Muhammad Al-Karaji,

Sang Pelopor Mesin Air


Pada masa kekhalifahan,  sejumlah kota Muslim seperti  Baghdad, Kairo, Cordoba, Damaskus, Fez dan Marrakech menjelma sebagai metropolis dunia. Guna mengimbangi pesatnya perkembangan kota-kota itu, para ilmuwan Muslim menopangnya dengan sejumlah teknologi.  Salah satunya, meluncurkan metode pengelolaan air yang canggih. Sehingga, pasokan air bagi kota-kota besar itu tetap melimpah.

Di era keemasan Islam, para ilmuwan Muslim memang telah menguasai bidang hidrologi. Penguasaan di bidang ini meliputi masalah penyediaan berbagai sarana air bersih, pengendalian gerakan air, serta penemuan berbagai teknologi hidrologi.

Ilmuwan Muslim pada masa itu telah mampu mengintegrasikan, mengadaptasi dan memperbaiki teknik irigasi dan metode distribusi air warisan dari keahlian lokal atau  peradaban kuno.  Pada awal abad ke-8 M, peradaban Islam telah menguasai teknologi mesin air.

Hal itu diungkapkan Mohammed Abattouy dalam karyanya bertajuk Muhammad Al-Karaji: A Mathematician Engineer from the Early 11th Century.  Menurut Abattouy, pengusaan teknologi  mesin air di dunia Islam telah melahirkan sebuah revolusi pertanian yang berbasis pada penguasaan  di bidang hidrologi.

Abattouy  mengungkapkan, salah seorang ilmuwan Muslim yang menjadi peristis di bidang mesin air adalah Muhammad al-Karaji. Ia adalah seorang ahli matematika dan juga ahli mesin.  Menurut Abattouy,  pada  masa itu, al-Karaji sudah  mampu  menjelaskan tentang air bawah tanah dan segala perlengkapannya.

Dalam kitab yang berjudul  Inbat al-miyah al-khafiya, al-Karaji menjelaskan beragam penemuannya mengenai  aquifers, survei sumur gali dan membangun kanal bawah tanah. Buku itu ditulisnya sekitar tahun 1.000 M di Persia – sekarang antara Irak atau Iran.

"Buku itu adalah sebuah risalah teknis yang memberikan rincian baik dalam mencari tingkat air, instrumen untuk survei, pembangunan saluran, lapisannya, perlindungan terhadap kerusakan, dan pembersihan dan pemeliharaan," papar  Abattouy mengutip penjelasan al-Karaji.

Donald R Hill dan Ahmad Y Al-Hassan dalam karyanya bertajuk  Engineering in Arabic-Islamic Civilization, menjelaskan bahwa sebelum dan sesudah era Al-Karaji, banyak ilmuwan Muslim yang melakukan percobaan yang sama secara eksplisit. "Salah satunya Ibnu Sina (980-1037) dalam risalahnya  fi aqsam al-'ulum al-'aqliya (risalah pada divisi rasional ilmu).''

Ibnu Sina menjadikan  hidrolika sebagai disiplin ilmu independen yang setaraf dengan geometri dan astronomi. Hal ini mendorong para ahli matematika berbakat untuk bergabung dengan suatu wilayah praktis.

"Al-Karaji bukan satu-satunya ilmuwan yang tertarik pada mesin," papar Abattouy.  Menurut dia, beberapa ilmuwan pendahulunya juga melakukan hal yang sama, seperti al-Farghani (wafat 860 M), Thabit ibnu Qurra (wafat 901 M), al-Kuhi (wafat 1000 M). Namun, sayangnya mereka gagal dalam penerapannya.

Sejatinya, ilmuwan bernama  Abu Bakr Muhammad b al-Hasan (al-Husayn) itu adalah seorang ahli matematika dan ahli mesin terkemuka pada abad ke-10  M/4 H. Ia dikenal sebagai al-Hasib yang berarti penghitung, yang bisa juga dimaksudkan matematika.

Menurut Girogio Levi Della Vida dalam karyanya  Appunti e Quesiti di Storia Letteraria Araba, al-Karaji adalah penduduk asli Karadj (di Iran) dan bukan dari Al-Karkh Kabupaten Baghad, seperti yang dinyatakan dalam tulisan-tulisan tertentu.

Di usianya yang masih muda, ia  telah melanglangbuana ke  Baghdad. Di pusat pemerintahan Kekhalifahan Abbasiyah, yang saat itu dikuasai Dinasti Buwaih,  ia memegang posisi tinggi dalam bidang administrasi,  sekitar tahun 402 H/1011-12 M. Setelah itu dia kembali ke tanah kelahirannya. 

Tak ada sumber yang jelas mengenai tanggal kelahiran atau kematian al-Karaji. Sejumlah sejarawan meyakini, sang ilmuwan meninggal setelah tahun 406 H/1015 M. Sangat sedikit sekali sumber mengenai biografi sang ilmuwan. Namanya, muncul pada era modern dengan sebutan al-Karaji atau al-Karakhi.

Namun, para sejarawan sains paling sering menyebutnya dengan nama al-Karaji. Roshdi Rashed, mengungkapkan, sangat sedikit sekali informasi dalam sumber Arab klasik tentang al-Karaji. Apalagi, nama al-Karaji tidak disebutkan sejarawan Islam seperti Ibnu al-Nadim atau Ibnu Abi Usaybi'a dalam karya utama mereka.

Meski begitu, al-Karaji diyakini telah memberikan kontribusi yang sangat besar bagi peradaban Islam dan umat manusia saat tinggal di Baghdad.  Risalah pentingnya dalam aljabar telah didedikasikan kepada wazir Fakhr al-Mulk, menteri Baha'al-Dawla, penguasa Dinasti Buwaih di Baghdad (wafat 406 H/1015 M).

Al-Karaji meninggalkan pemerintah Abbasiyah untuk hidup dalam apa yang digambarkannya sebagai "mountain countries". Dia telah menyumbangkan pemikirannya  dalam bidang hidrologi dan matematika. Bagaimana pun, keberhasilan dan pencapaian al-Karaji pada era   kejayaan Islam layak untuk dihormati dan dihidupkan kembali oleh masyarakat Muslim di era modern.


Karya Sang Ilmuwan
Dedikasinya yang tinggi dalam bidang matematika dan mesin membuatnya banyak menghasilkan karya yang monumental. Carl Brockelman dalam karyanya  Geschichte der Arabischen Litteratur, menyebutkan,  al-Karaji berhasil menulis  Kitab Inbat al-Miyah al-Khafiya (Book on the Extraction of Hidden Waters).

Selain itu, al-Karaji juga menulis sederet karya lainnya.  Sayangnya beberapa karyanya yang penting itu telah hilang. Berikut ini adalah sederet  karya yang pernah ditulisnya seperti;   Nawadir al-Ashkal,  'Ilal Hisab al-Jabr wa-'I-Muqabala),  Uqud al-Abniya, Kitab fi Hisab al-Hind,  Kitab fi al - 'istiqra' bi-'l-takht, al-Madkhal ila 'Ilm al-Nujum, Kitab al-Muhit fi' l-Hisab, Kitab al-Ajdhar, Hawla Tasnif,  Kitab al-Judhur, dan Risalat al-Khta'ayn 'Adil Anbuba.

Berikut ini empat judul buku tentang matematika dan mesin hidrolis yang menarik perhatian adalah   Al-Fakhri fi 'l-jabr wa 'l-muqabala, tentang aljabar;  al-Badi' fil-Hisab tentang   aritmatika;  al-Kafi fil-Hisab, tentang aritmatika; serta   Inbat al-Miyah al-Khafiya,.

Bukunya bertajuk  al-Fakhri fil-Jabr wal-Muqabala, begitu berpengaruh dan telah dipelajari oleh Franz Woepcke pada pertengahan ke-19 M.  Franz Woepcken dalam karyanya  Extraits du Fakhri Traite d'Algebre, mengungkapkan, dalam karyanya itu, al-Kajari menjelaskan  tentang aritmatika dari Diophantu.

Sejarawan sains modern memandang  al-Karaji sebagai ahli matematika berkaliber tertinggi. Karyanya yang kekal pada bidang matematika masih diakui hingga hari ini, yakni mengenai kanonik tabel koefisien binomium (dalam pembentukan hukum dan perluasan bentuk).

Al-Karaji dianggap sebagai ahli  matematika terkemuka dan pandang sebagai orang pertama yang membebaskan aljabar dari operasi geometris  yang merupakan produk aritmatika Yunani  dan menggantinya dengan jenis operasi yang merupakan inti dari aljabar pada saat ini.

Karyanya pada aljabar dan polynomial memberikan aturan pada operasi aritmatika untuk memanipulasi polynomial. Dalam karya pertamanya di Prancis, sejarawan matematika Franz Woepcke (dalam  Extrait du Fakhri, traite d'Algèbre par abou Bekr Mohammed Ben Alhacan Alkarkhi, Paris, 1853), memuji Al-Karaji  sebagai ahli matematika pertama di dunia yang memperkenalkan teori aljabar kalkulus

Al-Karaji menginvestigasikan koefisien binomium segitiga Pascal. Dia juga yang pertama menggunakan metode pembuktian dengan induksi matematika untuk membuktikan hasilnya, ia berhasil membuktikan kebenaran rumus jumlah integral kubus, yang sangat  penting hasilnya dalam integral kalkulus.

"Ia juga mengunakan sebuah bukti induksi matematika untuk membuktikan  theorem binomial (suku dua) dan segitiga Pascal," jelas  Victor J Katz, dalam karyanya  History of Mathematics: An Introduction, Reading.

JJ O'Connor dan EF Robertson, dalam karyanya  Abu Bekr ibn Muhammad ibn al-Husayn Al-Karaji, mengatakan, bahwa karya al-Karaji memegang tempat penting dalam sejarah matematika. Ia banyak terpengaruh dan terinspirasi karya-karya aritmatika Diophantus, dalam konsepsi  aljabar.