Fizik pada Zaman Pertengahan Islam

Sains alam menyaksikan pelbagai perkembangan semasa Zaman Kegemilangan Islam (lebih kurang pertengahan kurun ke-8 hingga pertengahan kurun ke-13), menambahkan lagi bilangan hasil inovasi kepada Peralihan Klasik (seperti Aristotle, Ptolemy, Euclid, Neoplatonisme). Semasa zaman ini, teologi Islam sangat menggalakkan pemikir untuk mencari ilmu. Pemikir dari zaman ini termasuklah Al-Farabi, Abu Bishr Matta, Ibn Sina, al-Hassan Ibn al-Haytham dan Ibn Bajjah. Hasil kerja dan ulasan penting ini adalah putik kepada perkembangan sains zaman pertengahan. Ia diterjemahkan kepada bahasa Arab yang merupakan lingua franca semasa zaman itu.
Kesarjanaan Islam telah mewarisi fizik Aristotle dari Yunani dan semasa Zaman Kegemilangan Islam, ia dikembangkan lagi. Walau bagaimanapun, dunia Islam sangat menghormati ilmu yang diperoleh daripada pemerhatian empirikal dan percaya bahawa alam semesta ini dikawal oleh satu bentuk hukum. Pemerhatian empirikal tersebut membawa kepada pembentukan kaedah saintifik yang paling awal. Pembelajaran fizik dalam dunia Islam dikatakan bermula di Iraq dan Mesir. Bidang fizik yang dikaji semasa zaman ini termasuklah optik, mekanik (termasuk statik, dinamik, kinematik dan pergerakan), dan astronomi.

Fizik

Kesarjanaan Islam telah mewarisi fizik Aristotle dari Yunani dan semasa Zaman Kegemilangan Islam, ia diperkembangkan lagi, terutamanya penekanan terhadap pemerhatian dan penaakulan awal, yang membentuk kaedah saintifik peringkat awal. Dengan fizik Aristotle, fizik dilihat lebih rendah berbanding sains matematik demonstratif, tetapi dari segi teori ilmu yang lebih luas, fizik adalah lebih tinggi daripada astronomi; yang banyak prinsipnya diterbitkan daripada fizik dan metafizik. Subjek utama fizik, menurut Aristotle, adalah pergerakan atau perubahan; terdapat tiga faktor yang terlibat dengan perubahan ini, perkara asas, kekurangan dan bentuk. Dalam Metafiziknya, Aristotle percaya Penggerak yang Tidak Bergerak yang bertanggungjawab dengan pergerakan kosmos yang kemudian Neoplatonis memahami bahawa kosmos ini adalah abadi. Al-Kindi berhujah menentang idea tersebut dengan mendakwa keabadian alam terletak pada satu bentuk kemustahilan iaitu melibatkan ketidak terhinggaan; Al-Kindi menegaskan yang kosmos haruslah mempunyai titik asalan waktu kerana menyeberangi suatu yang tidak terhingga adalah mustahil.
Salah satu ulasan awal bagi karya Metafizik oleh Aristotle ialah daripada Al-Farabi. Dalam "'Sasaran Metafizik Aristotle", Al-Farabi berhujah yang metafizik bukanlah khusus untuk makhluk, tetapi pada masa sama, metafizik adalah lebih tinggi dalam kesemestaan berbanding makhluk.

Optik

Salah satu bidang dalam fizik, optik, berkembang dengan pesat semasa zaman ini. Menjelangnyua abad ke-9, terdapat kerja berkaitan optik fisiologi termasuk pantulan cermin dan optik fizik dan geometri.  Pada abad ke-11, Ibn al-Haytham bukan sahaja menolah idea Yunani tentang penglihatan, beliau juga mengemukakakn teori baharu. ibn al-Haytham mendalilkan dalam bukunya "Buku Optik" yang cahaya dipantulkan oleh permukaan berbeza ke arah yang berbeza, lalu menyebabkan rupa cahaya yang berbeza yang kita lihat dari bentuk yang tertentu. Ia merupakan pendekatan yang berbeza berbanding apa yang dikemukakan oleh saintis Yunani seperti Euclid atau Ptolemy, yang percaya bahawa sinaran dipancarkan oleh mata ke objek dan kembali semula. Al-Haytham, dengan teori optik baru beliau, mampu mengkaji aspek geometri kon visual tanpa menerangkan sisi fisiologi pandangan. Juga dalam buku beliau tersebut, Ibn al-Haytham menggunakan teori mekanik untuk memahami optik. Dengan menggunakan projektil, beliau memerhatri yang objek yang mengena suatu sasaran secara serenjang mengenakan lebih daya berbanding pada sudut lain. Al-Haytham menerapkan penemuan ini kepada optik dan cuba menerangkan mengapa cahaya terus menyakiti mata, kerana cahaya yang menghampiri secara serenjang dan bukan pada sudut serong. Taqī al-Dīn cuba memansuhkan kepercayaan yang cahaya dipancarkan oleh mata dan bukan objek. Beliau menerangkan bahawa, jika cahaya datang dari mata kita pada halaju yang malar, ia akan mengambil masa yang sangat lama untuk menerangkan bintang-bintang untuk kita melihatnya kerana kedudukan yang sangat jauh. Maka, pencahayaan haruslah datang dari bintang tersebut supaya kita boleh melihatnya sebaik sahaja kita membuka mata.

Astronomi

Pemahaman Islam tentang model astronomi adalah berasaskan sistem Ptolemi Yunani. Walau bagaimanapun, ahli astronomi awal telah mula mempersoalkan model tersebut. Ia sering tidak jitu dan terlalu rumit kerana ahli astronomi cuba menerangkan secara matematik dalam usaha untuk menerangkan pergerakan jasad samawi. Ibn al-Haytham menerbitkan Al-Shukuk ala Batiamyus ("Keraguan pada Ptolemy"), yang menggariskan banyak kritikan terhadap paradigma Ptolemy. Buku ini menggalakna untuk ahli astronomi lain membina satu model baharu untuk menerangkan pergerakan samawi dengan lebih baik berbanding Ptolemy. Dalam Buku Optik al-Haytham, beliau berhujah bahawa sfera samawi bukanlah diperbuat daripada jirim pejal, dan langit adalah kurang tumpat berbading udara.  Al-Haytham kemudiannya menyimpulkan bahawa jasad samawi mengikut hukum fizik yang sama dengan jasad di bumi. Sesetengah ahli astronomi turut mengeluarkan teori tentang graviti juga, al-Khazini mencadangkan yang graviti sesuatu objek adalah berbeza bergantung kepada jaraknya dengan pusat alam semesta. Pusat alam semesta dalam kes ini merujuk kepada pusat Bumi.

Inersia

John Philoponus telah menolak pandangan Aristotle berkenaan pergerakan, dan beliau berhujah yang sesuatu objek itu memerlukan kecenderungan untuk bergerak apabila kuasa gerakan dikenakan padanya. Pada abad ke-11, Ibn Sina telah mengambil idea ini secara kasar, mempercayai bahawa objek bergerak mempunyai daya yang menghilang oleh agen luaran seperti rintangan udara. Ibn Sina membuat perbezaaan antara 'daya' dan 'kecenderungan' (disebut "mayl"), beliau mendakwa yang sesuatu objek memperolehi mayl apabila suatu objek itu bertentangan dengan gerakan asalnya. Jadi, beliau menyimpulkan bahawa keselanjaran gerakan adalah disebabkan kecenderungan yang dipindahkan ke objek, dan objek tersebut akan bergerak sehingga mayl habis digunakan. Beliau juga mendakwa bahawa projektil dalam hampagas tidak akan berhenti melainkan ia dihentikan. Konsep pergerakan ini adalah malar dengan hukum gerakan pertama Newton, inersia. Yang menyatakan bahawa suatu objek yang sedang bergerak akan berterusan bergerak sehingga dikenakan daya luaran. Idea yang berbeza dengan pandangan Aristotle ini diabaikan sehinggalah ia diperihalkan sebagai "dorongan" oleh John Buridan, yang dipengaruhi oleh Buku Penyembuhan karangan Ibn Sina.

Pecutan

Dalam teks Abū Rayḥān al-Bīrūnī, Bayang, beliau mengiktiraf yang pergerakan tidak seragam adalah hasil daripada pecutan. Teori Ibn-Sina berkenaan mayl cuba mengaitkan halaju dan berat bagi sesuatu objek yang bergerak, idea ini sangat menyerupai konsep momentum Teori pergerakan Aristotle menyatakan bahawa daya yang malat akan menghasilkan gerakan yang seragam. Abu'l-Barakāt al-Baghdādī mencanggah pendapat ini dengan menerbitkan teori gerakan beliau sendiri. Dalam teori beliau, beliau menunjukkan yang halaju dan pecutan adalah dua benda yang berbeza dan daya berkadaran dengan pecutan dan bukannya halaju.

Tindak balas

Ibn Bajjah mencadangkan yang setiap daya yang dikenakan pasti akan ada daya tindak balas. Sementara beliau tidak menyatakan yang tindak balas tersebut adalah sama, ia merupakan versi awal bagi hukum gerakan ketiga iaitu bagi setiap tindakan akan ada tindak balas yang sama pada arah yang berlawanan.