斯林。他所忠于的穆斯林教派——艾哈迈迪亚派——在巴基斯坦被视为异端，多年来他无法返回故土。）
具有讽刺意味的是，现代激进伊斯兰主义的精神导师赛义德·库特布（Sayyid Qutb）在20世纪发出呼吁，要把基督教、犹太教以及他所处时代的伊斯兰教更换为全世界共同信奉的“纯粹伊斯兰教”，部分原因在于他希望以这种方式创建一门伊斯兰科学，以消除科学与宗教之间的分歧。然而，黄金时代的阿拉伯科学家所从事的并非“伊斯兰科学”，而是科学。
[1] 蛮族人（barbarian people）的词源在早期希腊语中并无贬义色彩，其意只是“吧吧地说话的人”，即“说着听不懂的语言的人”。——译者注[2] 他的全名是阿布·阿卜杜拉·穆罕默德·伊本·穆萨·花剌子模（Abū Abdallāh Muhammad ibn Mū sā al-Khwārizmī）。阿拉伯人的全名往往很长，所以我通常只给出熟知的缩写名字。对变音符如元音符号上的一横（如ā），我也并不做区分，因为这对（像我这样）不懂阿拉伯语的读者毫无意义。
[3] Alfraganus是al-Farghani在中世纪欧洲所熟知的拉丁化名字。在接下来的行文中，其他阿拉伯人的拉丁化名字将在括号中给出。
