سده‌ هفتم‌ هجری‌ بدون‌ شک‌ سخت‌ترین‌ ایام‌ تاریخ‌ ایران‌ محسوب می شود، چون‌ این‌ سده مصادف‌ با ترکتازی‌ و حمله‌  بی‌رحمانه قوم مغول‌ بر بلاد اسلامی به‌ ویژه‌ ایران‌ است، آنها خرابکاری ها، قتل‌ و غارت‌ را به‌ نهایت‌ رسانیدند اما با وجود این حمله و نابودی بسیاری از مراکز علمی و فرهنگی باید گفت که همین سده یکی‌ از بهترین‌ دورانی بود که‌ آوازه نوابغ‌ و بزرگان‌ علم، حکمت، تاریخ، نقاشی‌ و شعر ایران‌ جهانی شد از جمله بزرگان و نوابغ این دوران می توان به مولوی‌ بلخی، شیخ‌ سعدی، خواجه‌ رشیدالدین‌ فضل‌الله‌ همدانی، عطاملک‌ جوینی، حمدالله‌ مستوفی‌ و خواجه‌ حافظ‌ شیرازی‌ اشاره کرد، همچنین باید اذعان کرد که در این دوران بی شک‌ برجسته ترین‌ نماینده‌ حکمت، ریاضی‌ و اخلاق‌ خواجه‌ ابوجعفر نصیرالدین‌ محمدبن‌ محمدبن‌ حسن‌ طوسی‌ ملقب‌ به‌ استاد بشر بود. بنابراین در روزگاری که شمشیر تاتار و مغول، خاندان های کوچک و بزرگ را از هم پاشیده و دنیا از هجوم مغول ها به وحشت فرورفته و فساد و کسادی دانش حکم فرما بود، ظهور چنین دانشمندی مایه حیرت همگان بود.

ابو جعفر محمّد بن محمّد بن حسن طوسی، مشهور به خواجه نصیرالدین طوسی در یازدهـم جمادی الاول ۵۹۷ قمری(۵ اسفند ۵۷۹خورشیدی) در طوس خراسان دیده به جهان گشـود. وی دروس مقدماتی چون خواندن و نوشتن، قرائت قرآن، قـواعد زبان عربـی و فارسی، معانی و بیان و مقداری از علـوم منقـول مانند حدیث و … را نزد پدر روحانی خودش محمد بن حسن طـوسی آموخت، سپس دوره های عالی تحصیل خود را در نیشابور گذراند. در نیشابور بود که پس از پایان تحصیلات به عنوان دانشمندی نامدار شهرت یافت. خواجه بعد از گذراندن دوره سطح عالی در نیشابـور و برای ادامه تحصیل به ترتیب به ری، قم، اصفهان و سپس به عراق مهاجرت کرد در عراق علـم فقه را فراگرفته و موفق به اخذ درجه اجتهاد شد. این دانشمند برجسته پس از مدتی برای فراگیری نجوم و ریاضی به موصل رفت و بعد دوباره به ایران بازگشت و به عنوان دانشمندی سرشناس مشهور شد. جرجی زیدان تاریخ نگار برجسته لبنانی درباره این اندیشمند چنین می نویسد: علم و حکمت به دست این ایرانی در دورترین نقطه های بلاد مغول رفت تو گویی نور تابان بود در تیره شامی. همچنین از او به عنوان مشهورترین علما و مؤلفین این عصر یاد می کنند.

ایجاد رصد خانه مراغه

خواجه نصیرالدین طوسی پس از حمله سپاه چنگیزخان مغول به قلعه اسماعیلیه پناه برد و در آن‌جا نیز از تالیف و نگارش باز نایستاد. با غلبه سپاه مغول بر اسماعیلیان، وی به خدمت هولاکوخان فرمانروای وقت مغول پیوست و با استفاده از نفوذ خود از کشتار مردم و دانشمندان و تخریب آثار فرهنگی و علمی و غارت شهرها و روستاها جلوگیری کرد. هلاکوخان، چون به ژرفای علم و دانش خواجه پی برد، او را به ساختن رصدخانه تشویق کرد، برای ساخت این رصدخانه هلاکو، تمام موقوفات را به خواجه نصرالدین طوسی واگذار کرد. بدین ترتیب خواجه به دستور هلاکو، مشاهیر، حکما و منجمان را به مراغه فراخواند. ساخت این رصدخانه از ۶۵۶ تا ۶۷۲ هجری به طول انجامید. در ابتدا نظر خواجه بر این بود که ساخت رصدخانه نزدیک به ۳۰ سال زمان لازم دارد اما هلاکو که عجله زیادی در این امر داشت، تنها ۱۲ سال زمان به او می‌دهد. در همین راستا، اعتبارات بسیار زیادی را نیز در اختیار وی قرار می‌دهد تا رصدخانه را بنا کند. بر پایه کتاب های تاریخی که پیرامون این موضوع نوشته شده‌اند، خواجه نصیر در کمال امانت و پاکدامنی این اعتبارات بسیار زیاد را صرف حقوق و معیشت دانشمندان و کارکنان رصدخانه و تهیه تجهیزات لازم برای آن کرد. احسان طبری در این ارتباط چنین می‌نویسد: خواجه با استفاده معقول و از روی امانت از موقوفات گرانسنگ ایلخانی، رصدخانه را به اهرمی برای پخش علوم و تربیت علما مبدل ساخت.

در این رصدخانه از ابزار نجومی که از قلعه الموت و بغداد آورده بودند، استفاده شد. در خصوص ساخت این رصدخانه خواجه رشید الدین فضل‌الله تاریخ نگار این دوره می‌نویسد: در ۶۵۶ قمری فرمان شد که مولانا اعظم سعید استاد البشر سلطان الحکما خواجه نصیرالدین طوسی (تغمد) الله بغفرانه در موضعی که مصلحت داند، جهت رصد ستارگان عمارتی سازد. در شهر مراغه اختیار کرده، رصد عالی بنیاد نهاد. خود خواجه در مقدمه «زیج ایلخانی» درباره رصدخانه مراغه چنین می‌نویسد: من بنده کمترین نصیر را که از طوسم و به ولایت ملحدان افتاده بودم، از آنجا بیرون آورد و رصد ستارگان فرمود. بنابراین ایده اصلی ساخت رصدخانه را خواجه در ذهن هلاکو شکل داد در حقیقت وجود شخصیت ممتاز و پرآوازه‌ای چون خواجه نصیر عامل اصلی این بنیان بود. 

طرحی تخمینی از طراحی رصدخانه مراغه

بنابراین یکی از مهم ترین فعالیت‌های این نابغه سده هفتم ساخت رصدخانه و نیز کتابخانه مراغه با بیش از ۴۰۰ هزار جلد کتاب بود، این کتابخانه با کتاب های غارت شده به وسیله مغول‌ها و کتاب هایی از بغداد، شام، شمال آفریقا و اطراف ایران توسط خواجه و دیگر یارانش جمع آوری شد. همچنین در جوار رصدخانه یک سرای عالی برای خواجه و منجمان و مدرسه علمیه‌ای جهت استفاده طلاب دانشجو ساخته بودند.

وی توانست علم، سیاست، دین و اخلاق را با تدبیر خود پیوند دهد و با به کار گرفتن چنین استعدادی قلّه های فروپاشیده علم و دانش را دوباره برافراشته سازد و پس از جلب اعتماد هلاکوخان مغول و انتخابش به عنوان مشاور، از این فرصت کمال استفاده را برد و بنای بزرگی را پی ریزی کرد که تاریخ از آن بهره ها برده است. امام خمینی (ره) درباره خواجه نصیرالدین طوسی چنین می فرمایند: و امّا قضیه خواجه نصیرالدین طوسی حکیم و امثال خواجه نصیرالدین طوسی حکیم شما می دانید این را که خواجه نصیرالدین طوسی حکیم که در این دستگاه وارد می شد، نمی رفت وزارت بکند، می رفت آن ها را آدم بکند، نمی رفت برای این که در تحت نفوذ آن ها باشد می خواست آن ها را مهار کند تا آن اندازه ای که بتواند کارهایی که خواجه نصیرالدین طوسی حکیم برای مذهب کرد آن کارهاست که خواجه نصیر را خواجه نصیرالدین طوسی حکیم کرد.

ویژگی های برجسته رصدخانه مراغه

رصدخانه مراغه مجهز به آخرین و بهترین ابزارآلات نجومی آن دوران بود. از جمله تجهیزات رصدخانه مراغه می‌توان به ربع دیواری، ذات‌الحلق، حلقه انقلابین و اعتدالین، دستگاه‌های سه گانه و کره فلکی اشاره کرد. در این رصدخانه، خلاقیت و شگفتی، نه تنها در تجهیزات و چیدمان و اصول رصدخانه که در معماری آن نیز موج می‌زد. آیدین صاییلی در سخنرانی در «کنگره خواجه نصیرالدین طوسی دلیل ساخت رصدخانه توسط طوسی بر فراز تپه‌ای در شمال مراغه را چنین بیان می‌کند: این شهر به علت مجاورت با منطقه‌ای که شکل عقرب داشت و از لحاظ احکام نجوم خاصیت «فال نیک» را داشته برگزیده شده بود.

این منجم برجسته برای کار در رصدخانه، توانمندترین و نامدارترین دانشمندان و ریاضی‌دانان بزرگ را گردآورد با این کار، عالمان بزرگ زمان را که پراکنده بودند در یک مکان جمع کرد کاتبی قزوینی رکن‌الدین استرآبادی (از موصل)، فخر خلاطی (از تفلیس)، مویدالدین عرضی (از دمشق)، فخر مراغی (از موصل)، محلی‌الدین مغربی، قطب‌الدین شیرازی، شمس‌الدین شیروانی، کمال‌الدین ایجی، حسام‌الدین شامی، نجم‌الدین اسطرلابی، صدرالدین علی بن نصیرالدین طوسی، نجم‌الدین علی بن محمود کاتب بغدادی، قومن جی (یا فومن جی) ملقب به سینگ سینگ از چین، ابن الفطوطی کمال‌الدین بن عبدالرزاق بن احمد شیبانی، خواجه شمس‌الدین بن محیی‌الدین بن عربی و اصیل‌الدین حسین بن نصرالدین طوسی، شخصیت‌ها برجسته دوران خود بودند که هر یک در زمینه‌ای ماهر و متخصص محسوب می‌شدند و هیات علمی رصدخانه مراغه را شکل می‌دادند.

کشفیات نابغه سده هفتم

خواجه نصیر یک مجموعه پنج جلدی با عنوان «شکل القطاع» دارد که جلد سوم و چهارم آن پیرامون مثلثات مسطحه و کروی است. او نخستین فردی بود که برای اولین بار در این کتاب به مبحث مثلثات به طور مستقل از نجوم (علم هیات) پرداخته است. خواجه در این کتاب اثبات کرد که از یک شکل قطاع هندسی می‌توان ۴۹۷ هزار و ۶۲۴ شکل هندسی دیگر به دست آورد. همچنین، خواجه نصیرالدین برای نخستین بار در این کتاب، همه ۶ حالت برای یک مثلث کروی قائم‌الزاویه را بیان کرد. طوسی در شکل القطاع به برخی از روابط مهم مثلثات کروی نیز پرداخت. طرح و اثبات قانون تانژانت‌ها از دیگر دستاوردهای ریاضیاتی مطرح خواجه نصیرالدین است. همچنین خواجه نصیرالدین طوسی پژوهش‌های متعددی در زمینه شیمی نیز داشت از جمله مهم‌ترین دستاوردهای خواجه نصیر در حوزه علم شیمی، ارایه بیانی مقدماتی از اصل پایستگی جرم است. او در این ارتباط چنین می نویسد: ماده نمی‌تواند کاملا ناپدید شود. بلکه تنها از شکلی به شکلی و از رنگی به رنگی تغییر حالت داده و خواص خود را از دست می‌دهد و به مواد اولیه یا موادی جدید تغییر حالت می‌دهد.

رساله‌ای در باب اسطرلاب از خواجه نصیر

ابولقاسم قربانی در کتاب «زندگینامه ریاضیدانان دوره اسلامی»، درباره خواجه چنین می‌گوید: دانشمندی جامع‌الاطراف بود و بر همه علوم زمان خود احاطه و در غالب آن تبحر تام و سمت پیشوایی و تقدم بر علمای عهد داشت. خواجه نصیر حدود ۱۹۰ کتاب و رساله را در حوزه‌های گوناگون به رشته تالیف و تحریر درآورد اما از گسترده‌ترین زمینه‌های فعالیت این دانشمند نامدار می‌توان به ریاضیات اشاره کرد. خواجه در حوزه ریاضیات علاوه بر تالیف کتاب‌های متعدد، آثار دانشمندان بزرگی را از یونانی بازنویسی کرده است. خواجه نصیر یکی از رساله‌های خود در زمینه هندسه را به سه زبان فارسی، ترکی و عربی نوشته و این امر حکایت از آن دارد که او مسلط به چندین زبان بوده است. وی همچنین آثار متعددی در حوزه نجوم، فیزیک و اپتیک هندسی، کانی‌شناسی و جغرافیا، حکمت و دیگر زمینه‌ها داشته است. از دیگر معروف‌ترین آثار خواجه نصیر می توان به رساله‌ای در باب اسطرلاب از خواجه نصیر، تجرید الاعتقاد، تحریر مجسطی، تحریر اقلیدس، تجریدالمنطق، زیج ایلخانی، تجرید الهندسه، جامع الحساب، استخراج تقویم، اختیارات نجوم، علم المثلث، شرح اصول کافی، کتاب الکل، تعدیل المعیار فی نقد تنزیل الافکار اشاره کرد.

سرانجام این دانشمند در ۱۸ ذیحجه ۶۷۲ قمری( ۱۱ تیر ۶۵۳ خورشیدی) دیده از جهان فروبست. به پاس بزرگداشت فعالیت‌های خواجه در حوزه اخترشناسی، نام او در نصف‌النهار ۴۱ جنوبی و مدار صفر کره ماه توسط ستاره‌شناس روسی نیکلای استفانویچ چرنیخ در ۱۹۷۹ ثبت شد.