วิทยาศาสตร์ธรรมชาติมีความก้าวหน้าต่างๆ มากมายในช่วงยุคทองของอิสลาม (ตั้งแต่ประมาณกลางศตวรรษที่ 8 ถึงกลางศตวรรษที่ 13) โดยมีการเพิ่มนวัตกรรมหลายอย่างในการถ่ายทอดความรู้จากวรรณคดีคลาสสิก (เช่นอริสโตเติลปโตเลมียูคลิด นีโอเพลโตนิสม์ ) ^{[ 1 ]}ในช่วงเวลานี้ เทววิทยาอิสลามได้ส่งเสริมให้นักคิดแสวงหาความรู้^{[ 2 ]}นักคิดจากยุคนี้ ได้แก่อัล-ฟาราบีอบู บิชรฺ มัตตาอิ บนุ ซิ นา อัล-ฮั สซันอิบนุ อัล-ฮัยธัมและอิบนุ บัจญะฮ์ [ ^{3 ] ผล}งานเหล่านี้และคำอธิบายที่สำคัญเกี่ยวกับผลงานเหล่านั้นเป็นบ่อเกิดของวิทยาศาสตร์ในช่วงยุคกลาง ผลงานเหล่านี้ได้รับการแปลเป็นภาษาอาหรับซึ่งเป็นภาษากลางของยุคนี้

วิชาการอิสลามในสาขาวิทยาศาสตร์ได้รับสืบทอดฟิสิกส์ของอริสโตเติลมาจากชาวกรีก และได้พัฒนาต่อยอดในช่วงยุคทองของอิสลามอย่างไรก็ตาม โลกอิสลามให้ความเคารพต่อความรู้ที่ได้จากการสังเกตเชิงประจักษ์มากกว่า และเชื่อว่าจักรวาลอยู่ภายใต้กฎชุดเดียว การใช้การสังเกตเชิงประจักษ์ของพวกเขาทำให้เกิดวิธีการทางวิทยาศาสตร์ใน รูปแบบพื้นฐาน ^{[ 4 ]}การศึกษาฟิสิกส์ในโลกอิสลามเริ่มต้นในอิรักและอียิปต์[ ^{5 ] สาขา} ฟิสิกส์ที่ศึกษาในยุคนี้ ได้แก่ทัศนศาสตร์กลศาสตร์(รวมถึงสถิตศาสตร์พลศาสตร์จลนศาสตร์และการเคลื่อนที่ ) และดาราศาสตร์

การศึกษาอิสลามได้รับสืบทอดฟิสิกส์ของอริสโตเติลมาจากชาวกรีก และในช่วงยุคทองของอิสลามได้พัฒนาฟิสิกส์นี้ต่อไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเน้นการสังเกตและ การให้เหตุผล แบบอภิปรัชญาพัฒนาวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ในรูปแบบแรกเริ่ม ฟิสิกส์ของอริสโตเติลถือว่าด้อยกว่าวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร์เชิงสาธิต แต่ในแง่ของทฤษฎีความรู้ที่ใหญ่กว่า ฟิสิกส์นั้นสูงกว่าดาราศาสตร์ ซึ่งหลักการหลายอย่างของดาราศาสตร์นั้นมาจากฟิสิกส์และอภิปรัชญา^{[ 6 ]}หัวข้อหลักของฟิสิกส์ ตามที่อริสโตเติล กล่าวไว้ คือ การเคลื่อนที่หรือการเปลี่ยนแปลง มีปัจจัยสามประการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงนี้ ได้แก่ สิ่งพื้นฐาน การขาดแคลน และรูปแบบ ในหนังสืออภิปรัชญา ของเขา อริสโตเติลเชื่อว่าผู้เคลื่อนไหวที่ไม่เคลื่อนไหวเป็นผู้รับผิดชอบต่อการเคลื่อนไหวของจักรวาล ซึ่ง ต่อมา พวกนีโอเพลโตนิสต์ ได้สรุปเป็น ว่าจักรวาลเป็นนิรันดร์^{[ 1 ]}อัล-คินดีโต้แย้งความคิดที่ว่าจักรวาลเป็นนิรันดร์โดยอ้างว่าความเป็นนิรันดร์ของโลกนำไปสู่ความไร้สาระอีกแบบหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับอนันต์อัล-คินดีกล่าวว่าจักรวาลต้องมีจุดกำเนิดตามเวลา เพราะการเดินทางผ่านสิ่งที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นเป็นไปไม่ได้

หนึ่งในบทวิจารณ์แรกๆ ของอภิปรัชญา ของอริสโตเติล คืองานของอัล-ฟาราบีใน "จุดมุ่งหมายของอภิปรัชญาของอริสโตเติล" อัล-ฟาราบีโต้แย้งว่าอภิปรัชญาไม่ได้จำเพาะเจาะจงกับสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติ แต่ในขณะเดียวกัน อภิปรัชญาก็มีความเป็นสากลสูงกว่าสิ่งมีชีวิตตามธรรมชาติ^{[ 1 ]}

สาขาหนึ่งในฟิสิกส์คือทัศนศาสตร์ซึ่งพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงเวลานี้ ในศตวรรษที่ 9 มีผลงานเกี่ยวกับทัศนศาสตร์ทางสรีรวิทยา รวมถึงการสะท้อนของกระจก และทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตและเชิงฟิสิกส์^{[ 7 ]}ในศตวรรษที่ 11 อิบนุ อัล-ฮัยธัมไม่เพียงแต่ปฏิเสธแนวคิดของชาวกรีกเกี่ยวกับการมองเห็นเท่านั้น แต่เขายังคิดค้นทฤษฎีใหม่ขึ้นมาอีกด้วย^{[ 8 ]}

อิบนุ ซาห์ล (ประมาณ ค.ศ. 940–1000) นักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับราชสำนักแบกแดด ได้ เขียนตำราเรื่อง "เกี่ยวกับกระจกและเลนส์ที่เผาไหม้"ในปี ค.ศ. 984 ซึ่งเขาได้อธิบายความเข้าใจของเขาเกี่ยวกับวิธีการที่กระจกและเลนส์ โค้ง หักเหและรวมแสงอิบนุ ซาห์ล ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ค้นพบกฎการหักเห ของแสง ซึ่งปัจจุบันมักเรียกว่ากฎของสเนลล์ [ ^{9 ] [ 10 ] เขา}ใช้กฎนี้ในการคำนวณรูปทรงของเลนส์ที่รวมแสงโดยไม่มีความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิต ซึ่งเรียกว่าเลนส์อนาคลาสติก

อิบนุ อัล-ฮัยธัม (รู้จักกันในยุโรปตะวันตกในชื่ออัลฮาเซนหรืออัลฮาเซน ) ( 965 - 1040 ) ซึ่งมักได้รับการยกย่องว่าเป็น "บิดาแห่งทัศนศาสตร์" ^{[ 11 ]}และเป็นผู้บุกเบิกวิธีการทางวิทยาศาสตร์ ได้กำหนด "ทางเลือกที่ครอบคลุมและเป็นระบบครั้งแรกสำหรับทฤษฎีทัศนศาสตร์ของกรีก" ^{[ 12 ]}เขาตั้งสมมติฐานใน "หนังสือทัศนศาสตร์" ของเขาว่าแสงสะท้อนบนพื้นผิวต่างๆ ในทิศทางที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดสัญญาณแสงที่แตกต่างกันสำหรับวัตถุบางอย่างที่เรามองเห็น^{[ 13 ]}นี่เป็นแนวทางที่แตกต่างจากที่นักวิทยาศาสตร์ชาวกรีก เช่นยูคลิดหรือปโตเลมี เคยคิดไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งเชื่อว่ารังสีถูกปล่อยออกมาจากดวงตาไปยังวัตถุและกลับมาอีกครั้ง อัล-ฮัยธัม ด้วยทฤษฎีทัศนศาสตร์ใหม่นี้ สามารถศึกษาแง่มุมทางเรขาคณิตของทฤษฎีกรวยการมองเห็นโดยไม่ต้องอธิบายสรีรวิทยาของการรับรู้^{[ 7 ]}นอกจากนี้ ในหนังสือทัศนศาสตร์ของเขา อิบนุ อัล-ฮัยธัม ยังใช้กลศาสตร์เพื่อพยายามทำความเข้าใจทัศนศาสตร์ จากการใช้กระสุน เขาพบว่าวัตถุที่พุ่งชนเป้าหมายในแนวตั้งฉากจะออกแรงมากกว่ากระสุนที่พุ่งชนในมุมเฉียง อัล-ฮัยธัมนำการค้นพบนี้ไปประยุกต์ใช้กับทัศนศาสตร์และพยายามอธิบายว่าทำไมแสงโดยตรงจึงทำให้แสบตา เพราะแสงโดยตรงพุ่งชนในแนวตั้งฉาก ไม่ใช่ในมุมเฉียง^{[ 13 ]}เขาพัฒนากล้องรูเข็มเพื่อแสดงให้เห็นว่าแสงและสีจากเทียนที่แตกต่างกันสามารถผ่านช่องเปิดเดียวเป็นเส้นตรงได้โดยไม่ปะปนกันที่ช่องเปิด^{[ 14 ]}ทฤษฎีของเขาถูกส่งต่อไปยังโลกตะวันตก^{[ 12 ]}งานของเขามีอิทธิพลต่อโรเจอร์ เบคอนจอห์น เพคแฮมและวิเทลโล ซึ่งได้ต่อยอดจากงานของเขาและส่งต่อไปยัง เคปเลอร์ในที่สุด^{[ 12 ]}

Taqī al-Dīnพยายามหักล้างความเชื่อที่แพร่หลายว่าแสงถูกปล่อยออกมาจากดวงตา ไม่ใช่จากวัตถุที่กำลังสังเกต เขาอธิบายว่า หากแสงมาจากดวงตาของเราด้วยความเร็วคงที่ มันจะใช้เวลานานเกินไปที่จะส่องสว่างดวงดาวเพื่อให้เรามองเห็นพวกมันในขณะที่เรายังคงมองอยู่ เพราะพวกมันอยู่ไกลมาก ดังนั้น แสงสว่างจึงต้องมาจากดวงดาวเพื่อให้เรามองเห็นพวกมันได้ทันทีที่เราลืมตา^{[ 15 ]}

ความเข้าใจของอิสลามเกี่ยวกับแบบจำลองทางดาราศาสตร์นั้นอิงตามระบบของปโตเลมีของกรีก อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ยุคแรกหลายคนเริ่มตั้งคำถามเกี่ยวกับแบบจำลองนี้ แบบจำลองนี้ไม่ได้แม่นยำเสมอไปในการทำนาย และมีความซับซ้อนเกินไปเพราะนักดาราศาสตร์พยายามอธิบายการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าด้วยคณิตศาสตร์ อิบนุ อัล-ฮัยธัม ได้ตีพิมพ์ หนังสือ ชื่อ อัล-ชุกุก อะลา บาติอามยุส (“ข้อสงสัยเกี่ยวกับปโตเลมี”) ซึ่งได้สรุปคำวิจารณ์มากมายของเขาเกี่ยวกับแบบจำลองของปโตเลมี หนังสือเล่มนี้กระตุ้นให้นักดาราศาสตร์คนอื่นๆ พัฒนาแบบจำลองใหม่เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของท้องฟ้าได้ดีกว่าปโตเลมี^{[ 16 ]}ในหนังสือทัศนศาสตร์ ของอัล-ฮัยธัม เขาโต้แย้งว่าทรงกลมท้องฟ้าไม่ได้ทำจากสสารแข็ง และท้องฟ้ามีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศ^{[ 17 ]}นักดาราศาสตร์บางคนยังตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงด้วยอัล-คาซินีเสนอว่าแรงโน้มถ่วงที่วัตถุมีนั้นแตกต่างกันไปตามระยะห่างจากศูนย์กลางของจักรวาล ในกรณีนี้ศูนย์กลางของจักรวาลหมายถึงศูนย์กลางของโลก^{[ 18 ]}

จอห์น ฟิโลโพนัสได้ปฏิเสธทัศนะเรื่องการเคลื่อนที่ของอริสโตเติล และโต้แย้งว่าวัตถุจะมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่เมื่อมีแรงกระทำต่อมัน ในศตวรรษที่ 11 อิบนุ ซินาได้นำแนวคิดนี้มาใช้โดยประมาณ โดยเชื่อว่าวัตถุที่เคลื่อนที่นั้นมีแรงซึ่งถูกทำให้สลายไปโดยปัจจัยภายนอก เช่น แรงต้านอากาศ^{[ 19 ]} อิบนุ ซินาได้แยกความแตกต่างระหว่าง 'แรง' และ 'แนวโน้ม' (เรียกว่า " mayl ") เขาอ้างว่าวัตถุได้รับmaylเมื่อวัตถุนั้นอยู่ในทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ตามธรรมชาติ ดังนั้นเขาจึงสรุปว่าการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องนั้นเกิดจากแนวโน้มที่ถ่ายทอดไปยังวัตถุ และวัตถุจะเคลื่อนที่ต่อไปจนกว่า mayl จะหมดไป เขายังอ้างว่าวัตถุที่ถูกยิงในสุญญากาศจะไม่หยุดเว้นแต่จะมีแรงภายนอกมากระทำ แนวคิดเรื่องการเคลื่อนที่นี้สอดคล้องกับกฎการเคลื่อนที่ข้อแรกของนิวตัน คือ หลักความเฉื่อย ซึ่งระบุว่าวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะยังคงเคลื่อนที่ต่อไปเว้นแต่จะมีแรงภายนอกมากระทำ^{[ 20 ]} แนวคิดนี้ซึ่งขัดแย้งกับมุมมองของอริสโตเติลนั้นถูกละทิ้งไปโดยพื้นฐาน จนกระทั่ง จอห์น บูริดันอธิบายว่าเป็น "แรงกระตุ้น" ซึ่งอาจได้รับอิทธิพลจากอิบนุ ซินา^{[ 19 ] [ 21 ]}

ในตำราเงาของอบู รายฮาน อัล-บีรูนีเขายอมรับว่าการเคลื่อนที่ที่ไม่สม่ำเสมอเป็นผลมาจากความเร่ง^{[ 22 ]}ทฤษฎีของอิบนุ-ซีนาพยายามเชื่อมโยงความเร็วและน้ำหนักของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ แนวคิดนี้คล้ายคลึงกับแนวคิดของโมเมนตัม^{[ 23 ]}ทฤษฎีการเคลื่อนที่ของอริสโตเติลกล่าวว่าแรงคงที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่สม่ำเสมออบู อัล-บารากาต อัล-บักดาดี ขัดแย้งกับสิ่งนี้และพัฒนาทฤษฎีการเคลื่อนที่ของตนเอง ในทฤษฎีของเขา เขาแสดงให้เห็นว่าความเร็วและความเร่งเป็นสองสิ่งที่ไม่เหมือนกัน และแรงเป็นสัดส่วนกับความเร่ง ไม่ใช่ความเร็ว^{[ 24 ]}

• ดาราศาสตร์ในโลกอิสลามยุคกลาง
• ประวัติศาสตร์ของทัศนศาสตร์
• ประวัติศาสตร์ฟิสิกส์
• ประวัติศาสตร์ของวิธีการทางวิทยาศาสตร์
• การมีส่วนร่วมของโลกอิสลามต่อยุโรปยุคกลาง
• ยุคทองของอิสลาม
• วิทยาศาสตร์ในโลกอิสลามยุคกลาง
• วิทยาศาสตร์ในยุคกลาง